目的:骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是一种发病率非常高的疾病。主要表现为关节软骨(articular cartilage,AC)的退变,同时伴有软骨下骨和关节周围的骨质增生。骨性关节炎是导致中老年人生活质量下降和功能障碍的常见原因。伴随着骨性关节炎的发展,关节首先是软骨的改变,然后导致骨质的变化,并可以累及滑膜的病变,从而导致关节疼痛和功能障碍。关节摩擦学是一种新兴的生物力学方法,它可以用来研究关节的运动功能,是目前生物力学中一种非常重要的研究方法。关节摩擦学利用特殊的装置或设备对关节的生物力学性能进行测量,能够对关节的摩擦性能、磨损程度和润滑情况进行评估。通过关节摩擦的情况能够判断关节面之间的相互影响以及当关节面发生相对运动时的功能状态。MRI检查是一种良好的评估滑膜关节的物理检查方法,由于其较高的组织空间分辨率所以能够良好的显示关节软骨的形态,同时MRI检查又有无创伤,因此被认为是目前评价软骨变化的最佳方法。T2弛豫时间图(T2 Relaxation Time mapping)是一种磁共振软骨成像的新技术,在临床上已经开始逐渐广泛应用。它可以利用关节软骨T2弛豫时间的变化来量化分析软骨退变情况的新技术。由于T2 mapping可以灵敏的检查由于软骨早期退变而导致的分子水平的变化,因此可以建立一种敏感度和特异度比较高的无创性的影像学评价方法。透明质酸钠(Hyaluronate,HA)是糖胺聚糖(Glycosaminoglycans,GAGs)的主要成分,是一种亲水性非常强的物质,它也参与关节润滑液(synovial fluid,SF)。目前,透明质酸钠是目前临床上应用比较广泛的治疗骨性关节炎的药物,它采用关节腔内注射,来改善骨性关节炎患者的临床症状和延缓骨性关节炎的发展。虽然临床上已经开始广泛的应用透明质酸钠来治疗骨性关节炎,但目前其疗效只能简单的依靠临床症状来进行评价如关节疼痛或者关节功能,因此临床医生迫切需要一种可靠的无创的方法来评价其临床的治疗效果。因此,HA在临床上的应用存在一定的盲目性。一种能够准确评价HA疗效的技术,在HA的临床应用上有非常重要的意义。紫荆花素(Casticin)是紫荆的主要成分之一,具有多种药理活性,包括抗炎、肝保护和抗癌活性。然而,Casticin对人软骨细胞炎症反应的影响尚不清楚。本研究新建立了研究关节摩擦学的摆动系统,并尝试利用该系统测定兔膝关节OA模型的摩擦系数变化情况,以及评价不同润滑液对滑膜关节的润滑作用。然后用HA治疗OA关节,同时研究了Casticin对IL-1β诱导的人软骨细胞的影响。并用摆动系统及T2mapping生理成像技术评价HA对OA的疗效,为OA的临床应用寻找一种无创的影像检查技术。研究方法:5-7月龄20只健康雌性新西兰大白兔随机分成两组(n=10),试验组建立膝关节软骨缺损(r=0.5mm,深度为2mm)OA模型,对照组仅切开关节后缝合。成功建立兔软骨缺损OA模型后,首先利用自制的摆动系统研究正常关节液(Synovial fluid,SF)、OA关节液(SF*)、HA和生理盐水(Normal saline,NS)对试验组和对照组膝关节关节摩擦系数(Coefficients of Friction,COF)的影响。随后设计对照试验,分别对实验组OA关节(Exp Rt)和对照组OA关节(Con Rt)给予关节腔内注射HA0.5ml(每周一次,共四周),试验组左膝关节(Exp Lt)仅切开后缝合,空白对照组(Con Lt)只注射NS。治疗结束后一周后进行对膝关节进行T2mapping图像采集及关节摩擦学实验。标本用HE染色进行病理学评分以及电镜观察。利用IL-1β诱导的人软骨细胞退变,利用Casticin干预软骨细胞的退变,研究Casticin对暴露于白细胞介素-1β(IL-1β)的软骨细胞的抗炎作用。结果:比较四种液体润滑经摆动系统测量后得出结论COFSF<COFHA<COFSF*<COFNS,其中HA和SF之间的润滑作用无显著的统计学差别(P=0.675>0.05)。所有关节都获得了良好的T2mapping图,实验组(Exp Lt)和对照组(Con Lt)的左膝关节的T2值分别为41.6±3.2ms和41.9±1.7ms,无明显统计学差别(P=0.645)。OA膝关节的T2值为65.2±0.12ms比注射了HA的OA膝关节的T2值61.1±1.1ms高了6.5%(P=0.00)。实验组和对照组的OA膝关节的T2值均显著高于正常膝关节(P=0.00,P=0.00<0.05)。Con Lt的摩擦系数为0.062±0.003,显著小于Con Rt(OA)的0.082±0.006(P=0.00<0.05)和Exp Lt的0.091±0.004(P=0.00<0.05)。有HA干预的OA膝关节(EXP Rt)的COF值小于正常发展OA关节(Con Rt)的COF值约20%两者之间有显著差异(P=0.00<0.05)。Casticin可以对IL-1β诱导OA软骨的NO、PGE2生成和iNOS、COX-2的表达有明显的抑制作用。结论:建立的兔膝关节摆动系统可以经行相关的关节摩擦学实验。OA关节的COF值高于正常膝关节的COF值也同样显著高于只有软骨缺损而无OA膝关节的COF值。炎性SF并不能有效地减小关节表面的摩擦,HA可以减小OA关节的COF,减少软骨间的磨损,对保护关节功能起到了重要的作用。当OA发生时,膝关节软骨的T2值会增加,相对应的病理评分下降,COF增高。而HA治疗组OA关节的病理评分要远小于OA关节,T2值和COF值都能准确反映该变化,说明T2mapping作为一种无创的检查技术可以应用于临床来评价HA的疗效。Casticin通过抑制人OA软骨细胞NF-κB信号转导通路,部分地抑制IL-1β诱导的炎症反应。因此,Casticin可能是治疗OA的潜在药物。