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目的:探索KOA中左旋肉碱的含量变化及其通过AMPK-CPT1B介导的肉碱穿梭干预KOA软骨合成-降解平衡的具体效应机制;探明膝痹宁的KOA软骨保护效应是否与AMPK-CPT1B途径有关。方法:（1）收集KOA临床患者和健康志愿者的血清样本,通过UPLC-Q-Orbitrap MS/MS技术结合代谢组学分析,研究KOA患者血清中的差异代谢物,探明左旋肉碱的含量变化;（2）激光共聚焦研究CPT1B在软骨细胞中的细胞器定位;ACLT手术构建大鼠KOA模型,LPS诱导软骨细胞KOA模型,结合左旋肉碱、AMPK抑制剂或siRNA,建立空白组、KOA组、左旋肉碱组、左旋肉碱+AMPK抑制/沉默组的动物实验和细胞实验分组;通过免疫组化、PCR、WB等分子生物学技术,研究KOA中AMPK信号对下游代谢相关蛋白p-AMPK、PPAR-γ、PGC-1α和CPT1B表达水平的影响及左旋肉碱的干预作用;（3）构建KOA动物和细胞模型,结合左旋肉碱、CPT1B抑制剂或siRNA,建立空白组、KOA组、左旋肉碱组、左旋肉碱+CPT1B抑制/沉默组的动物实验和细胞实验分组;动物实验中通过HE染色、番O固绿、Masson染色,Col Ⅱ的免疫组化染色完成软骨的病理学评价;PCR、WB检测软骨组织/细胞中蛋白水解酶MMP-3、MMP-13和ADAMTS-5的基因和蛋白表达水平;细胞实验中,相应试剂盒检测软骨细胞中CPT1B活性、SOD活性和MDA含量,Hoechst33342/PI荧光双染观察细胞凋亡,JC-1流式细胞术检测线粒体膜电位,DCFH-DA荧光探针检测软骨细胞中的ROS累积;（4）UPLC-Q-Orbitrap MS/MS技术探索膝痹宁的药物活性成分;ACLT手术构建大鼠KOA模型,建立空白组、KOA组和膝痹宁组的动物实验分组,通过血清代谢组学分析,研究膝痹宁对KOA大鼠的血清代谢组学影响;（5）HE染色、番O固绿完成大鼠软骨的病理学评价;PCR、WB检测蛋白水解酶MMP-3、MMP-13、ADAMTS-5,AMPK-CPT1B 途径相关靶点 AMPK、p-AMPK、PPAR-γ、PGC-1α和CPT1B的表达改变。结果:（1）血清代谢组学共筛选出KOA差异代谢物22个,其中,左旋肉碱在KOA人群血清中明显下调;油酰胺、油酸乙酯、左旋肉碱、脯氨酸等代谢物的下调和异戊酸、棕榈酰磷脂酰胆碱、D-苹果酸等代谢物的上调与KOA有潜在关联;差异代谢物主要富集于肉碱合成、超长链脂肪酸β-氧化等;代谢通路涉及丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,谷氨酸和谷氨酰胺代谢,花生四烯酸代谢等。（2）激光共聚焦显示,软骨细胞中CPT1B与线粒体Mitotracker荧光定位高度一致;左旋肉碱在2.5 mM浓度处表现出轻微但不显著的促软骨细胞增殖效应;p-AMPK和CPT1B阳性细胞在KOA组较空白组减少,左旋肉碱提高了 KOA模型软骨组织中阳性细胞数量,当AMPK受到抑制,p-AMPK和CPT1B阳性细胞数量呈下降趋势;动物实验和细胞实验中,CPT1B、PPAR-γ和PGC-1α的mRNA表达水平在KOA模型中明显下调,P＜0.01,左旋肉碱组较KOA组上调,P＜0.01,AMPK的抑制/沉默对左旋肉碱上调mRNA表达的效果具有阻断作用,P＜0.05,各分组干预均不能影响AMPK总蛋白的蛋白表达,但p-AMPK、CPT1B、PPAR-γ和PGC-1α的蛋白表达均在KOA组较空白组降低,P＜0.01,在左旋肉碱组较KOA组升高,P＜0.01;与左旋肉碱组相较,AMPK抑制/沉默组中上述蛋白的表达水平下调,P＜0.05;（3）动物实验中,HE、番O固绿、Masson染色和COL Ⅱ免疫组化均显示左旋肉碱能延缓KOA软骨的结构性病理改变,CPT1B抑制剂对此保护效应有阻断作用,软骨Mankin评分在KOA组较空白组明显上调,P＜0.01,左旋肉碱组较KOA组下调,P＜0.01,CPT1B抑制剂组较左旋肉碱组Mankin评分升高,P＜0.05;动物实验和细胞实验中,与空白组相较,MMP-3、MMP-13和ADAMTS-5的mRNA和蛋白表达水平在KOA组均明显升高,P＜0.01,左旋肉碱组较KOA组降低,P＜0.01,CPT1B抑制剂/siRNA阻断了左旋肉碱的对上述蛋白水解酶的表达抑制,P＜0.05;细胞实验中,Hoechst33342的平均荧光强度在KOA组较空白组增加,左旋肉碱组较KOA组为弱,与CPT1B siRNA组相较则为强;KOA组的CPT1B酶活性、SOD酶活性、线粒体膜电位均较空白组降低,P＜0.01,左旋肉碱提高了 CPT1B、SOD的酶活性和线粒体膜电位,P＜0.01,CPT1B siRNA沉默能抑制左旋肉碱的提升作用,P＜0.01;脂质过氧化特征产物MDA、细胞内ROS在KOA组较空白组含量升高,左旋肉碱降低了 KOA组的MDA含量和ROS累积,该降低作用受到CPT1B siRNA的抑制;（4）经鉴定,膝痹宁含药物活性成分56个,其中有机酸11种、生物碱9种、糖类6种、中长链脂肪酸7种、芳香族化合物5种,包括蒽醌、黄酮、维生素类的其他活性成分18种;膝痹宁通过上调左旋肉碱、谷氨酸、脯氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等9种代谢物,下调半乳糖、缬氨酸、色氨酸、甲基烟酰胺、硬脂酸,发挥药效作用,代谢差异物主要富集于支链脂肪酸的氧化、脂肪酸代谢、长链脂肪酸β-氧化,涉及嘌呤代谢、甘油磷脂代谢、甘油脂代谢等代谢通路;（5）HE和番O固绿染色均显示膝痹宁能延缓KOA软骨结构性病理改变;与空白组相较,KOA组的Mankin评分明显上调,P＜0.01,膝痹宁组Mankin评分较KOA组下调,P＜0.01;软骨组织中MMP-3、MMP-13和ADAMTS-5的基因和蛋白表达水平在KOA组均较空白组升高,P＜0.01,而膝痹宁组则较KOA组较低P＜0.05;KOA软骨组织中AMPK下游因子PPAR-γ、PGC-1α、CPT1B的mRNA表达均低于空白组,P＜0.01,膝痹宁能升高上述AMPK下游因子的mRNA表达水平,AMPK总蛋白在各组大鼠软骨组织中均未见表达改变,但KOA组的p-AMPK、PPAR-γ、PGC-1α和CPT1B蛋白表达均较空白组降低,P＜0.01,膝痹宁能上调上述物质的蛋白表达,P＜0.05。结论:（1）KOA患者血清中左旋肉碱的含量较正常人群降低;（2）CPT1B主要表达于软骨细胞的线粒体,并受到AMPK信号调控;左旋肉碱能提高AMPK-CPT1B途径中代谢相关蛋白的表达水平或活性;（3）CPT1B介导的肉碱穿梭存在KOA软骨保护效应,其潜在效应机制为抑制KOA软骨细胞脂质过氧化,改善线粒体功能;左旋肉碱通过干预AMPK-CPT1B介导的肉碱穿梭发挥KOA软骨保护效应;（4）膝痹宁中共鉴别出56个活性成分,其中,没食子酸、烟酸、莽草酸、肉桂酸、香豆素、阿魏酸、大黄素等活性成分在既往的报道中有软骨保护作用,可能是膝痹宁发挥KOA软骨保护作用的主要药效成分;膝痹宁的干预能提高血清左旋肉碱含量,代谢差异物主要富集于支链脂肪酸的氧化、脂肪酸代谢、长链脂肪酸β-氧化;（5）膝痹宁能升高AMPK-CPT1B路径代谢相关蛋白的表达水平或是酶活性,提升肉碱穿梭效率发挥KOA软骨保护效应。