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骨性关节炎系指正常关节组织降解和合成之间的动态平衡受到干扰,而造成关节面侵蚀、支持组织(滑膜、关节囊和软骨下骨)发炎、骨质硬化及骨赘的产生,导致疼痛、关节僵硬和肌肉萎缩。

纽约ITHACA –
目前正在进行犬类临床试验的一种新型骨关节炎治疗方法,有望最终用于人类。

骨性关节炎是一个渐进的关节疾病,影响人类及宠物生活质量甚巨,其中在大于一岁犬中超过百分之二十之犬只患有骨关节疾病(Juroki
et
al.,2002)。骨性关节炎系指正常关节组织降解和合成之间的动态平衡受到干扰,而造成关节面侵蚀、支持组织(滑膜、关节囊和软骨下骨)发炎、骨质硬化及骨赘的产生,导致疼痛、关节僵硬和肌肉萎缩(Johnston
et
al.,1997)。成功治疗骨性关节炎的定义通常为减少疼痛、减缓疾病的进展、及改善患犬猫之关节功能和提升生活质量。在传统治疗以各式止痛药投予外,可瞬间增加润滑效果之关节内注射剂透明质酸钠(Hyaluronic
acid,HA),俗称玻尿酸也已渐渐受到临床兽医师的重视。

由康奈尔大学生物医学工程师开发的这种治疗方法是一种天然存在的关节润滑剂的合成版本,它与关​​节中的软骨表面结合,并在高冲击活动(如跑步)中起缓冲作用。

骨性关节炎可分为退化性关节炎(Osteoarthritis,OA;图一),是轻微炎症引起骨关节痛苦的临床综合症状。由于关节腔中缺少了粘性的关节滑液,导致骨关节中作为软垫的软骨不正常磨擦,造成破坏与退化。当OA发生软骨退化后,动物身体重量会使退化的关节更增加行动上痛苦并导致肌肉萎缩与韧带松驰。另一类风湿性关节炎(Rheumatoid
arthritis,RA;图二),则是一种由自身免疫障碍引致免疫系统攻击关节的长期慢性炎症。RA会造成动物关节变形直至残废,并会因关节痛楚及磨损而失去许多的正常活动能力(Johnston
et al.,1997)。HA使用时机适用于治疗非感染性之骨关节炎OA成效显著(Atayet
al.,2008;Elizaveta et al.,2012;Hellstrom et
al.,2003),而免疫性RA则需配合其他免疫抑制剂的使用。单纯将HA注射于治疗免疫性RA则目前仍有不同看法,主要是可能副作用发生之考虑。

当特定润滑剂的生产下降时,它会在关节表面之间产生更高的接触,并且随着时间的推移,它会导致骨关节炎,工程学院教授David
Putnam说道,他在Meinig学校任命了生物医学工程和史密斯化学与生物分子工程学院。

透明质酸钠是一个高的分子量,由N-乙酰葡萄糖胺和D-葡萄糖醛酸组成的分支多糖,是由软骨细胞和滑膜层纤维细胞生成,且可在关节软骨细胞外基质和滑液内发现,主要负责关节液的粘弹性和润滑等性能。正常成人的膝盖,HA的浓度范围在2.5和4.0
mg/mL,但在OA,这个浓度降低了33-50%(Chevalier et al.,2010)。

该研究的重点是一种称为润滑素的天然关节润滑剂,其产生在关节创伤性损伤后下降,例如膝关节韧带撕裂。

在马和狗中,HA在骨性关节炎关节滑液也会有异常的浓度下降(Kuroki et
al.,2002)。而较高分子重量透明质酸比低分子量透明质酸更有效地减少关节疼痛感受器的放电频率,进而减少诱导疼痛的迹象(Hellstrom
et al.,2003)。

膝盖以两种方式润滑 – 流体动力学模式和边界模式。

HA来源多样,可分禽类来源提炼(Strand et
al.,2012)或微生物发酵制成。HA分子量愈高其关节润滑效果与持久性更佳,一般浓度多在10mg/mL左右之HA须间隔一周连续施打5次以上;而高分子量浓度如~18mg/mL以上之HA则间隔二~三周施打2次即可维持较长效果(Bondex®,爱豪动物科技有限公司)。HA可有效改善骨性关节炎临床症状以及维持关节恒定性,包括维持黏弹性及润滑度、止痛及消炎、增进同化作用以及抑制异化作用的发生(Kuroki
et
al.,2002)。临床实验更证实在OA犬关节内注射高分子量HA比给予NSAID止痛药carprofen较能有效重建关节恒定性及延长关节正常运动功能(表一,Hellstrom
etal.,2003)。

当关节快速移动并且没有强力向下推动时,会发生流体动力学模式润滑。在这种模式下,关节由透明质酸(HA)等化合物润滑,透明质酸(HA)厚而粘稠,如汽车油。市场上有许多HA产品,经食品和药物管理局批准,用于治疗流体动力学模式润滑疾病。

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但是当强大的力量压在关节上时,HA是无效的,例如跑步或跳跃时发生的那些。在这些情况下,厚的粘性HA从软骨表面之间喷出,并且边界模式润滑是必要的。在这些力下,润滑剂结合到软骨表面。它含有可以保持水分的糖,以缓冲膝盖上的硬物。

买球网站,目前中兴大学兽医教学医院在OA犬病例对止痛药有副作用产生、止痛药效果钝化或是采用保守疗法时,都会进行施打高分子量HA关节内注射剂。其建议的疗程是两次(补充流失关节液与增加其饱和度),每次间隔2~3周,以达到最长期疗效。目前接受治疗的病例中,多数的犬只都有短时间达到运动力增加与疼痛减少之疗效,而止痛药投予也可减低剂量甚而渐渐停药。施打关节内注射剂时犬需在全身麻醉下进行注射,注射部位须进行手术无菌刷洗准备,依无菌操作以避免节感染风险。施打方式如图三、四所示,注射后关节可做适度伸展运动。在副作用方面注射部位会出现短暂肿胀、热感或轻度疼痛,但是这些术后不适一般在24小时后自然消失。过敏反应可能会出现但罕见,目前并未观察到。一般关节手术如十字韧带修复等也会施打HA以补充流失关节液,减少术后关节疼痛感。

在论文中,研究人员描述了他们开发的合成聚合物,它模仿润滑素的功能,更容易生产。我们正在进行临床试验,患有骨关节炎的狗,我们与康奈尔大学兽医学院的合作者,普特南说。

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一旦我们完成狗的功效研究,我们将处于非常有利的位置,推销用于兽医骨关节炎治疗的材料,普特南说。从那里开始,润滑脂替代品的人类市场应该遵循,正如HA已经可供人类使用,主要是膝盖。

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