隨著全球人口老齡化加劇，骨關(guān)節(jié)炎(Osteoarthritis, OA)已成為導(dǎo)致中老年人殘疾的首要疾病之一。這種退行性關(guān)節(jié)疾病以關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行性破壞、滑膜炎癥和骨贅形成為特征，患者常遭受持續(xù)性疼痛和關(guān)節(jié)功能受限的困擾。目前臨床治療主要依賴非甾體抗炎藥(NSAIDs)和關(guān)節(jié)腔內(nèi)皮質(zhì)類固醇注射等對癥處理手段，這些方法僅能暫時緩解癥狀，無法逆轉(zhuǎn)疾病進(jìn)程。更令人擔(dān)憂的是，長期使用NSAIDs可能帶來胃腸道和心血管不良反應(yīng)。因此，探索OA發(fā)病新機(jī)制并開發(fā)能延緩疾病進(jìn)展的疾病修飾藥物，成為風(fēng)濕病學(xué)研究領(lǐng)域的迫切需求。

近年來，氧化應(yīng)激在OA發(fā)病中的作用日益受到關(guān)注。關(guān)節(jié)腔內(nèi)過量的活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)會攻擊軟骨細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular Matrix, ECM)降解加速和軟骨細(xì)胞凋亡，從而破壞關(guān)節(jié)軟骨的穩(wěn)態(tài)平衡。核因子E2相關(guān)因子2(Nuclear factor erythroid 2-related factor 2, Nrf2)作為細(xì)胞內(nèi)抗氧化應(yīng)激的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，其激活可啟動一系列保護(hù)性基因的表達(dá)，如醌氧化還原酶1(NAD(P)H quinone dehydrogenase 1, NQO1)和血紅素加氧酶-1(Heme Oxygenase-1, HO-1)，從而抵御氧化損傷。與此同時，二甲雙胍這一經(jīng)典降糖藥物因其多重獲益作用（如抗炎、抗氧化和抗衰老）而備受關(guān)注，但其在OA治療中的具體機(jī)制尚不明確。發(fā)表在《Scientific Reports》上的這項研究，正是著眼于這一科學(xué)問題，系統(tǒng)探討了二甲雙胍是否通過調(diào)控Nrf2信號通路發(fā)揮軟骨保護(hù)作用。

研究人員綜合運(yùn)用了多種關(guān)鍵技術(shù)方法：通過碘乙酸單鈉(Monosodium Iodoacetate, MIA)關(guān)節(jié)腔注射建立小鼠OA模型；采用行為學(xué)測試（包括Von Frey纖毛機(jī)械痛閾測試、旋轉(zhuǎn)棒測試和平衡木測試）評估疼痛和運(yùn)動功能；利用微型電子計算機(jī)斷層掃描(Micro-CT)分析軟骨下骨微結(jié)構(gòu)；通過組織化學(xué)染色（蘇木精-伊紅染色和番紅O-固綠染色）和OARSI評分系統(tǒng)評估軟骨病理變化；采用免疫組織化學(xué)染色檢測基質(zhì)金屬蛋白酶13(Matrix Metalloproteinase 13, MMP13)、含血小板凝血酶敏感蛋白基序的解聚蛋白樣金屬蛋白酶5(A Disintegrin and Metalloproteinase with Thrombospondin Motifs 5, ADAMTS5)和II型膠原(Collagen II)的表達(dá)；通過蛋白質(zhì)印跡法(Western Blot)分析Nrf2信號通路蛋白表達(dá)；使用細(xì)胞計數(shù)試劑盒-8(Cell Counting Kit-8, CCK-8)檢測細(xì)胞活力；通過流式細(xì)胞術(shù)和熒光探針2',7'-二氯二氫熒光素二乙酸酯(2',7'-Dichlorodihydrofluorescein diacetate, DCFH-DA)測定細(xì)胞內(nèi)ROS水平；利用小干擾RNA(Small Interfering RNA, siRNA)敲低Nrf2表達(dá)；并對7項臨床研究（涉及2型糖尿病患者隊列）進(jìn)行了系統(tǒng)評價。

通過MIA誘導(dǎo)的OA小鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍治療能顯著改善疼痛相關(guān)行為學(xué)指標(biāo)。Von Frey測試顯示，OA模型組小鼠后爪撤回閾值顯著降低，表明機(jī)械性痛覺過敏，而二甲雙胍治療使這一閾值明顯回升。平衡木實驗進(jìn)一步證實，二甲雙胍處理組小鼠的滑倒次數(shù)顯著減少，提示運(yùn)動協(xié)調(diào)性改善。這些結(jié)果表明，二甲雙胍在OA早期干預(yù)中具有緩解疼痛的潛力。

影像學(xué)和組織學(xué)分析揭示了二甲雙胍對OA結(jié)構(gòu)性進(jìn)展的抑制作用。Micro-CT顯示二甲雙胍治療增加了軟骨下骨小梁數(shù)量(Trabecular Number, Tb.N)。組織染色表明，二甲雙胍能有效保護(hù)蛋白聚糖，減少軟骨纖維化和侵蝕。雖然OARSI評分未達(dá)統(tǒng)計學(xué)顯著性，但免疫組化顯示二甲雙胍顯著降低了MMP13和ADAMTS5的表達(dá)，同時增加了II型膠原的合成，表明其能延緩軟骨基質(zhì)降解。

在氧化應(yīng)激指標(biāo)檢測中，OA小鼠血漿丙二醛(Malondialdehyde, MDA)水平顯著升高，而超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase, SOD)活性下降，二甲雙胍治療逆轉(zhuǎn)了這些變化。同時，關(guān)節(jié)軟骨中Nrf2、NQO1和HO-1陽性軟骨細(xì)胞數(shù)量顯著增加，提示二甲雙胍可能通過激活Nrf2信號通路緩解氧化應(yīng)激。

體外實驗表明，200μM過氧化氫(H₂O₂)可誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞活性下降、形態(tài)皺縮和凋亡相關(guān)基因Caspase3、Caspase9表達(dá)上調(diào)。而50μM二甲雙胍預(yù)處理能顯著改善細(xì)胞存活率，并降低H₂O₂引起的白細(xì)胞介素-1β(Interleukin-1β, IL-1β)、MMP13和X型膠原(Collagen X)表達(dá)升高，證實其對抗氧化損傷的保護(hù)作用。

機(jī)制深入探討發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍能顯著降低H₂O₂引起的細(xì)胞內(nèi)ROS水平升高。蛋白質(zhì)印跡顯示二甲雙胍促進(jìn)Nrf2核轉(zhuǎn)位和胞漿HO-1表達(dá)。當(dāng)使用siRNA敲低Nrf2后，二甲雙胍的保護(hù)作用被削弱，同時炎癥因子IL-6、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(Inducible Nitric Oxide Synthase, iNOS)、MMP13和衰老標(biāo)志物p16表達(dá)增加，證明Nrf2通路在二甲雙胍抗氧化效應(yīng)中的核心地位。

在Nrf2基因敲除小鼠中，二甲雙胍對OA疼痛和軟骨結(jié)構(gòu)的改善作用幾乎完全消失。行為學(xué)測試顯示二甲雙胍未能改善Nrf2^-/-OA小鼠的痛閾和運(yùn)動功能。Micro-CT和組織學(xué)分析表明，二甲雙胍對軟骨下骨微結(jié)構(gòu)和軟骨降解無顯著保護(hù)作用。氧化應(yīng)激指標(biāo)MDA和SOD也未因二甲雙胍治療而明顯改善，充分說明Nrf2是二甲雙胍發(fā)揮軟骨保護(hù)作用的必要介質(zhì)。

對7項臨床研究的系統(tǒng)評價顯示，接受二甲雙胍治療的2型糖尿病患者全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(Total Knee Arthroplasty, TKA)風(fēng)險降低，提示二甲雙胍在人類OA中可能具有類似的保護(hù)作用，為臨床轉(zhuǎn)化提供了初步證據(jù)。

本研究通過多層次證據(jù)鏈證實，二甲雙胍能通過激活Nrf2信號通路緩解氧化應(yīng)激，從而延緩OA進(jìn)展。在MIA誘導(dǎo)的OA小鼠模型中，二甲雙胍不僅改善疼痛癥狀，還保護(hù)軟骨完整性。細(xì)胞實驗表明，二甲雙胍通過促進(jìn)Nrf2核轉(zhuǎn)位，增強(qiáng)抗氧化基因表達(dá)，抑制H₂O₂誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞損傷和ECM降解。值得注意的是，Nrf2基因缺失小鼠實驗證明該通路是二甲雙胍發(fā)揮保護(hù)作用的必要條件。臨床數(shù)據(jù)薈萃分析進(jìn)一步支持二甲雙胍可能降低OA患者關(guān)節(jié)置換風(fēng)險。這些發(fā)現(xiàn)不僅深化了對OA氧化應(yīng)激機(jī)制的理解，還為老藥新用提供了理論依據(jù)。二甲雙胍作為一種安全性良好、成本低廉的經(jīng)典藥物，其用于OA治療的臨床轉(zhuǎn)化前景值得期待。未來需要更多設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐R床試驗驗證其療效，并探索最佳治療時機(jī)和劑量，以期早日惠及廣大OA患者。