上海
骨关节炎（OA）是一种与年龄相关的关节疾病，也是导致身体残疾的主要原因之一，现有药物治标不治本。
基于此，南方医科大学珠江医院林荔军、南方科技大学唐斌研究团队在《Carbohydrate Polymers》杂志发表了“Synthesis of carboxymethyl chitosan-strontium complex and its therapeutic effects on relieving osteoarthritis”揭示了羧甲基壳聚糖-锶复合物的合成及其缓解骨关节炎的治疗效果。
本研究合成并表征了新型复合物羧甲基壳聚糖锶（CMCS-Sr）。实验证实，CMCS-Sr在体外能促进软骨细胞增殖、抑制凋亡并提升II型胶原分泌；转录组学揭示其具有抗炎与抗凋亡机制；体内动物实验显示其显著减轻软骨损伤及软骨下骨退化。总之，CMCS-Sr是治疗骨关节炎的极具潜力的候选药物。
图一 CMCS-Sr制备过程
扫描电镜（SEM）显示，引入锶元素后，材料表面从原本光滑均匀变为粗糙颗粒状，证实了结构修饰的成功；能谱分析（EDS）进一步“实锤”，检测到均匀分布的锶元素，确证复合物合成无误。
有趣的是，原子力显微镜（AFM）揭示其核心“骨架”未变，两者仍保持规则的球形纳米结构（100-200纳米），说明锶的加入仅改变了材料的“表面纹理”，并未破坏其原本的自组装形态。
图二 CMCS-Sr对骨关节炎软骨细胞增殖的影响及细胞活力染色
细胞实验显示，CMCS-Sr对骨关节炎软骨细胞具有浓度依赖性的促增殖作用：在100 μg/mL浓度下效果最佳（更高浓度反而抑制），且显著优于单纯CMCS组。
活死细胞染色进一步证实，两者均具备优良的生物相容性（活细胞多、死细胞少），但CMCS-Sr在促进细胞存活与增殖方面表现更为出色，因此被选定为后续研究的最佳浓度和方案。
图三 体内验证研究
作者利用。
由于疼痛导致关节活动度下降，在摆动肢体向前的过程中，手术创伤膝关节的屈伸幅度可能会减小。
代表性的大鼠步态显示，假手术组大鼠的足迹几乎分布在同一水平线上，而对照组则未呈现这一趋势。CMCS-Sr组大鼠的足迹呈平行分布。由于大鼠倾向于锁定关节活动范围以最小化疼痛，手术创伤膝关节的行走速度可能会降低。与假手术组相比，OA模型对照组的行走速度显著减慢；然而，CMCS组和CMCS-Sr组的行走速度均显著增加，且CMCS-Sr组的速度明显快于CMCS组。此外，CMCS-Sr组大鼠的平均左/右后足压力比值相较于对照组显著降低。
步态结果表明，CMCS-Sr组大鼠的平衡能力得到改善，机械性失衡趋于缓解。膝关节宽度测量结果显示，对照组的膝关节宽度较假手术组显著增加。然而，与对照组相比，CMCS组和CMCS-Sr组的膝关节宽度增加幅度显著较小。软骨形态观察显示，假手术组大鼠软骨完好无损，而对照组可见显著的关节软骨损伤。动物实验证实，得益于锶元素的协同增效，CMCS-Sr在恢复软骨力学性能、提升骨密度及抑制骨流失方面均显著优于单纯CMCS，展现出遏制骨关节炎进展的巨大潜力。
总结
本研究成功合成新型复合物CMCS-Sr，证实锶离子与羧甲基壳聚糖通过配位键稳定结合；体内外实验一致表明，该复合物不仅能促进软骨细胞增殖、抑制凋亡并上调II型胶原，还能显著下调炎症因子（IL-1β, IL-6, MMP-9）及调节凋亡相关基因（p53/Bcl-2）；在大鼠模型中，CMCS-Sr有效改善关节功能、修复软骨损伤并保护软骨下骨，展现出作为骨关节炎多功能治疗制剂的巨大临床潜力。
文章来源：
https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.117869
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