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目的:刺猬因子(Hedgehog,Hh)信号通路广泛参与脊椎动物的胚胎发育和组织稳态的调控。已有报道认为,Hh参与骨性关节炎的发生和发展,但是其机制尚未详细阐述。本研究通过小鼠右后肢膝关节前交叉韧带切断手术,建立退行性膝骨关节炎小鼠模型,探索sonic hedgehog(Shh)因子在退行性膝关节炎中的作用及其机制。方法:1.小鼠成功建立退行性膝骨关节炎小鼠模型,建模4周后,在模型组和假手术组小鼠膝关节腔中注射小鼠Shh-N蛋白因子,通过ELISA检测关节液中炎性因子IL-1β和TNF-α的水平,以及通过qRT-PCR检测软骨组织中金属蛋白酶组织抑制剂-3(metalloproteinase inhibitor 3,Timp-3)基因的表达。2.自发行为的变化(攀爬时间和长距离运动能力)使用实验动物行为观察登记和分析系统。术前(时间0)和术后测量行为,术后每4周测量1次至12周。在下午4点到第2天上午8点之间的16 h中进行分析测量。由于小鼠需要适应测试环境,所以前2 h数据从最终分析中排除。每次评估前测量重量。术后13周,处死小鼠,解剖膝关节。3.所有数据采用均数±标准差表示,并且使用Graphpad Prism 5.0进行统计学分析。两组之间比较采用组间t检验,多组之间比较采用One Way ANOVA检验,P<0.05表示差异有统计学意义。结果:ELISA结果显示,与假手术组相比,退行性膝骨关节炎模型小鼠骨关节腔内,IL-1β和TNF-α水平显著增高(24.5±5 vs 251±17.5 pg/mL,P<0.001;16.5±3.4 vs 197±15.6 pg/mL,P<0.001);与PBS对照组相比,Shh-N组小鼠关节液中炎性因子的IL-1β和TNF-α水平明显降低(116±8.7 vs 251±17.5 pg/mL,P<0.001;89±7.8 vs197±15.6 pg/mL,P<0.001)。其中,小鼠的攀爬时间(1 700±185.6 vs 116±8.7 s,P<0.001)和长距离运动能力均有显著改善(174±162.3 vs 132±34.5 m,P<0.001);qRT-PCR结果显示,软骨组织中Timp-3基因表达明显增高(5.02±0.34 vs 2.4±0.61fold,P<0.001)。同时,伴随着解聚素金属4(a disintegrin and metalloprotease with thrombospondin motifs,ADAMTS)蛋白酶的水平显著降低(P<0.001)。结论:本研究提示,Shh因子显著改善小鼠退行性膝关节炎的恢复,其机制可能是通过上调Timp-3基因的表达,降解内源性聚蛋白多糖酶而实现的。