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目的观察骨关节炎模型兔膝关节软骨组织的病理生理变化,探讨怀牛膝对骨关节炎模型兔膝关节软骨组织的作用机制,为中医药防治骨性关节炎的实验研究与临床应用提供一些依据。方法新西兰大白兔随机分为正常组、模型组、治疗组(怀牛膝)、对照组(西乐葆),其中治疗组分为怀牛膝高剂量、中剂量和低剂量三组。参照Hulth造模法制作实验性兔骨关节炎模型。造模一周后开始给药,连续治疗6周后取材,分别检测病灶软骨组织形态及病理生理学相关因子的变化,具体分四个部分：1采用组织化学法制备软骨组织标本及切片,在光镜和电镜下观察病灶软骨组织形态学变化。2在切开病灶膝关节之前抽取关节液,采用化学比色法检测关节液中NOS、SOD的含量。3运用免疫印迹法分别检测滑膜组织中MMP-3、MMP-13、TIMP-1表达,通过图像分析系统比较各组之间差异。4运用免疫组织化学技术分别检测软骨组织IGF-1和II型胶原,通过图像分析系统比较各组之间差异。结果1组织形态学变化：正常组关节软骨组织表层光滑、平整,软骨细胞分布均匀；模型组软骨组织表层明显变薄甚至消失,可见细胞簇集,软骨细胞排列紊乱；治疗组中怀牛膝高、中剂量组和对照组软骨组织破坏程度明显减轻,少数区域可见软骨细胞排列不规则；怀牛膝低剂量组和模型组差别不大。各组软骨组织评分中模型组较正常组评分明显升高(P<0.01)；怀牛膝高、中剂量组和对照组较模型组显著降低(P<0.01)；怀牛膝高、中剂量组组间比较无明显差异,但分别较对照组存在差异；怀牛膝低剂量组与模型组之间差异不明显(P>0.05)。电镜下观察正常组软骨细胞基本正常；模型组软骨细胞外形不规则,软骨细胞有固缩现象；怀牛膝高、中剂量组软骨细胞轻度异常,部分出现空泡,胞浆内细胞器增多；且细胞损伤程度好于对照组和怀牛膝低剂量组。2关节液中NOS含量模型组较正常组明显升高(P<0.01)；怀牛膝高、中剂量和对照组较模型组均明显降低(P<0.01),且对照组和怀牛膝高剂量组NOS含量低于中剂量组；怀牛膝低剂量组与模型组间无明显差异(P>0.05)。关节液中SOD含量模型组较正常组明显降低(P<0.01)；怀牛膝高剂量组SOD含量高于中剂量,且两组均比模型组明显升高(P<0.01),低剂量组和对照组与模型组比较差异不明显(P>0.05)。3病灶侧滑膜组织中MMP-3和MMP-13在治疗组中怀牛膝高、中剂量组和对照组之间差异不明显(P>0.05),三组与模型组之间比较差异明显(P<0.01);TIMP-1数值在怀牛膝高、中剂量组和对照组与模型组比较均差异显著(P<0.01)；而怀牛膝高、中剂量组较对照组也存在差异(P<0.05)；怀牛膝低剂量组MMP-3、MMP-13和TIMP-1数值与模型组间无明显差异(P>0.05)。4病变组织中IGF-1表达怀牛膝高剂量组高于中剂量组(P<0.01),且两组均明显高于对照组、怀牛膝低剂量组和模型组(P<0.01)。病变组织中II胶原的表达,怀牛膝高、中剂量组和对照组与模型组比较差异明显(P<0.01),且高、中剂量组好于对照组(P<0.05)；低剂量组与模型组比较无差异(P>0.05)。结论怀牛膝有延缓OA模型中软骨组织退变的作用,且相对与西乐葆具有一定优势；怀牛膝通过改变OA病变软骨组织中NOS、SOD活性,保护软骨组织延缓病情发展,并且这一作用存在量效关系；怀牛膝能通过抑制MMPs表达以及增加TIMP-1表达来控制OA病情；有效浓度的怀牛膝能通过提高OA软骨组织中的IGF-1和II型胶原蛋白的表达以延缓病情发展。