关节软骨和骨性关节炎

单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 1 1 关节软骨与骨性关节炎 张建福教授 骨性关节炎 osteoarthritis OA 是临 床常见病多发病 2019年国际OA的最新 定义 认为骨性关节炎是力学和生物学因 素共同作用下导致软骨细胞 细胞基质以 及软骨下骨三者降解和合成正常偶联失衡 的结果 因此 关节软骨可称作是骨性关节炎的 靶器官 关节软骨的生物力学组成 成分 湿重 主要成分的定量 水分 65 80 胶原 型 10 20 可聚蛋白聚糖 4 7 次要成分的量 少于5 蛋白多糖 双糖 核心蛋白聚糖 纤调蛋白聚糖 胶原 型 连接蛋白 透明质酸 纤维结 合素 脂质 软骨细胞的形成 胚胎的第五周起 间充质密度增高 细胞变形 聚集 幼稚软骨细胞幼稚软骨细胞 成熟软骨成熟软骨 细胞细胞 产产 生生 包包 围围 基质基质 软骨的两种扩展方式 软骨内生长 见于生长阶段长骨骺软骨的生长 软骨细胞的 不断分裂增殖 产生新的产生新的 软骨细胞软骨细胞 产生新的产生新的 基质基质 增加软骨表面积增加软骨表面积 软骨膜下的生长 见于整个胚胎生长时期 软骨膜 内层细胞 分裂分裂 分化分化 成软骨细胞成软骨细胞 新的基质新的基质 和纤维和纤维 软软 化化 新的软骨细胞新的软骨细胞 添加添加 原有软骨原有软骨 表面表面 产生产生 包围包围 增加软骨的厚度增加软骨的厚度 基 质 组 成 水分 水分 通过组织和关节面的流动 通过组织和关节面的流动 输送营养物质 润滑关节 输送营养物质 润滑关节 胶原 胶原 是组织具有张力与剪力特是组织具有张力与剪力特 蛋白多糖蛋白多糖 提高关节软骨维持组织提高关节软骨维持组织 硬度的能力 增强基质硬度的能力 增强基质 的韧度和强度 的韧度和强度 性 固定基质中的蛋白多糖 性 固定基质中的蛋白多糖 关节软骨的营养 骨骼未发育成熟 一部分营养来源于骨骺 闭合以前下面的骨基质的渗透 成年 由代谢活跃的滑膜产生的滑液通过 软骨基质扩散可提供给软骨细胞足够的营 养物质与氧 蛋白多糖的合成 蛋白多糖基因的表达与细胞核内 DNA到mRNA的转录 翻译 在核糖体中合成蛋白质在核糖体中合成蛋白质 结合糖胺聚肽链结合糖胺聚肽链 研究表明 蛋白多糖合成控制机制对于 生化 机械与物理刺激非常敏感 蛋白多糖有一种精细的内在 在塑形系统 该系统受环境左右而 不是磨损 蛋白多糖的分解 正常关节软骨蛋白多糖的分解 排出 使 组织得以维持正常生理活动 关节退变时蛋白多糖的分解加快 影响分解的因素 多种水溶性介质多种水溶性介质 各种形式的关节负荷各种形式的关节负荷 例如 白细胞介素 1加速蛋白多糖的分解 关节制动导致蛋白多糖的丢失 由此 可通过关节液中蛋白多糖片 段水平的定量分析测定关节软骨的代 谢活性 从而分析早期退行性关节炎 的诊断及预后 胶原的代谢 正常关节软骨中胶原降解速率很慢 退行性软骨修复 与再塑形的软骨 分解速度加快分解速度加快 酶类催化酶类催化 细胞因子的作用 IGF 能调节软骨细胞代谢 刺激软骨基质 FGF 能促进软骨细胞增殖 刺激软骨细胞 BMP 可刺激软骨细胞合成DNA 蛋白合成 蛋白合成 和成基质和成基质 蛋白酶的作用 正常的关节软骨代谢与关节软骨退变过程 中 软骨基质的分解受制于软骨细胞合成 的蛋白酶 若蛋白酶过度活跃将导致骨关节炎的软骨 降解 在软骨更换中最重要的蛋白酶为 金属蛋白酶金属蛋白酶 组织蛋白酶组织蛋白酶 关节软骨的退变 软骨细胞的衰老 不适当的载荷 蛋白多糖 蛋白多糖 水分的减少水分的减少 基质变性基质变性 软骨细胞软骨细胞 营养受限制营养受限制 软骨细胞退化死亡软骨细胞退化死亡 骨关节炎软骨的退变 当关节软骨 细胞死亡 表面出现裂 缝 滑液渗 入 引起大 片软骨退性 行变 这些 脆弱的软骨 碎片脱落 使滑膜产生 炎症 最终 关节 软骨上的缝 隙深达其下 面的骨质 血管开始生 长 由纤维 软骨形成的 堵塞物填充 于缝隙内 纤维软骨堵塞 物被磨损 这 样便暴露骨面 如果骨面的 裂缝加深 滑 液渗入骨髓腔 被较薄的骨 质包绕形成囊 肿 被称为骨 赘的小生长物 可进一步损坏 骨面 关节 软骨 的 功能 传导载荷 传导载荷 吸收震荡 吸收震荡 润滑作用 润滑作用 关节软骨依靠其平整光滑 关节软骨依靠其平整光滑 的表面以及在关节润滑机的表面以及在关节润滑机 中所起作用 使正常的摩中所起作用 使正常的摩 系数几乎为零 系数几乎为零 胶原纤维有良好的抗拉强度胶原纤维有良好的抗拉强度 和钢度 是传导载荷极重要和钢度 是传导载荷极重要 的结构基础 的结构基础 蛋白共聚体的形变表现出了蛋白共聚体的形变表现出了 软骨的弹性 同时 胶原索软骨的弹性 同时 胶原索 又交织成网状 能有效吸收又交织成网状 能有效吸收 震荡 震荡 骨性关节炎的病理变化 关节软骨 表面软化 黄褐变 出现溃 疡 裂纹 甚至剥 脱 暴露 象牙化的 软骨下骨 其他表现 骨质的重建骨质的重建 骨赘的形成骨赘的形成 骨囊肿的形成骨囊肿的形成 关节囊和滑膜增厚关节囊和滑膜增厚 骨关节病因学 原发性骨关节炎与年龄有很 大的关系 15 44岁的人群中60 甚至高达 90 继发性骨关节炎 病因较多 关节内骨折 高强度的撞击 关节负重 韧带损伤 关节发育不良 无菌性坏死 肢端肥大症 佩吉特病 关节感染 血友病 神经源性关节病 血色病 导致骨性关节炎常见原因 老龄化 基质结构的改变 细胞活性的改变 介质的改变 关节力学的改变 免疫反应 关节软骨细胞凋亡 与骨性关节炎 细胞凋亡又称程序细胞死亡 是一 种不同与坏死的细胞死亡方式 通常 认为导致细胞凋亡的程序 即自杀程 序 事先就装配在细胞中 如该程序 在机体的内外因素作用下被启动 细 胞凋亡即开始发生 软骨细胞凋亡有两种途径 NO途径 Fas途径 大量大量NONO能抑制软骨基质蛋白聚糖的合成 能抑制软骨基质蛋白聚糖的合成 促进软骨基质中蛋白聚糖和胶原蛋白降解 促进软骨基质中蛋白聚糖和胶原蛋白降解 从而抑制软骨基质的合成 从而抑制软骨基质的合成 Fas Fas是一条已被公认的程序性细胞死亡是一条已被公认的程序性细胞死亡 信号传递通路 信号传递通路 FasFas可向细胞传递可向细胞传递 死亡信号死亡信号 导致凋亡 导致凋亡 中医药对膝OA治疗总体上以肝肾亏虚 瘀血痰 寒 湿阻络两方面辩证 治则为补益肝肾 活血化瘀 温经通 络 健脾化痰 根据临床症状的轻重 有无可分为急性期 慢性期 急性期 以 温通 止痛为主 慢性期以 补 益 扶正为主 但理法方药各有偏重 关节镜手术 关节清理术 截骨矫形术 关节融合术 关节成型术 人工关节置换术 软骨 软骨膜 软骨细胞移植术 关节内注射透明质酸 外源性透明质酸 抑制抑制 炎症反应炎症反应 刺激自身滑膜刺激自身滑膜 产生透明质酸产生透明质酸 软骨下骨钻孔 磨蚀或微骨折 软骨细胞生存于一种无血运的环境 软 骨表层的损伤通常不能愈合 通过从骨髓 中获得多潜能的骨髓干细胞及生长因子以 促进软骨细胞的分化与软骨缺损的修复 骨软骨移植 适于缺损深达软 骨下骨及较大软骨缺损的治疗 骨下骨及较大软骨缺损的治疗 正常关节软骨移植于关节缺损处正常关节软骨移植于关节缺损处 提供软骨基质和有活力的软骨细胞提供软骨基质和有活力的软骨细胞 恢复关节外形恢复关节外形 骨膜或软骨膜移植 骨膜移植修复关节软骨缺损来自骨膜生 发层的间质细胞分化 再生软骨的过程 研究证明骨膜或软骨膜移植能生成新骨或 软骨 因此 骨膜或软骨膜移植能代替部 分软骨移植 干细胞定向诱导分化 间充质干细胞来源于成人骨髓和骨 骼肌 在培养体系中加入转移生长因 子 3 软骨来源的形态形成蛋白 2 整合素等均可促使间充质干细胞向软 骨分化 基因治疗 体内途径 是将目的基因直接导入体内 并使目的基因表达 以补充某些生物活性物 质的表达方法 体外途径 是将靶细胞在体外先进行基因 修饰 使表达某些具有治疗作用的生物活 性物质 然后再将基因修饰过的细胞移植 到体内 发展方向 尽管尚缺乏临床可行性 通过软骨细胞 的生物和环境调节因子的控制来治疗OA将 成为新的 更加合理的治疗目标 某些生 长因子如IGF和TGF能刺激受损软骨的内在 修复特性 且能同时抑制IL 1 TNF或金 属蛋白酶等生长因子的分解代谢效应 它 们对于治疗这些疾病具有深远的意义 随着对关节退变与关节炎发病和进展的 特异性环节的认识 将会出现更多 更有 效的治疗方法