骨關節炎的病因與發病機制

（一）中醫病因病機

中醫學認為“腎主骨，生髓”，髓居骨中，骨賴髓以充養。所以本病的發生以腎精虧虛為本，另外還與邪侵、損傷等有關。本病的病因可概括為正虛、邪實二方面。正虛為發病的內在因素，邪實則為發病的主要病機。

1。年老腎虛 中年以后，肝血腎精漸虧，氣血不足，致筋骨失養，形體疲極而易發本病。

2。外邪侵襲 腎虛者，易受外邪侵襲，致經絡、筋骨、關節痹阻不通，造成關節周圍組織疼痛。而肥人關節疼痛則多為風濕與痰飲流注經絡，致局部氣血凝滯，絡脈受阻，不通則痛。久痛入絡、入骨，骨失濡養，日久則骨痿漸生，且與風、寒、濕、痰并存。

3。勞損過度 因長期姿勢不良，過度負重用力，勞損日久，致氣血不和，經脈受阻，筋骨失養更甚，傷及筋骨，累及肝腎，使病變加重。

4。骨節外傷 腰部扭傷或膝、踝部挫傷后治療或休息不當，均可引發本病，或加速退行性病變的進程。

（二）西醫病因與發病機制

1。病因 骨關節炎的病因目前尚不清楚，其發病可能為多因素作用的結果。

（1）年齡 在所有發病因素中，年齡增長是最重要的因素之一。①隨著年齡的增長，軟骨肥大增厚，但軟骨中無血液供應和神經分布，其營養靠周圍組織擴散而來，當軟骨肥大時，營養供應不足，出現軟骨變性、軟骨細胞減少，隨后軟骨撕裂，強度大的Ⅰ型膠原取代Ⅱ型膠原；②為增加承受負荷的能力，透明軟骨變成纖維軟骨，但同時關節軟骨的彈性和粘滯性下降；③隨著年齡的增長，骨骼中無機物逐漸增多，骨骼的彈力與韌性減低；④由于衰老使肌肉無力，神經系統對外界的反應較慢，自我保護能力減弱。在以上不利因素的基礎上，當機械力超過關節軟骨承受能力時，關節軟骨及軟骨下骨易受到沖擊力的損傷，造成軟骨細胞損傷，降解酶釋放，基質成分破壞，軟骨喪失，軟骨下骨出現微小骨折。以上損傷反復發生，導致日后關節軟骨和骨進行性病變。

（2）遺傳因素 遺傳因素和骨關節炎關系密切，Heberden結節和Bouchard結節及多關節型骨關節炎病人多有家族聚集的傾向。髖關節、腕掌關節骨關節炎在白種人多見，而在有色人種中少見。目前認為骨關節炎與負責編碼軟骨中Ⅱ型膠原的Ⅱ型前膠原基因（COL2A1）有關，家系調查結果顯示在骨關節炎家系所有發病的個體均出現COL2A1位點的一個堿基突變，而未發病的個體中無堿基突變現象。對骨關節炎的雙生子基因分析發現第二號染色體短臂上23～35區域基因突變與骨關節炎相關。另有發現VitD受體基因多態性和發病年齡較輕的骨關節炎有關。多關節型骨關節炎遺傳傾向與HLA-B8單倍體相關，并與α-抗胰蛋白酶同分異構體相關。家族性焦磷酸鈣沉著癥伴發的骨關節炎與染色體8q相關。另有一些和軟骨發育不良有關的家族性骨關節炎是常染色體顯性遺傳。總之，遺傳因素對骨關節炎的影響可能包括關節軟骨結構異常或骨代謝異常，同時骨關節炎的危險因子如肥胖、骨密度改變等也受遺傳因素的影響，提示骨關節炎可能是多基因遺傳而不是單基因缺陷。

（3）關節損傷和過度使用 任何原因引起關節形態異常，如關節脫位、髕骨或十字韌帶切除術后、骨壞死及骨折復位不良等，都可改變關節負荷的傳送及關節面的負荷分布，使關節面對合不良，關節軟骨面局部負荷和磨損增加，造成骨關節炎。無準備的沖擊負荷是關節軟骨及軟骨下骨損傷的重要因素。關節軟骨對反復沖擊負荷耐受性極差，極易出現關節損傷。例如行走時膝關節承受的負荷是體重的2～3倍，而膝關節屈曲時，關節承受的負荷是體重的7～8倍。另外，骨關節炎還與關節磨損及反復長期使用某些關節有關，如紡織工人多發手骨關節炎，而田徑運動員多發膝骨關節炎等。軟骨下骨的可塑性較好，是重要的沖擊吸收裝置，過度負荷可導致軟骨下骨增厚、軟骨下骨微骨折，隨后骨痂形成及骨重建，骨折愈合，但逐漸發展至軟骨下骨鈣化，對沖擊力的吸收能力減弱，而且在負重時關節面均勻受力能力降低，使得沖擊力集中于關節軟骨的某一部位，造成軟骨的損傷。磁共振檢查發現最易損傷的部位是韌帶骨附著部位。一般而言，關節軟骨損傷修復后形成的軟骨，缺乏正常人軟骨的生物學特點，其耐磨性、彈性和抗沖擊能力下降，保護能力下降。

（4）肥胖 肥胖增加了負重關節的負荷，是使病情加重的重要因素。體重增加和膝骨關節炎的發病率成正比。國外報告肥胖患者骨關節炎發病率為12%～43%， 明顯高于非肥胖人群骨關節炎的發病率。另外，肥胖者骨關節炎的危險性是正常體重者的1.5倍。其中女性肥胖者骨關節炎的危險性是正常體重者的2.1倍。因體重負荷主要集中于膝關節內側軟骨，這正是大多數肥胖者發生骨關節炎的常見部位，提示肥胖可能是膝骨關節炎重要的危險因素。另外肥胖者的脊柱和足部骨關節炎發生率也較高，這些部位發生骨關節炎的幾率和嚴重程度與患者的體重和皮下脂肪的厚度呈正相關。髖關節也為負重關節，但肥胖者髖關節骨性關節炎的發生率較低；手的遠端指間關節并非負重關節，可是手指骨性關節炎也隨體重的增加而增加。因此，推測骨關節炎也與肥胖并存的脂類、嘌呤和糖的代謝異常有關。我國骨關節炎患者中，肥胖患者占53%。肥胖患者體重下降可以減輕疾病的嚴重程度。

（5）其他因素

① 骨密度 當軟骨下骨小梁變薄變硬時，其承受壓力的能力下降，易出現損傷，如軟骨下骨小梁骨折等，間接影響關節軟骨承受壓力的能力，導致軟骨破壞，因此骨質疏松者出現骨關節炎的幾率較高。

② 軟骨基質改變 在血色病、褐黃病、Wilson病、痛風性關節炎和二水焦磷酸鈣沉積病的患者，分別由于含鐵血黃素、馬尿酸聚合物、銅、尿酸鹽晶體和二水焦磷酸鈣晶體在軟骨基質內沉著，直接或者通過增加基質硬度間接損傷軟骨細胞。但異物沉積前是否存在基質成分的生物化學或物理化學方面的改變尚不清楚。

③ 骨內壓增高 正常情況下，骨內和軟組織內的血液循環系統之間保持著一種動平衡，當各種原因引起骨內靜脈回流受阻，動脈血流入過多，或關節內壓明顯上升時，均可引起骨內壓升高，進而影響骨組織血液供應，導致關節軟骨發生退行性變。

④ 性激素 應用雌激素可緩解骨關節炎鼠的癥狀。50歲以后的婦女比年齡相仿的男性發生骨關節炎的幾率高。流行病學研究顯示，服用雌激素的婦女比不服用者發生放射學骨關節炎少。最近的研究還發現人類和數種動物的關節軟骨中有雌激素受體，雌激素可影響調節軟骨分解和合成代謝的促炎細胞因子和生長因子的水平，提示雌激素可能在骨關節炎的發病中發揮作用。但也有一些研究得出相反的結論，如雌激素可使切除半月板的兔骨關節炎模型惡化；雌激素對癥狀性膝或髖骨關節炎沒有作用甚至使癥狀加重。

2。 發病機制 骨關節炎的發病與關節軟骨的破壞和修復有關，是外界多種因素對易感個體作用的結果。生物機械學、生物化學、炎癥及免疫學因素都參與了骨關節炎的發病過程。

（1）機械損傷 關節絕對或相對超負荷或負荷不足超過生理范圍等機械性因素造成細胞外基質降解、軟骨細胞損傷，從而引起關節退行性改變。研究發現機械力的強度、拉力、剪切力等對軟骨的作用有不同。靜止力和牽拉力促進炎癥反應和分解代謝，抑制生長因子和軟骨基質合成。但是適當的負荷和動力不僅能抑制炎癥反應和分解代謝，還可促進血液循環、合成軟骨細胞生長因子。輕度的機械性牽拉可抑制核因子kappa B（NF-κB）表達，抑制炎癥基因表達。重度的機械性牽拉可促進NF-κB表達，促使炎癥基因過表達。其機制是軟骨細胞通過整聯蛋白（integrin）、CD44、膠原蛋白、透明質酸受體等與軟骨基質相聯系，將機械信號傳導到細胞內，從而使軟骨細胞的功能及其內在平衡發生改變。

（2）軟骨細胞修復失調 軟骨細胞在機械、炎癥、生化或免疫等損傷條件下發生凋亡、壞死、增殖等反應，亦可通過調控合成基因及分解基因的表達，使合成減少或基質降解。因此，軟骨細胞蛋白酶合成增加，蛋白酶抑制物合成減少，均可造成軟骨細胞外基質進行性消耗。

（3）細胞外環境改變 基于軟骨外因素，如軟骨下骨改建、微小骨折、滑液改變、滑膜病變及血管形成等，單一或共同導致軟骨退變，引起OA發生。同時細胞因子白介素（IL）、腫瘤壞死因子（TNF）等及一氧化氮（NO）、氧自由基等亦參與了OA的發生。炎癥介質與軟骨細胞、滑膜細胞的凋亡、壞死之間形成惡性循環，而機械作用是一種起始因素，它們相互滲透，互為因果。