陈后煌 邵翔 郑文伟 马玉环 陈达 叶蕻芝 李西海
【摘 要】 骨关节炎病在筋骨，筋骨失养为首要病理体现，常见于中老年人，软骨退变在骨关节炎筋骨失养过程中发挥重要效果。水占关节软骨湿重的80%，是软骨所需营养物质的重要前言，在关节软骨生化组成中所占比重最大，水与胶原纤维及蛋白多糖相结合一起供给了软骨细胞生物学功用的内环境，与软骨生物力学功用密切相关。调理含水率或许是推迟或阻挠软骨退变的重要机制之一，提示有用调控关节软骨含水率在骨关节炎构成和开展中的效果，对骨关节炎筋骨失养的防治研讨具有重要意义。
【要害词】 骨关节炎；含水率；软骨；筋骨失养
骨关节炎（osteoarthritis，OA）的核心病机为本痿标痹，以肝肾亏虚、筋骨失养为本，以腠理空无易感风寒湿邪为标，首要病位在软骨[1]。关节软骨中的水分在软骨细胞与富含营养物质的滑液之间进行物质交流，有利于营养物质、废料及气体的弥散，部分水与细胞外基质（ECM）中的胶原纤维及蛋白多糖结组成凝胶状，参加软骨安排中的流体静压力的构成，一起坚持关节软骨的正常结构。当关节软骨受损时，软骨中水分含量发作改动，以调理软骨细胞表里环境的安稳，坚持软骨的生物力学功能，然后起到维护安排细胞的效果[2-3]。软骨ECM降解在软骨退变过程中发挥要害效果，因而阻断软骨ECM降解发作，有或许促进退变软骨修正，然后减缓OA病理进程[4-5]。软骨含水率改动与软骨ECM降解及软骨退变密切相关，提示调控软骨含水率是防治OA筋骨失养的潜在有用途径
之一。
1 关节软骨含水率改动与OA筋骨失养的联系
1.1 关节软骨退变是OA筋骨失养的必经阶段 OA的首要病理特征为软骨退变、骨赘构成，软骨退变归于中医“痿”证，骨赘构成归于中医“痹”证。其间关节软骨属中医“筋”领域，骨赘属中医“骨”领域，筋和骨相连，相互效果，一起组成人体的支架结构，具有负重和坚持运动的功用[6]。依据中医骨伤的病机演化规则皮-肉-筋-骨，筋痹是OA开展的必经阶段，筋痹继续开展成为骨痹，骨痹是OA的终究体现方式[7]。力学研讨标明，软骨的退变可引起关节生物力学稳态失衡，为维护关节力学结构而导致骨赘构成，骨赘是发作于关节边际的骨和软骨性重生安排，是生物力学失衡的代偿性改动，但因骨赘改动了关节原有的结构，导致关节失稳，又进一步加剧了软骨退变[8]。
1.2 含水率改动促进关节软骨退变 软骨ECM的过度丢掉对OA软骨退变的病理进程起至关重要的效果，ECM首要由水、蛋白多糖聚合体以及胶原纤维构成，因为蛋白聚糖中的GAG是多阴离子化合物，结合K+、Na+等阳性离子，引起浸透压升高，然后吸收水分子；一起糖的羟基具有亲水特性，因而基质中的蛋白聚糖能够招引、保存水分，构成水凝胶，容许小分子化合物自在分散，阻挠细菌经过，起到维护ECM的效果[9-11]。
软骨退变前期，软骨内固有的胶原纤维和蛋白多糖一起发作退变，而蛋白多糖在降解的一起代偿性地组成新的蛋白多糖，此类蛋白多糖分子量较小，分子结构也有所改动，难以与水分子结合构成蛋白多糖聚合体，蛋白多糖的生物学功能下降导致水合效果下降，体现为软骨含水率的下降[12]。
软骨退变开展期，软骨结构损坏，进一步导致胶原纤维结构的改动和胶原纤维含量的下降，上述改动导致ECM浸透压继续增高，引起高渗吸水，ECM含水率添加；此刻安排危害加剧，电荷密度、应力改动和安排浸透性添加引起炎症介质开释，软骨细胞组成和增生效果下降，蛋白多糖集合体削减，小分子量单体增多，软骨内浸透压继续增大，导致含水率添加[13]。
软骨退变后期，代偿性组成胶原纤维和蛋白多糖进一步增多，但与软骨退变前期相同，新组成的蛋白多糖分子量较小，分子结构改动，难以发挥其水合效果的生物学功能；此刻，炎症反响下降，软骨中炎症介质削减，ECM浸透压下降，软骨含水率逐步削减[14]。
2 关节软骨中水的存在方式 关节软骨中的水可分为大部分的结合水和少数的游离水。结合水是组成细胞和生物体结构的重要成分，能够安稳大分子结构，结合水与胶原纤维和蛋白多糖的阴性离子呈非共价键结合，首要依靠胶原纤维或蛋白多糖的水合效果构成；自在水首要经过浸透效果由关节腔进入，游离于软骨细胞和滑膜之间，因而关节软骨浸透压的巨细首要取决于蛋白多糖的数量[15]。结合水和自在水一起坚持关节软骨营养物质、废料及气体的弥散和交流。
关节软骨水分的1/3在细胞内，其他的水分与ECM结合。软骨中缺少血管散布，软骨细胞成行或成群散布，因而软骨细胞经过浸透效果传递代谢所需求的营养物质。浸透效果即血浆中的营养成分透过滑膜内的毛细血管壁滑膜进入滑液，经过滑液将营养物质分散入ECM供应给软骨细胞。滑液包括细胞和液体两种成分，其间约95%是水。软骨细胞存在于一个高度可变的离子和浸透压环境，而且对这种改动十分灵敏，当细胞表里环境中离子和浸透压改动时，软骨细胞会经过调理体积来应对。在细胞体积调理的过程中，水是重要的要素之一[16]。
3 调控关节软骨含水率的机制讨论
3.1 炎症促进软骨ECM的降解 细胞因子是介导OA发病最首要的炎症介质，对关节软骨的退变发挥重要的调控效果。在OA病理过程中，肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-1（IL-1）是介导关节软骨退变的首要细胞因子，它们明显添加软骨基质金属蛋白酶（MMPs，如MMP-3、MMP-9和MMP-13）、集合蛋白聚糖酶（ADAMTS，如ADAMTS-4、ADAMTS-5）的表达，损坏ECM的组成与降解平衡[17-18]。
OA发作时，蛋白多糖的降解大于组成，软骨弹性和接受负荷的才能损失，致使关节软骨厚度变薄。其或许的机制是，网络结构的胶原纤维构成了关节软骨的支架，很多高能嗜水性的糖蛋白分子团散布于上述杂乱的纤维网架中，TNF-α和IL-1经过激活MAPK通路、一氧化氮（NO）途径和核转录因子-κB通路等，诱导MMPs和ADAMTS的表达，引起胶原纤维网架的局限性破损，构成糖蛋白胀大以及带负电荷的离子露出，使关节软骨内含水量增多；此外，蛋白多糖分化后在软骨ECM内发作了更多的小分子单体，添加了ECM内的分子浓度，浸透压继续增大，导致高渗吸水[19-21]。
IL-1β能够激活一氧化氮合氢酶（iNOS）在软骨内发作很多NO[22]。一起，OA患者关节滑膜中含有很多的NO，诱发滑膜安排损害和血管扩张，导致滑膜肿胀、充血，而且使血管壁的通透性增大而引起渗出等，构成关节腔积液；NO进一步促进炎症介质的开释，上调MMPs活性，促进胶原纤维的降解，引起关节软骨肿胀[23]。
3.2 水通道蛋白调控软骨细胞表里水分子的转运
水通道蛋白是一类选择性高效转运水分子的特异孔道，广泛存在于原核和真核细胞膜上，自在水的被迫跨膜转运受该蛋白介导，对软骨细胞坚持表里环境的稳态平衡起重要效果[24]。研讨标明，水通道蛋白与OA密切相关，首要表达于关节软骨细胞和滑膜细胞，参加调控细胞的形状和体积，坚持滑液排泄的安稳[25]。水通道蛋白受离子浓度和浸透压调理，其发动子区包括浸透压反响元件，水通道蛋白在高渗环境中表达量上升[26]。OA发作时，滑膜的上皮屏障损坏，引起关节腔滑液蛋白添加，关节腔内浸透压升高，此刻水通道蛋白在滑膜中表达上调，促进滑液排泄，关节腔积液；软骨ECM降解，细胞周围离子浓度和浸透压改动，水通道蛋白在细胞膜上表达升高，水分子从ECM转移到软骨细胞，导致软骨细胞肿胀决裂，OA进一步加剧[27-29]。
4 小 结
软骨退变是OA筋骨失养进程中重要的病理改动之一，而含水率在软骨生长发育、坚持关节表里浸透压方面发挥要害的调理效果，调理关节软骨含水率改动具有推迟软骨退变的效果，但其详细效果机制尚不清晰[30-31]。蛋白聚糖对基质内水分的调控具有重要效果，IL-1、TNF-α、转化生长因子-β和透明质酸等经过诱导蛋白聚糖的降解，引起ECM中表里水分失调，有用按捺ECM中蛋白聚糖的降解，调控软骨含水率水平，然后对关节软骨退变进程进行操控，对OA的开展起推迟效果，为研讨OA防治办法供给新的思路。
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收稿日期：2016-04-24；修回日期：2016-07-04
