機械負荷對關節軟骨形態學及信號通路影響的研究進展

付博文 劉歡 武艷嬌 朱嘉文 黃文華

骨關節炎 ( osteoarthritis，OA ) 是導致關節軟骨 ( articular cartilage，AC ) 退化、疼痛、身體殘疾的一種慢性疾病[1]。AC 覆蓋在骨表面，幾乎可以無摩擦地運動。但在關節腔中，AC 容易受到退行性變以及急性損傷的影響，并且由于 AC 愈合潛力非常差，因此由 AC 退行性變或急性損傷導致的 OA 在臨床上是一個很大的挑戰。盡管多種因素如遺傳、年齡、肥胖和既往關節損傷都有助于 OA 的發生[2]，但機械負荷仍被認為是 OA 發病的關鍵因素[3]。AC 對于機械負荷非常敏感，其結構在很大程度上是由力學環境決定的，OA 的破壞是力學異常的病理生理后果[4]。然而，除了過度的關節機械負荷對于 AC 的損傷外，人們常會忽略過低的關節使用亦會導致 AC 體積的大量丟失，這是此前首次在脊髓損傷患者中報道的臨床觀察得出的結論[5]。因此研究不同程度應力對于 AC 形態及功能的影響對于完善OA 的臨床治療方案意義重大。筆者對不同程度機械負荷對 AC 形態和功能的影響進行了綜述，包括降低機械負荷會引起 AC 體積的丟失，即使恢復正常活動后這種損傷也可能只是部分可逆；適度機械負荷雖可增加 AC 的厚度或面積，但過度機械負荷又會對 AC 造成損傷；同時，本綜述還對不同機械負荷對 AC 影響的信號轉導機制進行了闡述，為 OA 的臨床治療方案的制訂提供參考。

一、AC 形態學

AC 由被細胞外基質 ( extracellular matrix，ECM ) 包圍的軟骨細胞組成，而 ECM 又被細分為緊鄰軟骨細胞的細胞周圍基質 ( pericellular matrix，PCM )，較遠的地域基質以及地域間基質[6]。ECM 包含一個纖維網格，由膠原和非膠原基質成分組成并嵌入在凝膠狀基質中。……