骨科主治医师常见知识问答

dr.qinan

(三)关节的结构和生化学

16．关节可分为哪几类?各有何特点?

全身的关节可分为四种类型，即纤维连结、软骨连结、骨性结合和滑膜关节。纤维连接是两骨间以纤维结缔组织相连，如胫腓下联合、棘间韧带等；软骨连结是两骨间借软骨相连，如椎间盘等；骨性结合则常由软骨或纤维连结骨化而成，如骶椎体间的融合；滑膜关节则是由关节面、关节囊和关节腔组成，为最常见类型，而且为了适应某些功能，滑膜关节还有一些特殊的辅助结构，如关节唇、关节盘(半月板等)和韧带等。

17．关节软骨有何结构特点?

关节软骨多数由透明软骨构成，少数由纤维软骨构成，其厚度约为2~7mm，表面覆以少量滑液，两关节面间摩擦系数小有利于活动。关节软骨无神经和血管，其营养主要来源于滑液和滑膜血管渗透作用。

关节软骨排列为四层，即表层、移行层、辐射层和钙化层。软骨基质中的胶原纤维大致排列为“拱型结构”，使其具有一定的强度和弹性。而蛋白多糖则可控制基质中的水分渗透，使占总重量80％的水分保存于软骨组织中，使软骨有很高的硬度和耐冲击力。

18．关节软骨有何生化特点?

关节软骨基质中主要有三种成分，即水、胶原和蛋白多糖。胶原与骨的不同是由三条相同的a链构成的II型胶原，其前身是在软骨细胞内的核蛋白体上合成，三条链结合成前胶原后分泌到细胞外，再聚合成胶原原纤维。II型胶原的原纤维比I型的细，使其在软骨中有最大的分布。软骨基质中另一重要组分是蛋白多糖，它是一类大的蛋白多肽分子，由透明脂酸蛋白核心、非胶原蛋白链及多糖侧链构成。多糖是指硫酸软骨素、硫酸角质素等葡糖胺聚糖半乳糖等，它们与蛋白核心或蛋白链以共价键相结合，称为蛋白多糖单体，单体再与透明质酸以非共价键构结合，形成分子量较大的蛋白多糖聚合体。它分布于软骨胶原网之间，控制水分量，提供软骨的耐压能力，同时又可以与胶原相连接直接提供软骨的力学性能。在软骨中含量最多的成分是水，近关节部最多，高达80％，越向深层水份越少，最深层为65％。水主要行在于软骨细胞外基质中，在软骨细胞和周围营养丰富的润滑液间形成相互交换，同时由于水占据于分子间隙内，当组织承受负荷而出现压力梯度时，水便可以自由流动，这种流动的水分约占70％，对软骨的力学行为的控制和关节的润滑有重要意义。

19．关节软骨随年龄变化有何特点?

关节软骨随年龄变化在老年时主要表现为退行性变和增生性改变。老年时关节软骨变得粗糙，失去光泽，表面胶原暴露，而关节四周则常出现增生并可能骨化，最终影响关节功能。

软骨的退变表现为软骨细胞活性降低，软骨基质产生减少和比例失调，软骨形成后硫酸软骨素含量高，而硫酸角质素含量低，其比例约为10：1，随着年龄增加和老化，硫酸软骨素逐渐减少，而硫酸角质素逐渐增加。此外，随着增龄，水的含量也逐渐减少，软骨的厚度逐渐变薄。

20．关节软骨的润滑是通过什么机制完成的?

滑膜关节能承受很大的负荷，在正常情况下软骨面极少有磨损，这说明关节软骨存在独特的润滑机制，而这种作用源于关节面上形成的滑液膜。从工程学角度来看，润滑作用有两种方式，一是边界润滑，一是液膜润滑。边界润滑是关节面上有一层润滑物分子，是一种特殊的糖蛋白，可以防止两关节面直接接触。两关节面的这种滑液膜层厚度约为1~100nm，能够承担负荷，有效地减轻摩擦耗损。当然在高度负荷时液膜可完全消失，使关节面直接接触。液膜润滑是利用一薄层润滑物使关节面分离，负荷由液膜压力支撑。它包括弹性水压润滑和压缩膜润滑。弹性水压润滑发生于两界面不平行的情况下，即不平行的界面作用于粘稠的液体时，液体对压缩界面产生上举力；压缩膜润滑则发生于两界面平行的情况下，当界面压缩时使润滑向外挤，这种压缩膜足以在短时间内承担负荷。

关节软骨在活动过程中通过吸收和渗透作用来调节液膜的厚度，以便产生最少的摩擦，而上述调节机制则同时发挥作用。