骨关节炎(osteoarthritis,OA)是一种以关节软骨退行性改变为核心,累及骨质并包括滑膜、关节囊及关节其它结构的慢性炎症;是一种无菌性、慢性、进行性侵犯关节,特别是负重关节的疾病。表现为关节软骨破坏,关节表面形成骨赘,滑膜细胞增生,滑膜炎和关节间隙变窄。骨关节炎是世界上最常见的关节病,随年龄增大,患病率迅速上升,是老年人关节疼痛和致残的主要原因。据世界卫生组织(WHO)统计,骨关节炎在女性患病率中占第四位,在男性患病率中占第八位,国内的统计资料表明,我国患有骨关节的人数占总人口的3%,其中大部分为膝骨关节炎,55岁以上人群X线有膝骨关节炎表现者约60%,65岁以上老年人骨关节的发病率可达85%,75岁以上的老年人中每人都有至少一个关节有骨关节炎变化。在美国总人口中15%患关节炎,其中43%为骨关节炎,达1600万;每年因骨关节炎而退休的人数占退休总人数的5%以上,与因心脏病退休的人数相仿。据统计全世界大约有1.9亿骨关节炎患者,而且人数还在不断增加。骨关节炎的发生与关节局部因素、全身因素及个体遗传因素均有密切的关系。关节软骨及软骨下骨,受到直接或间接的压力和磨擦损伤可能是骨关节炎起病的主要诱发因素。此外,随年龄增大,关节周围韧带松驰、神经反射减缓及外伤等均可致关节不稳,造成软骨的压力不平衡及损伤,进而出现软骨细胞激活、蛋白酶类及炎性细胞因子分泌增加等骨关节炎的病理变化。除关节软骨损伤的作用外,骨关节炎的另一个诱发因素是不同原因所致的软骨下骨组织细微结构的异常。临床研究发现,不少骨关节炎患者在关节软骨的形态学变化之前即出现软骨下骨硬化X线改变等。反复的关节微创伤可引起软骨下骨组织的微骨折,并引起关节软骨的生物力学和代谢的变化、骨硬化及骨赘形成。但目前对于骨关节疾病中钙化层病理结构改变尚缺乏深入了解。为了深入了解关节骨软骨钙化层的病理改变,本研究选用骨关节炎最具代表性的膝关节为研究对象,通过大体观察;病理切片联合应用HE染色、番红O/固绿染色、冯库萨染色、甲苯胺蓝染色、天狼猩红染色多种方法进行组织学观察;及扫描电镜超微结构分析等方法,从不同结构层次对骨关节炎骨软骨钙化层的病理结构进行了深入研究。一、实验方法1.标本来源:所选标本均来源于临床诊断为膝关节退行性骨关节炎患者取材部位为股骨髁负重区,其中男性1例,女性20例;年龄:65.57±7.43岁;身高:155.38±5.32cm;体重:59.95±8.99kg;左膝9例、右膝12例。2.影像学观察:患者站立位两腿分开60°,患膝以膝关节为中点,对准x光片投射机中心线照正位片,患肢向前迈一步屈膝30°,膝关节为中点对准x光片投射机中心线照侧位片。3.大体观察:取骨软骨组织块8例,置于体视显微镜观察台上,10倍镜下观察骨软骨纵切面各层组织的大体形态结构,然后用数码相机进行拍照。4.组织学观察:常规制备石蜡切片,进行.HE染色、番红O/固绿染色、冯库萨染色、甲苯胺蓝染色、天狼猩红染色。5.超微结构观察:取股骨髁新鲜标本8例,制备骨软骨组织块,常规固定、脱水、喷金处理后,采用扫描电镜观察关节软骨表面及骨软骨纵断面的超微结构。6.统计分析:应用SPSS 11.0统计软件进行统计分析,计量资料采用x±s表示。二、实验结果1.病历资料统计:共选用21例骨关节炎患者膝关节置换取下的标本,其中男性1例,女性20例;左膝9例、右膝12例。平均年龄:65.57±7.43岁;平均身高:155.38±5.32cm;平均体重:59.95±8.99kg;平均病程:13.04±9.66年。2.影像学观察:关节组织肿胀关节腔积液;关节间隙变窄,严重者关节间隙基本消失;关节面密度增高,周缘可见唇样改变;软骨下骨皮质硬化,小梁有断裂;出现皮质骨下囊状改变,骨赘形成及关节内游离体等。3.大体观察:软骨表面缺损、不平,软骨层变薄,骨软骨纵断面三层结构显示不清,潮线断裂、间隙增宽、钙化软骨层增厚。4.组织学观察:主要病理改变:(1)潮线复制、漂移;(2)钙化层增厚伴血管长入;(3)非钙化软骨及钙化层Ⅰ型胶原蛋白纤维样改变;(4)潮线间隙增宽;(5)深层软骨及钙化层缺损。5.超微结构观察:骨关节炎软骨表面不平整,有明显的鳞屑或麸皮样改变,在中嵴及其周围存在明显的裂隙和大大小小的浅表溃疡,溃疡内有粗细不等的小孔,及粗糙的突起,可见软骨细胞和暴露的胶原纤维。6.统计分析结果表明,所有标本均出现潮线复制、漂移,由正常的1条增至4-16条;钙化层的最大厚度由原来的300um增至900um。病理改变血管长入12例,占总病历数57%;发生钙化层缺损8例,占总病历数38.1%;潮线间隙增宽5例,占总病历数23.8%;钙化层发生纤维化3例,占总病理数14.3%。三、结论本研究选用原发性OA最具代表性的膝关节为研究对象,通过大体观察;病理切片联合应用HE染色、番红O/固绿染色、冯库萨染色、甲苯胺蓝染色、天狼猩红染色等多种方法进行组织学观察;扫描电镜超微结构分析等方法,对骨关节炎骨软骨钙化层的病理形态学观察结果表明:1.原发性OA的骨软骨纵断面三层结构显示不清,潮线断裂,间隙增宽,钙化软骨层增厚。2主要病理组织学改变包括:(1)三层结构潮线复制、漂移;(2)钙化层增厚伴血管长入;(3)非钙化软骨及钙化层纤维样改变;(4)潮线间隙增宽;(5)深层软骨及钙化层缺损。3.骨关节炎超微结构呈现明显的鳞屑或麸皮样改变,在中嵴及其周围存在明显的裂隙和大大小小的浅表溃疡,溃疡内有粗细不等的小孔,及粗糙的突起,可见软骨细胞和暴露的胶原纤维。4.原发性0A均可见钙化层厚度增加,平均为895±24μm,与正常(256±12μm)比较差异显著(p<0.01);潮线复制,其复制的数量约为正常(1条)的10±6倍;。血管长入12例,占总病历数57%;发生钙化层缺损8例,占总病历数38.1%;潮线间隙增宽5例,占总病历数23.8%;钙化层发生纤维化3例,占总病理数14.3%。5.原发性OA骨软骨钙化层的早期病理改变尚需进行深入研究。