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编号:10238569
骨关节炎与骨质疏松相关性研究
http://www.100md.com 《中国骨质疏松杂志》 1999年第3期
     作者:王雪飞

    单位:100053 北京宣武医院骨科

    关键词:

    中国骨质疏松杂志990324 雍宜民审校

    原发性骨关节炎(OA)与老年性骨质疏松(OP)均是常见的与年龄有关的退行性疾患,涉及到软骨和骨的诸多病变,在人群中有很高的发病率。临床上尽管能见到二者共存于同一患者,但二者在基本的发病机制,临床表现及形态学表现上仍有差异。已有学者推测这两种疾患之间可能通过影响它们的危险因素如年龄、体重、骨密度等存在着联系,不过究竟是正性联系抑或负性联系,值得进一步探讨。

    1 形态学方面的差异

    原发性骨性关节炎(OA)是常见关节疾患,尤其是老年人。某些OA的危险因子如年龄和肥胖已被证实。骨质疏松(OP)是老年人另一常见疾患,通常易发生在女性。OP的一些危险化因子包括雌激素缺乏、体重过低和体形瘦小也有报道。由此人们推测这两种疾患间可能存在某种负性联系。1983年,Jan Dequeker[1]等对27名女性绝经后骨质疏松患者及25名骨关节炎患者进行了形态学方面的比较,其中包括身高、体重、肌肉的周径及力量等,结果发现OP患者一般身材矮小,体重轻,肌肉力量差,体型倾向于“瘦长”,而OA患者身材较高,体重大,肌肉力量强,倾向于“肥胖”。据此,Dequeker 认为OP和OA代表了形态学上两类不同的人群,典型的OA患者呈中胚层体型,OP患者则呈外胚层体型。Schnitzler[2]等证实身高和体重较大的骨关节炎病人成骨细胞及骨代谢的活动较高。另有学者证实肥胖妇女能有效地吸收钙及拥有骨重建材料,且不易受甲状旁腺激素的影响,因而能使骨量保存并更好地利用环境中的钙。同时,肥胖人体内脂肪组织较多,使体内肾上腺素的雄激素芳香化而成的雌激素含量增加,有效地防止了因雌激素下降所致的骨量丢失,而不易发生骨质疏松。不过,有些学者对此却有不同观点。如Hochberg[3]在他所做的手部骨关节炎与肥胖关系研究中并未发现这一结果。N.R Arden[4]则认为骨性关节炎与疏松性骨折间的体重的表现上无任何联系。
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    2 骨矿含量(BMC)或骨矿物质密度(BMD)的研究

    骨量是维系骨质构成的主要组分,它的多少从一个侧面反映了骨强度的高低。峰值骨量在30岁左右形成后,这段时期骨骼生长停止。自此以后,男女两性均出现骨量逐渐减少。不过在不同的病理状态下,骨量改变的程度也有差异,而这一改变可通过骨密度的测量获得准确地评估。早在60年代人们就已经对 OP和OA状态下的BMD进行了研究,但所得结果颇有争议。1972年,Foss[5]通过对140例髋部骨折的研究,发现仅有3例有骨性关节炎表现;同时髋部骨关节炎组的骨密度较同年龄正常组显著升高。Cooper等则用Singh指数作为BMD值,对314名50岁以上老人的X线进行了分析,探讨髋部骨关节炎与股骨近端骨质疏松间的关系,结果发现二者存在统计意义上的负相关。Yokozeki[2]在对膝部OA与脊柱OP的研究中也证实存在这一关系。不过影响骨量的混淆因素很多,比如肥胖,体重指数,身体运动,或其他增加或保护骨质但单独增加骨关节炎危险性的因素。以前的研究并未针对这些因素进行调整。因此尚不能真正反映OA和OP在骨量上的差别。为此Nevitt[7]等在对老年高加索女性进行的放射影像下髋部骨关节炎与骨矿密度的研究中,对年龄、体重、身体运动等影响骨量的因素进行了探讨。结果发现有中度到严重髋部OA特征的患者的骨密度在股骨近端、脊柱和四肢骨仍比没有或仅有轻微OA特征的BMD高。作者将其解释为继发于髋部OA的股骨近端骨质重塑。BMD全面增高可能伴有关节周围骨质密度加大和僵硬,因而导致关节负荷实验中,软骨机械压力的增加,软骨损伤和OA危险性的增加,另一方面由于骨量的增加降低了发生疏松性骨折的危险性。Jan Dequeker[8]回顾了20多年来发表在16个国家不同刊物上有关OA对BMD作用的文章,绝大多数结果显示和按年龄与性别配对的对照组相比,OA患者的骨量或骨密度显著升高,即使校正了体重,体重指数后仍有意义。仅有8篇研究结果成阴性,作者将其归结为掌骨或桡骨宽度的增加影响了测量结果的表达,而脊柱和股骨近端的测量很少受此影响。由此学者们推测OA和OP可能通过骨量存在着联系,OA患者因为表现有较高的骨量可延缓或阻碍OP的发生。不过,亦有一些相反的报道。如Reid[9]等通过对全身骨钙含量的测定证实OA组在骨量上较对照组并无明显差异。Alhava[10]甚至认为女性OA病人其桡骨BMD值要低于正常组。Arden[4]等则在身体多个部位的骨性关节炎与疏松性骨折的研究中指出,尽管髋部骨关节炎病人的BMD较对照组增高了53% ,但并不能降低骨折的危险性。(OR=2.38),而膝部和手部的OA与OP并无联系。
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    3 骨结构及其力学特性方面的差异

    OP和OA的发病机制至今尚不完全清楚。一般认为OP是起源于骨的疾病,不仅表现为骨量上的减少,同时伴有骨微细结构的改变,而OA则源于软骨的退变,骨的改变继发于软骨的损害。有研究表明OA和OP不仅在骨量的表现上有区别,在各自的骨组成及力学特性方面也有差别。如Li Baohua[12]在对OP和OA病人股骨头取下的松质骨研究中证实:和正常组比较,OA病人骨内矿物含量减少,水的含量明显增加,而OP病人在矿化物、水及有机物含量上无明显差异。在其力学特性方面,OA病人骨的硬度及屈服强度表现为最大,OP组最小,二者有明显的负性联系。同样,对软骨下骨板组成成分及力学特性的研究中亦有类似发现。作者还认为在OA患者中,由于软骨下骨和松质骨的共同作用使骨硬度变大,减弱了其吸收压力 负荷的能力,反过来又使软骨的应力增加,加速了它的退变。而OP患者由于骨量丢失,骨硬度变小产生很大的缓冲力,因而可保护关节软骨不受损害。从一个侧面反映了OP与OA间的关系。
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    4 骨代谢方面的差异

    骨重建包括两个相反的过程,既成骨细胞参与的骨形成及破骨细胞介导的骨吸收。破骨细胞和成骨细胞的活动在时间和空间上是紧密偶连的。正常状态下,二者之间存在着动态平衡,维持着骨量的稳定。如该平衡遭到破坏,必然影响骨量的改变。骨转换率的高低反映了破骨细胞和成骨细胞的活动能力。由于OA和OP在骨量表现上的差异,人们有理由推测二者在骨转换率上也有不同。一般认为I型骨质疏松属高转换型,随年龄增长,骨转换率增加,骨量丢失加快。而II型骨质疏松属于低转换型,骨转换率指标基本正常或偏低。不过,Soloman[12]在他的实验中证实,骨折组病人无论男女,骨转换率均表现为增高。其中骨吸收是骨形成的近二倍;而OA组病人骨形成和骨吸收差异很小。Peel[13]则在另一项实验中发现,如把反映骨吸收指标的尿吡啶交联及脱羟吡啶交联用全身骨矿含量校正,同时用骨特异性磷酸酶反映骨形成,则脊柱骨关节炎病人骨转换率也较正常人降低。

, http://www.100md.com     5 内分泌因子的变化

    众所周知,骨骼细胞中能分泌一系列影响骨形成及吸收的生长因子。其中较为重要的是IGF-Ⅰ,IGF-Ⅱ,它们在骨组织中的含量最为丰富。实验表明IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ不仅对骨细胞有促有丝分裂作用,还能提高成骨细胞的分化功能,促进骨形成,同时尚能通过成骨细胞抑制胶原酶的表达,从而抑制骨中胶原的降解。因此IGF族在骨量保持上可能起了重要作用。1993年,Jan Dequeker[14]通过对髂嵴骨皮质的检测证实,手部骨关节炎患者体内的胰岛素样生长因子I、II(IGF-Ⅰ、IGF-Ⅱ)及转移生长因子(TGF)和按年龄、性别配对的对照组相比浓度明显升高。由于IGFS和TGF的许多生物学特性使它们成为了骨吸收和骨形成中的理想的偶联因子。在骨吸收过程中可以以活性形式释放出来作用于成骨细胞或成骨细胞的前体细胞,促进骨细胞的生长和分化。骨关节炎患者中IGFS和TGF的增高或许能够解释其为何有较多的骨量及很小的骨折发生率。然而,循环中对该因子的检测结果却不尽相同。Wuster[16]的研究中指出骨质疏松患者血清IGFS水平较对照组和退行性关节炎组降低。而在另一来自对Chingford的调查中[1],血清浓度IGF除和严重的双侧膝关节炎及末节指间关节炎(DIP)相关外与其他部位的骨关节炎、BMD及骨折的均无联系。另外由于IGF浓度的改变多在皮质骨,而在松质骨中的变化尚未得到证实,该部位又恰是OP最晚罹患的部位,因此有关IGF在OP发病机制中的作用及其在OA和OP状态下的不同表现有待进一步研究。
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    6 遗传学方面的研究

    OP和OA的发病除了与环境因素有关外,遗传因素也起了重大作用。通过对双生子和家族的实验研究发现人群骨密度的高低60%~85%归因于遗传。近年来,随着分子生物学技术的发展,对维生素D受体(VDR)的等位基因的研究取得了突破性进展。VDR基因位于人的第12号染色体上,为多形性基因,根据其内显子的核苷酸链是否被限制性内切酶切割而分为多种类型。Eisman[17]在他的研究中,用Bsml限制性内切酶切断DNA上特异的碱基排列,探讨VDR基因多态性与骨密度的关系。结果发现BB型比Bb、bb型的BMD显著低下。Keen[18]则发现,由Tag1产生的VDR基因中,TT和Tt型膝OA的发生率几为tt型的3倍。但另外一些学者的分析结果与此相反。Hustmyer[19]等以美国白人为对象,对86对同卵双生及39对异卵双生的成人女性进行了研究,同时测定其腰椎、股骨及前臂的骨密度,发现Bsml、Apal 或Taq1的任何基因型都与BMD无关。因此,VDR基因是否与骨量及骨质疏松、骨关节炎的发病有关,需要进一步研究来证实。最近又有学者发现:在VDR基因近端存在一种竞争性基因(COL2A1)即II型前胶原基因,二基因位点间的物理距离很近。由此作者认为VDR和COL2A1两个等位基因间的连锁不平衡可能是导致关节炎的病因。进一步研究两者之间的关系或许有助于我们理解VDR、COL2A1、OP和OA之间的联系。
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    综上所述,OP和OA虽同属于老年退行性疾病,但在许多方面的表现上存在着不同,尽管目前尚无统一的认识,不过,有理由相信,随着生物技术的发展和研究的深入,原发性OA和老年性OP之间的关系终将被解开。这不仅为我们理解两者的发病机制提供了帮助,而且给临床实践中如何更好地治疗和预防带来了希望。

    参考文献

    1 Dequeker J. Osteoporosis and osteoarthritis:anthropometric distinctions. JAMA, 1983, 249:1448-51.

    2 Yokozeki H. The relation between osteoporosis of the spine and osteoarthritis of the knee. Int Orthop, 1995, 19:282-284.
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    3 Hochberg M. Factors associated with osteoarthritis of the hand in males:data from the Baltimore longitudinal study of aging. Am J Epidemiol, 1991, 134:1121-7.

    4 Arden NK. The Association between osteoarthritis and osteoporotic fracture:the Chingford study. Br J Rheum, 1996, 35:1299-1304.

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    6 Cooper C. osteoarthritis of the hip and osteoporosis of the proximal femur. Ann Rheum Dis, 1991, 50:540-542.

    7 Nevitt. Radiographic osteoarthristis of the hip and bone mineral density. Arthritis Rheum, 1995, 38:907.

    8 Dequeker J.Inverse relationship osteoarthritis-osteoporosis:what is the evidence? What are the consequences? Br J Rheumatol, 1996, 35:813-20.

    9 Reid DM. Bone mass in nodal primary generalised osteoarthrosis. Ann Rheum Dis, 1984, 43:240-242.
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    12 Soloman L. Osteoarthritis of the hip:the patient of the disease. Ann Rheum Dis, 1982, 41:118-125.

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    14 Dequeker J.Generalised osteoarthritis associated with increased insulin-like growth factors types I and II and transforming growth factor in cortical bone from the iliac crest. Arthritis Rheum, 1993, 36(12):1702-1708.

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    16 Lloyd ME. Relation between insulin-like growth factor-I concentrations, osteoarthritis, bone density and factors in the general population:the Chingford study. Ann Rheum Dis, 1996, 55:870-4.
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    17 Eisman JA. Vitamin D receptor gene alleles and osteoporosis:an affirmative view. J Bone Miner Res, 1995, 10:1289.

    18 Keen RW. Association of early osteoarthritis of the knee with a Taq 1 polyorphism of the vitamin D receptor gene. Arthritis Rheum, 1997, 40(8):1444-1449.

    19 Hustmyer FG Apa l Bsm 1, Ecorv, and Taq 1 polymorphsim at the human vitamin D receptor gene locus in Caucasians, Blacks, and Asians. Hum Mot Genet, 1993, 2:487., http://www.100md.com