②中度进行期　胶原纤维排列与关节面更加垂直，与正常的随意排列不同。

③进行期　垂直于关节面的胶原纤维更加明显。

⑵细胞

①早期　软骨细胞被变细的丝状原纤维轮环绕。细胞为圆形，有大量的胞浆，含许多线粒体，发生良好的粗大胞浆内网状结构和高尔基（Golgi apparatus）小体，脂滴，以及很少的溶酶体。中心颗粒（centrioles），表明细胞可能存在再生。从早期到中度进行性骨关节炎的不同年龄病人发现大量软骨细胞，细胞器极为发达。

②中度进行期　中层软骨层的细胞母大致由1～20个细胞构成。个别软骨细胞由丝状纤维轮和其余大量的退变软骨细胞围绕。软骨细胞常常与同龄正常人的关节软骨中层相比软骨细胞数为2至3倍，也看到细胞器数量增多。

③进行期　处于不同阶段的大量退变软骨细胞数增加。

3.深层

⑴基质　正常情况下，深层胶原纤维排列仅在年龄不断老化才与关节面垂直，在年轻人相反，纤维不与关节面垂直排列。不过，骨性关节炎与老化无关，胶原纤维排列与关节面垂直并由基质分离出来，这种改变尤其见于年轻人的正常关节软骨。

⑵细胞　早期骨性关节炎，大多数软骨细胞显示退性变的早期表现：软骨细胞内丝状物质增加，多位于核周部位，细胞器减少。于中度进行期和进行期时，几乎所有软骨细胞处于退变的不同阶段，细胞被成熟的胶原纤维细胞外轮环绕，纤维直径往往很大。细胞核致密，胞浆含有巨大的螺纹状丝，变长增大的线粒体（mitochondria），溶酶体样结构和少量的粗大的胞浆内网状结构。

早期骨性关节炎改变包括：关节面细小的不规则改变，一层薄的丝状面消失（此种为光泽层），纤维间基质的电子密度降低，细胞的改变，浅表和中层细胞的明显增大，高尔基小体、胞浆内粗大网状结构以及中心颗粒的数量增加。退变时细胞数的改变是浅表层和深层细胞的增多。当骨性关节炎进行性发展时，浅表层皱折加深并向层延伸。胶原纤维与浅表层的裂缝平行排列，与中、深层的关节面垂直走行。尚存活的软骨细胞或单独存在或成团存在，于软骨各层里显示细胞肥大，细胞内细胞器（Organelles）的数目增加，这与细胞内合成活动活跃有关。随骨性关节炎加剧，退变软骨细胞数目增加，这些细胞含有大量的细胞内丝状物和溶酶体样结构。进行性骨性关节炎，所有细胞出现退变和出现一些微小改变（misroscars）。

（三）正常关节软骨的生物学特点　为了理解骨性关节炎关节软骨的生物学改变，首先复习正常人关节软骨的生物学特点非常重要。下面就有关这方面的研究摘要几点。

1.隔绝性　关节软骨是无神经和无淋巴的，除发育期骨骺外，不直接与血管系统接触，营养必须穿过两个扩散屏障才能达到软骨细胞。在成熟的成年人，全部营养必须首先穿出滑膜血管丛，通过滑膜到达滑液，再经透明软骨的致密基质到达软骨细胞。在未成熟动物，关节软骨基底层可通过骨质下面血管分支的扩散得到一些营养。

软骨基质可自由渗透过营养物质，但由大分子营养成分的扩散由浓度决定，多离子粘多糖（GAG）扩散，扩散力很强，理论上确定孔大小6.8nm（68Å）。正常关节软骨，即使低分子量蛋白穿过软骨基质扩散也是很慢的。

2.细胞过少　关节软骨的细胞密度很低，尽管细胞成分不多，软骨细胞的活性也差。软骨细胞的固定切片表现小且固缩，核为不规则形态。软骨细胞是一种代谢活跃的细胞，不断合成基质成分，并参与退变的分解过程。有些基质成分显示迅速更新。

3.基质生物化学　正常人的关节软骨是一种含水很多的组织，水含量高达80%。其余成分是有机物质，大分子固体，由胶原纤维和蛋白多糖（PG）各占一半构成。软骨的胶原大分子是由3α-1（Ⅱ）链构成（与骨和皮肤胶原相反，Ⅰ型，由2α-1链和1α-2链构成。而且，Ⅱ型胶原的α-1（Ⅱ）链与Ⅱ型胶元的α-1（Ⅰ）链相比有结构的不同。Ⅰ型胶原的α-1（Ⅰ）链羟赖氨酸（hydroxylysine）基（residues）数增多，羟赖氨酸（hydroxylysine）的糖基作用（glycosylation）增强。于分子内和分子间的联键也有不同。

蛋白多糖（PG），由一系列高分子量化合物构成。这些化合物分别于细胞内、外通过中心透明质酸核附近的蛋白多糖键集聚合成。最小的的亚蛋白多糖（PG）有一线性蛋白支柱（backbone），约200nm（2000Å）长与50nm或更长的多二聚（polydimeric）糖（sugars）（GAGS）相连。至少查明关节软骨上有三种不同的蛋白多糖（PG）：6-硫酸软骨素（chondroitin 6-sulfate），4-硫酸软骨素（chondroitin 4-sulfate），硫酸角蛋白（keratan sulfate）。

正常时，动物老化，4-硫酸软骨素（chodxoitin 4-sulfate）浓度降低比成人整个粘多糖（GAG）少5%。未成熟软骨硫酸角蛋白（keratan sulfate）的数量扫描显示，随老化发展浓度增高，可升高成人软骨组织的50%。6-硫酸软骨素是主要的粘多糖（GAG），约占软骨组织成分的45%～75%。

4.代谢活动　正常软骨细胞的代谢活动是很高的。在新陈代谢（EM，metabolism）情况下，关节软骨中层的软骨细胞显示一个表面粗糙的胞浆网状结构形成巨大的网，扩张池（dilated cisternae）、细胞器和高尔基（Golgi）小体，表明不同基质成分的合成（synthesis）活动。放射性同位素（radioisotopic）检查发现合成活动，蛋白多糖糖（PGS）和胶原蛋白成分集会于细胞内，然后胶原和蛋白糖迅速进入细胞外基质。这个过程使细胞外基质不断更新。蛋白多糖半衰期8天，胶原的更新时间更长。蛋白多糖的更新中间可能通过溶酶体酶和溶酶体

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