你的关节软骨到底有多重要？

　　关节的结构是怎样的？人体内143个不同的关节，他们都有些什么共性呢？从这一期开始，我们一起来认识一下【关节结构和关节健康问题】。

　　一

　　关节结构

　　骨与骨之间的连接称为关节，关节一般由相邻的两骨相对而形成。关节的基本结构有关节面、关节囊和关节腔。

　　关节面：也叫关节软骨。关节两骨的相对面称为关节面,其表面有一层关节软骨覆盖。

　　关节囊：是关节周围由致密结缔组织形成的包囊，其两端附于关节面周围的骨面，并与骨膜融合，外层为纤维层、内层为滑膜层。

　　关节腔：由关节囊的滑膜层和关节软骨共同围成的腔隙，腔内含有滑液。

　　除了这些基本结构，部分关节还有一些辅助结构，比如韧带呀、关节盘呀、半月板呀等等，他们各司其职又具有协同作用，共同维护关节的牢固、稳定和灵活。

　　今天小固重点介绍一下关节结构中的“关节软骨”。

　　二

　　关节软骨

　　01

　　关节软骨特性

　　关节软骨是透明软骨，通过软骨下骨与骨头相连接。软骨表面光滑，可减少运动时发生的摩擦。软骨是由软骨细胞、蛋白多糖、胶原纤维、水等主要成分形成的海绵状立体结构，富有弹性和抗力，具有承受负荷和吸收震荡等作用，可减轻运动时的震动和冲击。关节软骨的生理特点如下。

　　关节软骨的营养及新陈代谢：关节软骨内缺乏血管、神经和淋巴系统，其营养依赖于滑液扩散。关节运动时产生的压力，有利于营养物质在滑膜和软骨基质内的扩散。关节运动还可以刺激软骨细胞新陈代谢，增加蛋白多糖的合成。但是，关节制动或得不到运动的话，会降低软骨细胞的新陈代谢率，导致蛋白多糖的合成减少和软骨量的下降。

　　关节软骨的机械特性，关节软骨具有弹性，对运动时的震动和冲击起到缓冲作用。关节软骨表面非常光滑，在关节滑液的作用下，关节软骨间磨擦系数小于冰与冰之间的滑动摩擦系数，明显低于人工关节。说出来你可能不信，关节运动灵活性程度，甚至比钢轴承的活动容易100 倍。

　　关节软骨的老化：软骨细胞的数量在20~30 岁时达到稳定，之后其总体密度维持在一个稳定状态。随着年龄的增长，软骨细胞数量逐渐减少。随着软骨的老化，胶原蛋白减少，蛋白多糖数量及构成也产生变化，使得软骨的弹性下降，致使关节软骨变得更加脆弱易碎。

　　因此，保持关节软骨完整性、光滑度及润滑性，是维持关节健康的重要因素；阻止或缓解软骨细胞、胶原蛋白及蛋白多糖的减少或变化，是维持关节年轻的重要因素。关节软骨一旦损伤就不易修复，并且损伤后会导致关节面不光滑，由此进一步加快关节退变，出现骨关节炎等疾病。

　　02

　　关节软骨的组成

　　关节软骨在关节运动中，起到承载负重、减少摩擦、抗磨损的作用，主要是由其组成和结构所赋予的。关节软骨，可以被视为浸泡在有组织液中的，一种纤维强化的多孔高渗透性负荷材料，具有黏弹性、方向依赖性和非线性的力学特征。关节软骨基本组成成分是软骨基质（细胞外基质）和软骨细胞。其中软骨细胞约占关节软骨总容量的1%。

　　03

　　关节软骨基质

　　主要由水、胶原蛋白、蛋白多糖和透明质酸组成。其中，水占80%；胶原蛋白湿重占10%~30%，干重则占约75%；胶原蛋白湿重占5%~10%，干重占比也有20%~30%。并且，胶原蛋白含量中，90% 为Ⅱ型胶原蛋白，蛋白多糖可与透明质酸形成聚合物。

　　关节软骨中的水，除了给予软骨细胞正常的代谢环境以外，还可反应性地将承受的负荷通过液压和液体流动的能量予以分散。软骨内约1/3 的水分存在于细胞内，其余的与胞外基质蛋白质相结合，主要与蛋白多糖及透明质酸相结合，保持如此高的含水量和持水性有助于软骨得到充分润滑。

　　假想软骨是由无数“绳索”上下左右纵横交织在一起而组成的。它的“绳索”就是坚韧、索状的胶原蛋白，以合适的角度互相交叉重叠。蛋白多糖和透明质酸缠绕在胶原“绳索”上下周围，将自身固定于胶原“网”内。蛋白多糖携带大量的负电荷，具有很强的亲水性，能够吸收和维持多达自身很多倍的水分，润滑营养软骨，并可通过负电荷间的排斥力增加关节软骨的弹性。因此，保持胶原蛋白、蛋白多糖和透明质酸的含量及结构稳定是维持关节健康的重要因素。

　　软骨中的水分是帮助减震的物质，就像水床里的水一样。如果软骨受损，或破坏软骨的酶分泌过多，“网”就会被削弱和磨损，蛋白多糖失去控制而四散或被消化。没有这个“网”结构，没有吸水的成分，软骨就会丧失减震功能，更容易出现裂缝，甚至完全磨损。

　　04

　　胶原蛋白

　　软骨组织中的胶原蛋白主要为Ⅱ型胶原蛋白，在关节软骨表层内含量最高，其分布由软骨浅层至深层，逐渐减少。胶原纤维在表层内走向与软骨平行，相互交叉形成纤维网状结构，有较强的耐磨能力，维持软骨表面光滑度及完整性；由深层到浅层中是斜向排布，从而交织成无数“拱形结构”，具有抵抗压力负荷的作用。

　　胶原纤维最初是在细胞内合成，组装是在细胞外基质中完成的。当骨骼生长停止后，胶原蛋白的合成速率变得极低，关节受损时胶原蛋白降解较快。

　　软骨表层胶原纤维使软骨表层有微孔。在关节软骨吸收滑液中水分和小分子溶质时，微孔阻止了滑液内透明质酸分子进入关节软骨内，导致这些物质在关节软骨表面的聚积，在两软骨面间形成了界面润滑作用。

　　05

　　蛋白多糖

　　蛋白多糖是核心蛋白和多糖通过共价连接在一起的复合物，多糖部分是糖胺聚糖，而糖胺聚糖大多是硫酸软骨素。

　　可聚蛋白多糖是关节软骨内蛋白多糖的主要形式，它与透明质酸形成聚合物存在于软骨内。由于其结构上羧基或硫酸根均带有负电荷，彼此相斥，在溶液内蛋白聚糖呈瓶刷状。

　　基于其结构及组成，蛋白多糖带大量的负电荷，具有很强的亲水性，可以吸收大量水分，给软骨充分的润滑及营养，并可通过负电荷间的排斥力增加关节软骨的弹性。因此，保持蛋白多糖的含量及结构稳定是维持关节健康的重要因素。

　　软骨中胶原蛋白和蛋白多糖的结构及特性，使软骨成多孔的结构，表现出海绵样行为。在压力下，软骨内液体从软骨内压到关节面上，在关节软骨表面形成液膜，产生润滑作用。

　　06

　　透明质酸

　　透明质酸是最简单的糖胺聚糖，在关节软骨中，与蛋白多糖形成聚合体，具有很强的保水能力。

　　透明质酸可与蛋白多糖结合，与蛋白多糖、胶原纤维形成完整结构，使软骨具有弹性及润滑性。透明质酸还能作为屏障，限制炎症介质的释放及扩散。在滑液中，透明质酸可使滑液具有黏弹性，使其具有减重和润滑的作用。

　　07

　　软骨细胞

　　软骨细胞位于软骨陷窝内，具有产生和维持细胞外软骨基质的作用。软骨细胞在细胞因子和生长因子调节下，可以精确调节蛋白酶及其抑制因子的含量，诱导基质成分的正常转化。化学信号和机械压力都能促进软骨细胞产生更多的细胞外基质。每个软骨细胞都能合成不同数量和种类的基质成分，同时也能以不同的速率降解基质成分，并对细胞外信号做出不同的反应。基质合成和降解在蛋白酶、细胞因子和生长因子的调节下处于平衡状态。但是，在关节损伤时，基质合成和降解平衡会失调。

　　课程小结

　　今天，特意拿了整整1期的篇幅来展开讲关节结构中的重要组成部分——关节软骨。人们的关节在运动时，全有赖于它的帮忙，才能减轻运动对身体带来的震动和冲击。下一期，我会跟大家聊聊组成关节的其他两个重要结构，敬请期待。感谢关注《关节健康 科学养护》栏目，再会。