膝骨关节炎的发病机制及中医康复研究进展

马偲铭，王连成，张伟业

(1.天津中医药大学研究生院，天津 301617；2.天津医院康复科，天津 300202)

骨关节炎是发生在整个滑膜关节的炎性疾病，不仅包括关节软骨的机械变性，还包括滑膜、半月板、关节周围的韧带和关节软骨的进行性磨损[1]。膝骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)的发病部位在关节软骨，以骨骼内的炎性破坏及骨质增生为特征表现，是常见于中老年人群的慢性关节骨病[2]，发病年龄以50岁以上的人群为主，女性多于男性，进入21世纪后，由于人口老龄化预期寿命和体重指数(BMI)的增长，该病的患病率明显上升，有症状的KOA发病率为8.1%[3]。主要临床表现是肢体行动不便、活动困难及关节周围疼痛肿胀，晨起后较为明显，后期严重者可导致瘫痪[4]。当前临床上的治疗手段主要以对症为主，常见的药物疗法是应用非甾体类抗炎镇痛，虽然见效快但易复发。此外，KOA的手术难度较大，费用高昂，预后速度较慢。相比之下，非药物的中西医结合康复治疗具有见效明显、无创伤性、更易被患者接受的优点。常见的康复治疗手段有健康宣教，传统中医疗法包括针灸疗法、“骨正筋柔”推拿按摩，物理疗法如功能训练、运动疗法、物理因子疗法、冲击波疗法等。

1 KOA的发病机制

从致病机制看，KOA是一种影响膝关节软骨的退行性关节疾病，炎性细胞存在于不同的关节组织，如软骨及滑膜[5]，造成病理损害。当前KOA的患病已经被证实与细胞因子，年龄衰老导致骨关节创伤生物力学改变、遗传与肥胖、激素影响等因素有关。

1.1 细胞因子骨关节炎的病理改变涉及软骨细胞、破骨细胞、成骨细胞、滑膜中的滑膜内细胞和单个核细胞等多种细胞类型。在正常情况下，关节软骨由细胞外基质组成，包括Ⅱ型胶原、IX和XI型胶原、蛋白多糖(主要是绿聚糖)和主要细胞类型软骨细胞。而骨关节炎病理过程的靶点是关节软骨，随着病情的深入，Ⅱ型胶原的合成减少，X型胶原的产生增加会造成较短的蛋白多糖积累，如胶原酶-1(MMP-1)、基质分解酶(MMP-3)、明胶酶(MMP-9)、基质蛋白(MMP-7)、胶原酶-3(MMP13)和主要由软骨产生的ADAMTS金属蛋白酶[6]。此外，骨关节炎代谢分解过程的关键诱导物是白细胞介素(IL)-1β和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，这两种是由相同类型的细胞组成。同时，白细胞介素(IL)-6作为软骨下骨病理改变的关键细胞因子，通过破骨细胞的活化促进骨吸收，在抑制合成代谢和刺激分解代谢过程中扮演多种角色[7]。研究发现，其他几种细胞因子也包括IL-15、IL-17、IL-18、IL-21、白血病抑制因子和IL-8被证明与骨关节炎有关，并且有可能成为治疗靶标，血清IL-15和IL-17是造成KOA患者疼痛的主要因子[8]。

1.2 骨关节创伤生物力学改变年龄与骨关节炎是最主要的相互关联危险因素，在生理年龄衰老的情况下关节软骨的衰老是其表现的一部分[9]。随着人类年龄的衰老，软骨细胞的功能以及基质的结构和功能也不断衰减[10]。骨关节炎早期的病理表现中，尤其表现在肥胖患者中，其关节软骨下端由于磨损变平或凹陷导致了轴向排列不良，从而加大了关节软骨和软骨下骨的应力，增加膝关节的负荷，关节负荷可以诱导关节软骨产生广泛的代谢反应，加速软骨细胞老化[11]。在超过关节软骨的耐受性之后，过大的机械表面接触应力会直接损伤关节软骨和关节下软骨，并对软骨细胞功能产生不利影响。此外，半月板对关节软骨具有一定的保护作用，在严重的急性微损伤后，半月板的任何实质性损伤都会永久性地改变膝关节的生物力学和生物环境[12]，这也是造成KOA生物力学改变的关键因素之一。

1.3 遗传基因KOA是一种可以由遗传、肥胖多因素决定的疾病。遗传因素会影响软骨细胞使其丧失应有功能，单基因致病的骨关节炎，即由某种特定基因突变引起的骨关节炎，临床试验和影像学都清楚显示COL2A1、COMP(编码软骨寡聚基质蛋白)、MATN3(编码MATRLIN3蛋白)以及编码IX型和XI型胶原的基因的不同，此种基因效应因特定的骨骼部位而定[13]。Steinberg等通过收集38例接受关节置换手术的患者中从成对的完整或退化的关节软骨样本中分离的原代软骨细胞中标记骨关节炎进展的基因和途径，并结合了全基因组DNA甲基化，RNA测序和定量蛋白质组学数据，综合途径分析暗示细胞外基质降解，胶原分解代谢和血管生成与疾病进展有关，确认了关节软骨软骨细胞中存在AQP1、COL1A1和CLEC3B[14]。同时，骨关节炎的家族聚集性既可以由基因决定因素解释，也可以由家庭中共同的环境因素，如饮食摄入量，体力活动和职业来解释[15]。

1.4 肥胖与性别肥胖与KOA之间存在已被证实的关联，体重过重被认为是KOA主要的可改变危险因素。肥胖者的膝盖由于承受了过多的生物力学负荷，并且由于体内肥胖相关的代谢因素，增加了骨关节炎患病的风险[16]。据报道，肥胖的受试者行走时的膝关节运动与年龄相近的瘦弱受试者不同，由于体重指数(BMI)的增加导致膝关节承受的压力负荷增大。Casilda-López等通过观察性研究308例膝关节炎妇女的BMI与骨关节炎的关系，她们被分为正常体重，超重和肥胖组，结果显示与正常体重的同龄人相比，更多的超重和肥胖的骨关节炎妇女有睡眠障碍，膝关节功能和生活质量下降[17]。

1.5 激素影响Cecil等首次提出雌激素可能在骨性关节炎中起作用，他们将“绝经期骨关节炎”描述为月经停止后发生的骨关节炎[18]。在女性50岁后，随着年龄的不断增长和雌性激素的流失，KOA的患病率将会呈上增趋势。软骨细胞中发现了两种雌激素受体α和β(ERA和ERB)，这进一步证明了软骨对雌激素的敏感性[19]。Schicht等通过将芳香化酶(CYP19A1)转化为雌酮(E1)，睾丸酮转化为17β-雌二醇(E2)，以证明雌激素与关节软骨代谢和绝经后骨关节炎的发病机制有关，证实雌激素通过端粒磨损的减慢来减少软骨细胞的细胞衰老[20]。另外，相关动物实验表明，瘦素能够强烈刺激软骨细胞的合成代谢功能，并在RNA和蛋白水平上诱导软骨合成IGF-1和TGF-1，这提示瘦素作为软骨细胞代谢的关键调节因子具有新的外周功能，可能在骨关节炎的病理生理及致病过程中发挥重要作用[21]。

1.6 中医病因病机KOA在中医属于痹症、痿症范畴。《症因脉治·卷三》[22]云：“痹者闭也，经络闭塞，麻痹不仁，或攻注作痛，或凝结关节，或重著难移……故名曰痹”。结合KOA关节疼痛、功能障碍的临床表现，可见将KOA归入“痹”的范畴确有依据。张从正认为“弱而不用者为痿”；吴崑则称“痿与萎同”，指弱而不用之意[23]。以KOA患者从起病到进展，包含中间症状缓解期的全过程来看，疼痛的症状往往只在某一阶段较为突出，而关节周围骨骼肌的肌力减退，肌肉萎缩，病理生理改变也符合痿“骨枯而髓减”、“弱而不用”的特点。

2 KOA常见中医康复治疗

2.1 健康宣教KOA的健康宣教主要是根据患者具体病情状况进行针对性健康教育，定期组织患者进行KOA相关健康知识学习，及时了解预防疾病和自我简单锻炼康复的方法，提高抗争疾病的信心。除此之外，饮食教育及合理的锻炼身体对KOA也有很好的干预效果。有研究表明，食用新鲜的绿叶蔬菜及鱼类可有效预防KOA，而淀粉类食物则会加重KOA的疼痛[24]。过度肥胖会加重KOA患病的风险，因此合理的清淡饮食，控制碳水化合物的摄入，当体重过高时采用减重等生活方式也是预防KOA的一项重要举措。刘瑞霞[25]进行了一项调查研究发现，采用健康宣教和中医护理结合的方法可以改善老年患者膝骨关节的活动能力及生活质量。当KOA高发人群维持生活方式的改变，定期自我监督体重及体育锻炼情况，减少不利的机械诱发因素发生，强化健康信念和自我管理动机时，可真正达到健康宣教的目的。

2.2 针灸疗法传统针灸具有舒经活络及调理筋脉的效果。单纯针灸治疗KOA的方法主要包括毫针针刺、温针针刺、火针针刺、腹针针刺及小针刀疗法等。王可心等[26]对156例KOA的患者采用内膝眼和外膝眼为主要穴位，配穴梁丘、血海、足三里、阳陵泉和鹤顶进行针刺，每天一次，一次治疗30 min，连续十天为一疗程，共治疗三个疗程作为试验组，并与药物注射治疗组形成对照。治疗结束后，针刺组与关节腔注射组取得相同显著的治疗效果。温针灸结合传统针灸和艾叶温阳补虚的优点，可以有效改善KOA患者的膝关节局部血液循环流通不畅的问题。王雪霞等采用温针灸阳陵泉穴配合等速肌力训练治疗膝关节骨性关节炎，发现温针灸可以有效改善KOA患者的关节活动度，减缓疼痛[27]。麦克马斯特大学骨关节炎指数(WOMAC指数)及36项简短健康调查(AQoL-SF36)的生活质量评估可以作为评价KOA治疗效果的标准[28]。Zhang等[29]通过对90例KOA患者分组并进行针刺联合常规护理，经2周的随访调查结果显示，接受针刺患者的疲劳感和情绪健康均有所改善。目前最适宜缓解KOA患者慢性疼痛的电针强度至少大于2 mA[30]。

2.3 推拿按摩(“骨正筋柔”法)中医骨伤学在重视全身脏腑气血运行的同时，尤其注重局部筋骨病变的诊治。膝为筋之府，筋与膝关节的生理病理实有莫大干系。《黄帝内经》有云：骨正筋柔，气血自流，筋长一寸，延寿十年。推拿治疗KOA是指通过肢体的接触，对膝部皮肤下的肌肉进行积压或拉伸，以达到疏通经络，滑利膝部关节，促使气血达到运行顺畅的目的。一项Meta分析显示，从纵向角度观察及研究推拿按摩治疗KOA临床及动物实验研究，一系列单一推拿治疗KOA的动作如：拿法手推髌骨、滚揉髌骨周围、牵伸膝关节对改善膝关节活动度的疗效较为明显[31]。王占荣等以“骨正筋柔”为理论基础，应用中药浸渍、刮痧、髌骨关节松动术、股胫关节中医正骨术和步态矫正训练5种方法综合治疗30例KOA患者，结果显示患者的关节活动度及Lysholm膝关节量表评分均有显著改善[32]。按摩疗法不仅可以有效减轻疼痛，特别是在按压按摩以及股四头肌和腘绳肌时，可以增加膝关节的运动范围[33]。此外，推拿按摩治疗KOA可增加关节间隙，通过按压膝关节改善微循环，降低膝盖内压等方面有作用，有助于延缓膝关节的软骨退变。当推拿结合针灸及功能训练时，对减轻KOA患者的病痛等也有显著的增益。

2.4 功能训练及运动疗法KOA的病理改变主要是关节的退变及退化，功能训练及运动疗法可以增强膝部的肌肉力量，改善软骨的新陈代谢，促进再生与修复，增加膝关节的关节及韧带稳定性[34]。常见的功能训练有肌力训练、有氧训练、水中运动疗法及PNF技术等[35]。要想维持好关节稳定性的肌力训练的主要是加强训练股四头肌，例如靠墙的静蹲练习、勾脚对抗及直腿抬高动作，增强肌肉力量的同时减轻膝关节负重。此外，关节活动训练可采用被动训练及主动训练结合，注意把握训练时的强度，遵循循序渐进的原则，在不产生疼痛的前提下达到关节活动的最大范围[36]。在运动疗法中配合阻力训练，强度和持续时间逐渐增加，初始阻力为最大抵抗力的50%～60%，一般一次为30～60分钟[37]。水中疗法是新兴的康复手段，利用水的浮力和人体的阻力相互作用，针对KOA患者的疼痛有明显的缓解效果，增加肢体柔韧性以及改善的功能能力和生活质量，有利于减少KOA残疾的发生[38]。值得注意的是，KOA患者不应在急性期进行功能训练及运动康复，在训练过程中感到明显不适应立即停止训练。

2.5 物理因子疗法物理因子疗法治疗KOA是保守治疗中较为有效、绿色的方式，对减轻疼痛和关节活动不利有显著作用，为无法进行手术和手术预后康复的患者提供了新的选择。常见的物理因子疗法有高频脉冲电疗法、超声波疗法、激光疗法及体外冲击波疗法等。高频脉冲电疗法的优点是可穿透关节，直达病灶，加速血液循环流通，减轻炎症及疼痛[39]。治疗KOA超声波主要是800～1000 kHz的低强度超声波，盛佑祥等[40]应用针刺结合超声波治疗KOA，配合鹤顶、犊鼻、内膝眼、阳陵泉、阴陵泉为主穴，随症加减，并每日进行一次10 min的超声波治疗，为期6天一疗程，共进行4个疗程。治疗结束后，患者的Lequesne指数评分及患者的自觉疼痛症状都有了明显改善，超声波的温热、解痉止痛作用明显。体外冲击波是一种通过物理学机制介质(空气或气体)传导的机械性脉冲压强波，在治疗疼痛和促进组织康复方面效果明显。Lizis等[41]通过对比体外冲击波与运动疗法的麦克马斯特大学骨关节炎指数评分(WOMAC)、关节僵硬程度及关节运动范围，体外冲击波组患者患膝的感知健康和运动范围有了显著改善。物理因子疗法众多，应结合患者的具体病情特点选择，以缓解疼痛增加关节活动范围为主。

3 总结与展望

KOA是中老年人常见的骨科疾病，发病机制除了临床医学上肯定的细胞因子、衰老、体重过重、激素分泌异常等，中医病因可总结为经络不畅、气血不行引起的肢体挛缩及关节疼痛。KOA的治疗首先以社区健康宣讲为切入点，强调中老年人有意识的控制体重，合理饮食，坚持锻炼；运用多种中医康复疗法配合治疗KOA，首要目标是缓解关节疼痛、减轻关节肿胀，其次恢复关节活动度及提高患者的日常生活能力。除了中医康复治疗KOA有明显成效，KOA的其他保守治疗具有安全性强、治疗费用低的优点，越来越成为临床上的研究热门。无论哪种治疗方法，都应以解决患者疼痛为前提，采取多样化个性化手段结合，最终目的是提高关节稳定性，改善患者的生活质量，降低致残率。