老年人膝骨关节炎中股骨头软骨下血管化的深入剖析：从量化分析到病理新认知

《Histochemistry and Cell Biology》：Increased vascularization of the subchondral region in human osteoarthritic femoral head in the elderly

为探究骨关节炎（OA）进展中软骨下血管化情况，研究人员分析 43 个人类股骨头样本，发现 OA 晚期血管化最显著，为 OA 研究提供新视角。

　　

研究背景

骨关节炎（Osteoarthritis，OA）是一种常见的退行性关节疾病，如同隐藏在老年人关节中的 “隐形杀手”。随着年龄增长，OA 的发病率直线上升，在德国，60 岁以上人群发病率达 21.8%，80 岁以上更是高达 31.0%。它不仅让患者承受关节疼痛、僵硬和活动受限的折磨，还为社会带来沉重的经济负担，在欧洲，其相关花费占国内生产总值（GDP）的 1.0 - 2.5% 。

在 OA 的发展过程中，关节软骨逐渐退化，而软骨下血管化的变化一直备受关注。过往研究虽发现软骨下血管化与 OA 存在关联，但大多聚焦于定性分析，对于血管变化在 OA 不同阶段的具体特征，如血管何时开始出现、密度何时达到峰值等，仍知之甚少。为了填补这些知识空白，深入了解 OA 的发病机制，来自德国多家研究机构（汉诺威医学院、哥廷根大学医学中心、奥尔登堡大学、萨尔兰大学等）的研究人员展开了这项研究。

研究方法

研究人员收集了 43 例人类股骨头样本，这些样本分别来自因 OA 接受全髋关节置换术的患者，以及因股骨颈骨折接受双极髋关节置换术的老年患者（年龄大于 70 岁） 。他们依据 Kellgren-Lawrence（KL）分级系统，将样本分为 KL 1 - 4 级四个组。

在实验过程中，研究人员运用了多种关键技术。通过立体学和免疫组织化学方法，对股骨头 1mm 以下的血管长度、软骨体积和厚度、软骨细胞体积、细胞外基质（Extracellular Matrix，ECM）体积、软骨下骨体积以及骨髓体积进行定量测量 。利用微 CT（Micro Computed Tomography）对部分样本进行扫描，获取高分辨率图像，与组织学图像对比，更直观地观察结构变化 。同时，采用 Mankin 评分评估软骨的退变程度。

研究结果

1. 患者和股骨头的一般特征：研究共纳入 43 例患者，男女比例为 17:26，平均年龄 76.84 ± 12.85 岁。四组患者在年龄、性别方面无显著差异 。整体股骨头体积为 53.90 ± 18.63 cm3，各组间无明显差异；软骨体积在 KL 4 组显著降低；软骨下区域体积各组间无明显差异 。
2. 软骨下区域血管变化的立体学分析：在软骨下 1mm 区域，KL 1 和 KL 2 组血管稀疏或缺失，KL 3 组血管增多，KL 4 组形成广泛的血管网络 。血管体积、表面积和长度均随 OA 严重程度增加而增加，KL 4 组最高，KL 3 组次之，且均显著高于 KL 1 和 KL 2 组 。Mankin 评分与血管密度呈正相关 。
3. Micro CT 结果：Micro CT 的 3D 重建骨模型和组织学图像对比显示，OA 患者软骨下骨硬化，晚期可见大量血管结构 。与健康软骨相比，OA 软骨的钙化软骨增厚，骨基质染色加深 。
4. OA 中血管值与软骨和软骨下骨的相关性：血管总体积与软骨体积、厚度、软骨细胞体积、ECM 体积和骨髓体积呈负相关，与软骨下骨体积呈正相关 。血管表面积和长度也与软骨和软骨细胞体积呈负相关 。
5. 软骨的形态学变化：HE 染色显示，随着 OA 进展，软骨从 KL 1 的完整逐渐发展为 KL 4 的严重碎片化和软骨下骨硬化 。但部分 KL 1 样本出现意外的软骨损伤，KL 4 样本则有相对健康的软骨，表明组织形态学图像与 KL 分级存在一定差异 。
6. 严重 OA 股骨头和高 Mankin 评分：Mankin 评分从 0 到 14，反映了软骨从正常到严重退变的过程。KL 4 组 Mankin 评分最高，显著高于其他组 。
7. 软骨和软骨下骨变化的立体学分析：软骨厚度随 KL 分级增加显著降低 。软骨细胞和 ECM 总体积在 KL 4 组最低，KL 1 - 3 组相似 。软骨下骨在 OA 晚期出现硬化、小梁融合和囊性变 。Mankin 评分与软骨厚度、软骨下骨和骨髓体积密度存在相关性 。

研究结论与讨论

该研究通过定量分析，详细阐述了 OA 患者股骨头软骨下血管在不同阶段的变化特征。研究发现，OA 晚期血管化最为明显，且血管化变化与软骨退变密切相关，血管化可能先于软骨退变发生，参与 OA 的早期发病过程 。

这一研究成果意义重大，它加深了人们对 OA 发病机制的理解，为健康和 OA 患者的股骨头研究提供了有价值的数据参考 。然而，研究也存在一定局限性。例如，样本采样方法可能存在偏差，仅取每个股骨头的三个活检样本，可能无法全面代表 OA 的整体情况 。此外，使用 CD34 标记血管无法区分新生和成熟血管 。未来研究可进一步优化采样方法，引入更精准的血管标记物，深入探究 OA 中血管化与神经生长的关系，为 OA 的治疗和干预提供新的思路和靶点。该研究成果发表在《Histochemistry and Cell Biology》上，为骨关节炎领域的研究开辟了新的方向，有望推动相关治疗手段的发展，改善患者的生活质量。