退化性關節炎病因 的 生化觀點

長久以來，退化性關節炎一直被認為是關節長期的耗用與磨損所致，不管是因 過勞、過重、受傷、發炎…..；因此，關節退化是老年(aging)必然的宿命。事實上，的確也在中、老年人的關節看到了關節軟骨基質(matrix)崩裂及蛋白多醣(proteoglycan)分解(degradation)…等磨損的 組織學變化，印証了理論。但關節退化，在代謝上發生了甚麼變化，過去卻少見論述。拜生化科技之進步，近些年對退化性關節炎，也有了明確的代謝觀點。


組織學上，關節的軟骨 (指玻璃樣軟骨hyaline cartilage) 是由眾多散置的軟骨細胞，交織於由水、膠原纖維、蛋白多醣等所組成的基質而成。這些軟骨幾乎沒有血循，軟骨細胞的更迭也不旺盛，僅保持軟骨基質一定程度的分解與再組成 (即新陳代謝)，維持正常狀況下，光滑完整、有效抗壓。


研究發現，當關節受不當施壓 (即受傷) 時，軟骨細胞內固有的 (內建) ” 壓力監測 ” (shock-sensor) 系統，會刺激關節 產生白血球間質素(interleukin-1B 即IL-B)、腫瘤壞死因子(TNFa)….等細胞激素(cytokins)，連鎖引發 金屬蛋白脢 (metalloproteinase MMP) 的分泌。金屬蛋白脢會分解膠原纖維，準備進行軟骨基質的再組成， 這原是軟骨的生理；但一旦分解多過於組成，就構成了軟骨的破壞，導致關節退化。 另方面，受傷軟骨細胞 細胞膜上的 磷脂(cell membrane phopholipid)會經生化學的轉化作用，變成花生四烯酸 (arachidonic acid)；花生四烯酸一生成後，會循兩個平行的酵素途徑(COX-1，COX-2 及 5-LOX)，衍生出多種如：前列腺素、leukotriene B4…...等的炎性介質，(原是)準備要開始修補受傷的軟骨；但炎性介質反過來卻會傷害細胞膜，使花生四烯酸源源產生，陷入惡性循環的過程(見附圖)，反使關節的傷害擴大。
這個現象間接說明為什麼臨床上一旦關節發炎必須儘速喝阻的理由。再者，研究也發現，軟骨基質不管是直接或間接受傷後，也可能會走上氧化的路徑，產生「反應性氧核素」(Reactive Oxygen Species ROS)，造成軟骨細胞凋零(Apoptosis)、金屬蛋白脢活化、基質合成的延宕；又會氧化花生四烯酸及其衍生物，增強對軟骨的破壞力…..，直如火上加油，加速退化。這也是這幾年抗氧化療法來治療退化性關節炎的理論根據。

這些研究，指出了退化性關節炎是一種多元病因卻有共同代謝機轉的病。關節的退化，不管出於甚麼原因，代謝上都走著同樣的機轉，這機轉呈現了關節的炎性反應及軟骨的破壞，最後導致關節退化；不同的內因、外因或年齡，只是加重或加速退化的砝碼而已。這個代謝理論，補強了耗用與磨損病因論的邏輯基礎，對醫界而言，更重要的是它或許也點出了預防關節退化該努力的方向。

(Metabolic Mechanism in the Pathogenesis of Osteoarthritis. A Review/ BP Burnett, R Levy, et BJ Cole, The Journal of Knee Surgery July 2006, Vol 19 No 3 pp 191~197)