关节软骨磁共振分子成像与量化分析新技术

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1、万方数据国外医学临床放射学分册ForeignMedicalSciencescunicalRadiolo舀cMFascicle2007Nov；30(6)：418—21：骨肌放射学!关节软骨磁共振分子成像与量化分析新技术中山大学附属第五医院放射科(519000)周智洋邹学秘综述单鸿‘审校摘要简述关节软骨组织结构厦老年性骨关节炎软骨的生化改变，就磁共振分子成像新技术对老年性骨关节史在关节软骨形态异常之前的软骨分子结构变化的撂刹进行总结和比较。关毽词磁共振威像；骨关节更；美节软骨；蛋白多糖；胶原老年性骨关节炎(osteoarthritis，OA)是以关节软骨退变为特征，伴有软骨下骨与

2、关节周围骨质改变的慢性退行性疾病。20世纪以来，随着人13老龄化和肥胖人数增多，老年性骨关节炎发病率与患病率逐年升高，是导致中老年人生活质量降低和活动功能丧失的常见病与多发病，目前已成为生物和医药技术研究领域中的前沿课题且日益受到重视。在OA早期，关节软骨退变主要表现为软骨组织内生化成分和结构的改变，即蛋白多糖(proteoglycans，PGs)的丧失、胶原网络结构的破坏与水分的增多，形态学上多无明显变化。因此，磁共振分子成像和软骨形态学变化之前的生化改变的量化分析已成为OA早期诊断和治疗效果评价的一种无创、有效、敏感的临床新技术，具有重要的临床价值。一、关节软骨与oA生化

3、改变(一)关节软骨组织结构正常的关节软骨为透明软骨，由软骨细胞和细胞外基质(extracellularmatxix，ECM)组成。在ECM中，水分占60％-80％，胶原占15％-20％，PG8占3％一10％。关节软骨不同区域的水含量有所不同，在软骨表层达80％，而深层为65％；其中胶原和PGs的含量也不同。胶原是由3条肽链拧成螺旋形结构组成的纤维状蛋白质，体内以胶原纤维形式存在。尽管在关节软骨内存在不同类型的胶原蛋白，但以Ⅱ型胶原为主，占90％-95％。根据胶原纤维的排列方式不同，在组织形态学上关节软骨从表层至深层一般可分为4层或4区【1]，包括①表层，即切线带：构成关节软骨

4、的最外层，由平行于关节面致密排列的薄层胶原纤维组成，约为软骨厚度的10％，PGs在此层含量最低；②中间层，即过渡带：紧郐表层，胶原纤维随意向四周散开斜418行排列，进入软骨表层，约为软骨厚度的40％；③深层，即放射带：含有最丰富的PGs和胶原纤维，含水量很少。胶原纤维多呈垂直状排列，与钙化带间有一被称为“潮标”(tidemark)的清楚分界；④钙化层：含丰富的羟基磷灰石盐，细胞极少。胶原纤维合成小纤维束并垂直走向深层，胶原纤维间充满钙化盐结晶。PGs是糖胺聚糖(glycosaminoglycans，GAG)与核心蛋白(coreprotein)以糖苷键共价结合形成的复杂大分子。

5、聚合素(aggrecan)是最常见的PGs单体，占80％-90％，它通过连接蛋白(1inkprotein)在透明质酸长链两侧的特殊位点上结合，形成巨大的聚合体，构成了软骨的主要结构成分之一。由于GAG聚合成的大分子结构所含的羧基、硫酸根均带有负电荷，彼此相斥，可吸引阳离子(主要为Na+)，从而产生渗透压，使水分进入软骨内。瓶刷状水化的PGs聚合体围绕基质中的胶原纤维并柔软地附于其上。GAG主要含有硫酸软骨素、硫酸角质素和透明质酸等，以硫酸软骨素为主。PGs是支撑、维系各细胞问关系的结构性物质，并吸引大量水分子形成凝胶状，使得软骨富有弹性。它与胶原纤维共同组成软骨基质的固体、网

6、络形态，承受关节运动时的负荷。每一个PGs聚合体就像一个小弹簧，具有良好的弹性和膨胀能力，对关节起机械性保护作用。因此，PGs是保持关节软骨富有弹性和抗压特性的重要软骨基质，而PGs含量的降低又是关节软骨退变的最早变化之一口]。(--)OA软骨生化改变尽管OA发病机制尚·中山大学附属第一医院骨科‘中山大学附属第三医院放射科车课题得到中丹(麦)政府间科技合作项目(AMl4：29NNP44)与科技部国际科技合作重点项目计划(2005DFA30570)的资助。万方数据国外医学临床放射学分册ForeignMedicalSeleneesClinicalRadiologicalFasci

7、cle2007Nov；30(61不完全清楚，但目前普遍认为在力学因素和生物学因素的共同作用下，软骨细胞、ECM及软骨下骨板之间分解与合成代谢失衡，导致了关节软骨胶原纤维断裂、PGs进行性降解，从而引起OA的发生、发展。炎症介质如白细胞介素(IL_1)和肿瘤坏死因子(TNF)在发病过程中起着重要的作用。IL_1可刺激成纤维细胞、软骨细胞和滑膜细胞分泌前列腺素E2(PGE2)和胶原酶，促进软骨细胞合成各种基质金属蛋白酶(MMP)，加速软骨基质中PGs和Ⅱ型胶原的降解，并抑制PGs和Ⅱ型胶原的合成及Ⅱ型前胶原