运动对骨关节炎的影响

慢跑在世界许多国家的民众中越来越受欢迎，这使得长跑作为骨关节炎风险因素的现象受到关注。回顾性和前瞻性研究表明，中距离和马拉松运动员出现骨关节炎的临床和放射学特征的几率并不比不跑步的人高。然而，由于这些研究的设计大多存在一些缺陷（统计分析不正确、骨关节炎的诊断或评估方法不正确等），其结果值得怀疑。NE Lane 等人（1986、1987、1993）试图纠正前人的研究错误。他们用 9 年的时间研究了老年业余跑步者（平均年龄 65 岁）骨关节炎的放射学征象。结果发现，这类人群的骨关节炎发病率（经放射学证实）并不高于不喜欢跑步的同龄人群。尽管在业余跑步者群体中，女性更容易出现软骨下硬化，且X光检查发现骨赘的几率也更高，但作者仍然得出结论，业余运动并非骨关节炎的危险因素。因此，现有数据表明，对于关节“健康”的个体，长跑不会导致软骨退化和骨关节炎的发生。

动物模型中骨关节炎的生物力学研究支持上述结论。PM Newton 等人（1997）研究了比格犬，这些比格犬接受训练，以3.3公里/小时的速度奔跑，每天75分钟，每周5天。每只犬额外承受11.5公斤（相当于体重的130%）的“外源性”负荷。对照组由未经训练且未施加额外负荷的成年比格犬组成。训练开始后52周，对关节软骨、半月板和韧带进行了组织学检查。结果表明，施加的负荷水平不会导致犬关节组织的退行性改变。训练犬和未训练犬的软骨生物力学特性之间没有差异。

在另一项研究中，年轻的（骨骼尚未成熟的）比格犬接受了为期15周的中等难度训练（在15°坡度的跑步机上以4公里/小时的速度跑步）。作者发现，与对照组（未经训练的动物）相比，训练后的动物软骨增厚，蛋白聚糖合成增加。然而，训练动物软骨中的大部分蛋白聚糖失去了与透明质酸聚集的能力，并且含有更多的6-硫酸软骨素。该研究的作者认为，这种负荷水平会加速动物关节软骨中基质沉积物的成熟。

在一项针对幼年比格犬的研究中，训练计划略微复杂：每天20公里，持续15周。这种负荷导致股骨外侧髁关节软骨中胶原蛋白浓度降低、含水量增加以及6型硫酸软骨素和4型硫酸软骨素的比例降低。当训练距离增加到每天40公里，训练时间延长到52周时，软骨细胞外基质（ECM）中蛋白多糖的含量下降。股骨髁尖端，尤其是软骨表层，糖胺聚糖的损失最为明显。

Little 等人 (1997) 证明慢性高强度训练可引起马腕关节蛋白多糖代谢的变化。在本研究中，作者考察了中等至高强度训练负荷对一种大型聚集蛋白多糖 (aggrecan) 和两种小型含硫酸皮肤素的蛋白多糖（decorin 和 biglycan）的合成和降解的影响。从表演马第三腕骨三个负荷较高且常受伤的部位采集关节软骨外植体。研究纳入了 12 匹年龄 3 至 5 岁、无临床或 X 射线证据表明存在中腕关节病变的马。训练计划包括每周 3 天以 6 米/秒的速度跑 2000 米，在研究的第 8 周结束时增加到 4000 米。然后将所有动物分为两组，A组动物继续以相同模式进行训练，B组动物进行强化训练模式（以8米/秒的速度跑4000米的距离，每周4天，持续17周）。训练结束16周后，从两侧第三腕骨的某些区域收集材料。

对两组动物的软骨进行组织学检查，发现其表层区域凹陷，钙化软骨破坏，仅在第三腕骨桡侧髁区域出现“波浪状边界”。A组和B组之间检测到的组织学变化无显著差异。在B组动物关节软骨外植体培养中，从桡侧髁软骨释放到培养基中的蛋白多糖量高于A组动物，这表明B组的分解代谢水平更高。在B组动物外植体中， ^35S掺入蛋白多糖的程度较差；同时，该组动物的核心蛋白聚糖生物合成增加，而双糖链生物合成强度未见变化。因此，所得结果表明，马的长期强化训练会导致聚集蛋白聚糖合成受到抑制，含硫酸皮肤素的蛋白聚糖合成增加。

核心蛋白聚糖在结缔组织（尤其是软骨）中的功能性作用仍是研究课题。核心蛋白聚糖被认为在胶原大分子的组织化、细胞增殖和生长因子活性（例如，TGF-β）的调节中起着核心作用。在胶原凝胶中添加核心蛋白聚糖比未添加核心蛋白聚糖时沉积的胶原纤维更均匀、更细。在产后宫颈组织中，胶原网络的破坏与核心蛋白聚糖水平升高相关。因此，核心蛋白聚糖很可能充当结缔组织修复和重塑过程的“传导者”。

马关节软骨细胞在高动态负荷下核心蛋白聚糖合成增加可解释为：受损软骨细胞在机械超负荷作用下释放的核心蛋白聚糖起着信使的作用。体外和体内研究支持这一假设，这些研究表明，受到超生理机械负荷的软骨细胞核心蛋白聚糖生成增加。THV Korver 等人 (1992) 报道，体外施加 7 天的周期性负荷可使关节软骨外植体中核心蛋白聚糖的合成增加 3 倍。NA Vissen 等人 (1994) 使用成熟和未成熟的关节软骨外植体获得了类似的结果。在通过横切前交叉韧带诱发的狗早期（肥大性）骨关节炎模型中，GS Dourado 等人 (1994) 使用成熟和未成熟的关节软骨外植体获得了类似的结果。 （1996 年）观察到不稳定关节的软骨中双糖链蛋白聚糖、核心蛋白聚糖和纤维调节蛋白的 mRNA 水平增加。

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