骨关节炎流行病学研究进展

骨关节炎(OA)是一种累及软骨及其周围组织的全关节疾病，通常会引起关节疼痛和肿胀，最终可导致残疾。随着世界人口的老龄化和肥胖的日益加重，OA的发病率将明显增加。2005年，美国OA的发病人数已达到2 600万人，至2030年将有6 700万人患OA。因此，研究OA的流行病学，寻找OA发病的危险因素，可能为改善OA的发生发展及寻找新的治疗方法提供重要依据。现对OA的流行病学及危险因素进行系统综述。

一、OA的流行病学分类

OA的流行病学研究十分复杂，分类不同、研究的关节部位不同均可导致研究的结果不一致。OA的流行病学分类通常分为影像学OA、症状型OA和临床OA。影像学OA一般应用Kellgren&Lawrence(K－L)积分法对关节的X线片进行分级，根据骨赘、关节间隙狭窄、骨的硬化和囊性变的严重程度，由轻至重依次分为0至4级，K－L分级≥2级则定义为影像学OA。症状型OA是指在影像学OA的基础上同时存在OA的症状，包括关节疼痛、僵硬和活动受限。临床OA是根据患者的主观症状、体格检查及美国风湿病学会分类标准诊断的OA^[1]。按受累关节的部位分为膝OA、手OA、髋OA、踝OA和颞颌OA等，其中发病率最高的为膝关节，其次为手关节，髋关节发病较低。

二、流行病学

1．膝OA：

膝OA的流行病学研究结果随分类、年龄、地域、性别的不同而各不相同。影像学膝OA的发病率比症状型膝OA的发病率高。美国约翰斯顿OA调查显示，约翰斯顿县6个镇45岁以上3 018名非洲裔美国人和高加索人(非洲裔美国人占38%)，45～54岁人群影像学膝OA的发病率为14.9%，症状型为7.3%；75岁以上人群影像学为49.9%，症状型为32.8%^[2]。

膝OA的发病率存在地域差异，北京某个社区60～88岁1 781名人群OA调查显示，女性影像学外侧膝OA的发病率为28.5%，男性为32.3%；而美国弗雷明汉OA调查显示，弗雷明汉地区63～93岁1 084名高加索人，女性影像学外侧膝OA的发病率为11%，男性为8.8%；因此，无论是男性还是女性，北京某个社区影像学外侧膝OA的发病率均是美国弗雷明汉OA研究的2倍多^[3]。

女性膝OA的发病率高于男性。北京3个地区60岁以上2 180名人群OA调查显示，女性影像学膝OA的发病率为42.8%，男性为21.5%；内蒙古武川地区8个乡村50岁以上1 030名人群OA调查显示，女性影像学膝OA的发病率为20%，男性为10%；韩国城南市65岁以上696名人群及第五次韩国健康与营养调查50岁以上9 512名人群，女性影像学膝OA的发病率分别是53.8%和43.8%，男性分别为17.1%和21.1%^[4,5]。内蒙古武川8个乡村50岁以上1 030名、黑龙江省哈尔滨市香坊区和肇州县人群40～84岁1 196名及山西省阳城县和偏关县16～90岁7 126名人群中，女性症状型膝OA的发病率(14.1%～19.87%)也高于男性(7%～12.4%)。

2．手OA：

手OA的流行病学研究结果也各不相同。影像学手OA的发病率比症状型手OA的发病率高，女性发病率高于男性。美国弗雷明汉OA调查显示，弗雷明汉地区28～92岁2 301名高加索人，女性和男性影像学手OA的发病率分别为50.5%和47.9%，而女性和男性症状型分别为15.9%和8.2%^[6]。

韩国城南市的OA调查显示，大于65岁696名人群，女性影像学手OA的发病率为68.9%，男性为48.0%^[4]。山西省OA的调查显示，16～90岁7 126名人群，女性症状型手OA的发病率为4.5%，男性为2.1%。

手OA的发病率在不同地域之间差距也很大。北京市4个地区60岁以上2 525名人群OA调查显示，女性影像学手OA的发病率为47.0%，男性为44.5%。荷兰祖特密尔市2个地区20岁以上6 585名人群的OA调查显示，65～69岁人群中，女性影像学手OA的发病率为76%，男性为51.7%。土耳其某乡村的OA调查显示，65岁以上的704名人群，影像学手OA的发病率为100%。

手OA的发病率存在年龄差异。伊朗5个乡村15岁以上1 814名人群的OA调查显示，30～39岁的手OA发病率仅为0.39%，而大于70岁的人群，则增长至10.18%^[7]。

3．髋OA：

影像学和症状型髋OA的发病率均低于膝OA和手OA，且亚洲的发病率比欧洲和北美洲低。美国约翰斯顿OA研究，约翰斯顿县45岁以上3 068名非洲裔美国人和高加索人，男性和女性影像学髋OA的发病率分别为25.4%和29.5%^[8]。20～79岁1 183例法国和日本医院行泌尿系造影检查的患者(其中法国人401例，日本人782例)中，法国男性和女性影像学髋OA的发病率分别为5.7%和2.5%，日本男性和女性分别为3.5%和1.4%。韩国健康和老龄化纵向调查显示，城南市65岁以上674名人群，男性和女性影像学髋OA的发病率分别为2.3%和1.7%。北京市3个地区1 506名60岁以上人群的OA调查显示，男性和女性髋OA的发病率分别为1.1%和0.9%。这些数据提示，亚洲的影像学髋OA发病率远低于欧洲和北美洲。

亚洲症状型髋OA的发病率也明显低于欧洲和北美洲。美国约翰斯顿县45岁以上3 068名非洲裔美国人和高加索人，男性和女性症状型髋OA的发病率分别为8.3%和11.1%^[8]。而山西省阳城县和偏关县16～90岁7 126名人群，男性和女性症状型髋OA的发病率仅为0.6%和0.5%。

三、危险因素

OA的发生和发展是多因素共同作用的结果，其流行病学危险因素分为系统和局部因素两方面。系统因素通常涉及多个关节且存在个体差异，包括遗传因素、种族、性别、年龄、疾病、吸烟、维生素等。局部因素通常指的是特定的部位，如创伤、运动、肌肉力量减弱等，可累及关节及关节周围组织。

(一)系统因素

1．遗传因素：

遗传因素与OA的发生密切相关，约有65%的手OA、60%的髋OA以及40%的膝OA与遗传因素有关。早期发生的OA具有较强的家族遗传特征，符合孟德尔遗传规律，女性为显性遗传，男性为隐性遗传。而大多数的OA与多基因和环境因素共同作用有关。尽管OA的遗传基因研究在不同的研究中结果并不完全一致，但目前多数研究表明，早期发生的OA与Ⅱ型胶原α₁链(COL2A1)、Ⅺ型胶原α₁链(COL11A1)、聚蛋白多糖(aggrecan, ACAN)、软骨低聚物基质蛋白(COMP)等单基因密切相关，而晚期发生的OA与生长分化因子5(GDF5)、双血管性假血友病因子A区(DVWA)、保守低聚物高尔基体5(COG5)、SMAD家族成员5(SMAD5)等多基因有关^[9]。另外，不同部位的OA易感基因不同。如膝OA与GDF5、COG5/ HMG盒转录因子1(HBP1)、MCF细胞源性转化序列样(MCF2L)等基因有关，而手OA与醛脱氢酶1家族成员A2(ALDH1A2)、GDF5基因有关^[10]，髋OA与细丝蛋白A互作蛋白1(FILIP1)、核受体共激活因子3(NCOA3)、GDF5等基因有关。近年来随着表观遗传学和分子生物学技术的提高，关于人软骨组织和软骨细胞的DNA甲基化、微小核糖核酸(miRNAs)研究也越来越多^{[11,12,13,14,15]}，这些研究提示患者和健康人群的软骨存在明显的不同。未来的研究包括外泌体和基因组的研究，将有助于探索OA新基因。

2．年龄、性别和种族：

通常情况下，OA发病率随年龄的增加而增加，然而这一趋势并不绝对。如黑龙江省男性症状型膝OA的发病率，40～59岁随年龄增加而增加(从15%升至23%)，而60～70岁下降为22%，70岁以后仅为8%。其原因可能与氧化损伤、软骨变薄、肌力减弱、本体感觉降低及关节局部骨质脆性增加、软骨顺应性降低、韧带弹性降低、脂肪组织重新分布、软骨细胞对生长因子的反应性降低等有关。

研究表明，女性OA的发病率高于男性，尤其绝经后女性OA的发病率急剧增加，这可能与雌激素或者女性本身在骨骼强度、关节对线、韧带强度、妊娠和神经肌肉等方面与男性不同有关。

种族不同，OA发病率不同。北京人群的影像学髋OA和手OA的发病率明显低于美国弗雷明汉研究的高加索人，非洲裔美国男性的OA患病率(21%)略高于美国约翰斯顿县的高加索男性(17%)。

3．疾病：

研究表明，OA与代谢综合征和动脉粥样硬化等疾病有关，其中关系最密切的是肥胖、高血压和动脉粥样硬化。研究表明，BMI每增加5个单位，膝OA的发病率就相应增加35%。而减肥可降低OA的发病率，女性BMI减少≥2个单位，膝OA发病率降低50%以上，这可能与脂肪因子促进关节内慢性低水平炎症有关。另外，韩国第五次健康与营养调查显示，50岁以上人群膝OA与高血压密切相关^[16]。动脉粥样硬化是OA发病的独立危险因素。女性颈动脉内膜厚度与膝OA和掌指关节OA独立相关，颈动脉斑块与远端指间关节和掌指关节OA独立相关。近年来的研究表明，糖尿病与OA的发病有关，是OA的危险因素^[17]。除此之外，血栓性疾病也与OA相关，这可能与静脉阻塞、停滞或微栓子的形成导致软骨下骨小血管内的血流阵发性减少有关。

4．吸烟与维生素：

吸烟和维生素与OA关系的研究结果还不明确。一些研究表明，吸烟对OA有保护性作用，但也有研究证实，吸烟会使软骨量减少且增加膝关节疼痛的风险。维生素和OA之间的关系也存在异议。以往的研究发现，维生素D缺乏会增加OA的发病率和病情进展的风险。但最近的研究表明，软骨量减少与维生素D的摄入无关^[18]。维生素K对调节骨和软骨矿化非常重要，研究表明，血浆维生素K1水平低会增加影像学手OA和膝OA的发病率。总之，吸烟和维生素与OA的关系还需进一步研究。

(二)局部因素

1．创伤：

创伤是膝OA病情发生发展的重要危险因素。最常见的受伤部位则是前交叉韧带。前交叉韧带损伤后影像学膝OA的发病率明显升高^[19]。创伤后OA发生的原因可能与创伤引起局部炎症，导致局部关节软骨、半月板及关节周围组织进一步损伤，以及创伤引起关节内生物力学和负重分布发生改变有关。

2．职业、运动与肌力：

适度的体育运动不会增加OA的发病率^[20]，而某些特殊职业、运动与肌力减弱则会成为OA的危险因素。如需要做反复钳握动作的工人影像学手OA，尤其是远端指间关节OA的患病风险会增加。蹲、跪、弯曲和负重动作增加了膝关节的负重，导致关节软骨的损伤并刺激骨赘形成，使影像学膝OA的患病风险增加。部分运动如英式足球、长跑、举重及格斗同样会增加OA的发病率^[21]。另外，肌力弱也是OA的危险因素之一。股四头肌的肌力减弱会影响膝关节运动时的稳定性。因此有学者提出，股四头肌锻炼可能会在运动时起到一定的保护作用。然而另有研究表明，两者之间不存在相关性，甚至有研究表明肌力增加会加速OA的病情进展，其原因可能与肌力的增加会产生更大的力、增加活动过程中的关节负重有关。

3．影响关节面的负重分布因素：

关节面负重分布的不同会增加OA的发病风险。关节对线不良、肢体不等长以及髋臼发育不良均会影响关节面的负重分布。膝关节对线不良与影像学膝OA的关系尚存争议。多数研究显示，关节对线不良会增加膝OA病情进展的风险，可能与关节软骨的受力增加，导致关节结构发生退行性改变有关。然而也有研究表明，膝关节对线不良和影像学膝OA发病风险无关。美国约翰斯顿OA研究显示，肢体不等长会增加膝OA的发病率，但也有研究显示肢体不等长与影像学膝OA的发病率无关，这可能与后者随访时间较短有关。另外，髋臼发育不良也会增加髋关节的发病率，如髋关节撞击综合征与髋OA的发病率有关。

OA是世界范围内最常见的关节疾病，通常见于老年人，其进展缓慢但会严重影响患者的生活质量。OA的流行病学研究提示，除了OA分类不同之外，其发病率与地域、种族、年龄等因素密切相关。其危险因素除了遗传、种族、性别、年龄、疾病、吸烟、维生素等系统因素外，还与创伤、职业、运动、肌肉力量减弱等局部因素有关。因此，减少OA的危险因素，对降低OA的发病率、延缓病情进展具有重要的意义。