運動對骨性關(guān)節(jié)炎干預(yù)作用的研究

宋九龍

骨性關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis，OA）是一種常見的致殘性疾病，主要以軟骨的退行性病變和繼發(fā)性骨質(zhì)增生為主要特征。臨床多表現(xiàn)為關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、僵硬；多見于中老年人［1］。目前，還尚未有可行的治愈的方法；常規(guī)的治療方法包括：非甾體類抗炎藥、物理因子和手術(shù)治療。鑒于OA患者的發(fā)病率高，治療指南建議將藥物治療和運動鍛煉相結(jié)合。運動鍛煉的形式多種多樣；其涵蓋了一系列有針對性的體育活動，這些活動直接旨在改善肌肉力量、神經(jīng)運動控制、關(guān)節(jié)運動范圍和有氧能力［2］。本文回顧了國內(nèi)外最新研究進展，系統(tǒng)闡述了OA的流行病學(xué)、發(fā)病機制以及運動對OA的影響和機制；為運動干預(yù)提供理論依據(jù)。

1 流行病學(xué)

OA是常見的關(guān)節(jié)疾病；在臨床上膝關(guān)節(jié)是最常受累的部位，其次是手指、髖關(guān)節(jié)。WHO調(diào)查顯示，在65歲以上的人中，有1／3的人患有OA；其中女性比男性更容易受到影響［3］。隨著全球人口老齡化和肥胖的增長，以及關(guān)節(jié)損傷患者數(shù)量的增加；OA的發(fā)病人群也呈快速的趨勢；預(yù)計到2032年，60歲及以上人群中診斷為OA的比例估計將從現(xiàn)在的26.6%增加到29.5%。同時，OA已經(jīng)成為常見的致殘疾病之一，目前OA是與糖尿病和老年癡呆癥成為三大最快速增長的殘疾相關(guān)的疾病，在全球范圍內(nèi)與OA相關(guān)的疾病增長了75%。因此，OA是目前與殘疾相關(guān)的第三大快速增長的疾?。?，4］。

此外，OA發(fā)病率的升高對個人和醫(yī)療系統(tǒng)都成為巨大的負擔(dān)。2019年，在美國有近10%的門診就診的是OA或其他風(fēng)濕性疾病的患者，其中58%被診斷為癥狀性；這造成了巨大經(jīng)濟負擔(dān)和醫(yī)療成本。在2020年，在美國因OA和其他風(fēng)濕病的醫(yī)療總成本估計約為1280億美元，相當(dāng)于國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的1.2%［5］。同時，OA還會導(dǎo)致工作效率下降，造成間接成本損失估計為每年34億至132億美元。另根據(jù)調(diào)查顯示，在50歲的以上的人群中，OA已成為導(dǎo)致男性喪失工作能力的第二大疾病，僅次于缺血性心臟病。因此，隨著全球范圍內(nèi)OA人群的增加，經(jīng)濟負擔(dān)也將隨之上升。

2 發(fā)病機制

2.1年齡與性別

高齡是OA眾所周知的最危險因素之一，OA的發(fā)病率隨著年齡的增長而增加；這是由于各種風(fēng)險因素的累積暴露在關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)中與年齡相關(guān)的生物學(xué)變化所致［6］。此外，與男性相比；女性更容易患有骨關(guān)節(jié)炎，這與女性內(nèi)源性激素水平低下有關(guān)。根據(jù)美國骨關(guān)節(jié)炎倡議（OAI）和多中心骨關(guān)節(jié)炎研究（MOST）研究的數(shù)據(jù)顯示：全球有2.42億人患有癥狀性O(shè)A，約占全球人口的3.8%；其中男性占2.3%，女性占4.5%［7］。

2.2 肥胖

長期以來，肥胖一直被認為是OA的危險因素。最新的研究分析顯示，身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）的升高可適度地引起OA的敏感性增加。一項橫斷面研究最近發(fā)現(xiàn)，體重增加與髖OA之間存在獨立的關(guān)聯(lián)性。相反，體重減輕一直是改善的OA癥狀的主要手段之一［2］。此外，除了是由于負重關(guān)節(jié)生物力學(xué)改變的結(jié)果，還歸因于全身性介質(zhì)的作用；例如，由功能失調(diào)的脂肪組織衍生的脂肪因子與手OA的發(fā)生率有高度關(guān)聯(lián)。體外研究表明，瘦素、脂聯(lián)素和抵抗素等脂肪因子可以促進軟骨分解和炎癥；與健康對照相比發(fā)現(xiàn)，OA人群中關(guān)節(jié)滑液內(nèi)的瘦素水平更高，并且與體重指數(shù)呈正相關(guān)［8］。

2.3 關(guān)節(jié)損傷

關(guān)節(jié)軟骨、前交叉韌帶損傷和半月板撕裂后均與OA發(fā)展有關(guān)。在一項回顧性隊列研究中發(fā)現(xiàn)，前交叉韌帶和外側(cè)半月板撕裂的患者在發(fā)生OA或全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKR）的風(fēng)險更高。此外，急性運動損傷和職業(yè)性繁重的工作也是OA的危險因素。在從事重體力工作（如農(nóng)業(yè)或建筑業(yè)）需要長期反復(fù)進行單一關(guān)節(jié)活動，使得關(guān)節(jié)承重超過所能承受的負荷［5］。同時一些高強度、搞對抗的運動（例如足球，手球，曲棍球，摔跤，舉重等）與OA增加的風(fēng)險呈中等程度的相關(guān)性。

2.4 遺傳與分子生物

眾所周知，遺傳因素容易導(dǎo)致OA的易感性；多項研究表明，遺傳因素在OA中的發(fā)病機制中高達40%至80%。在與OA相關(guān)的單基因疾病中罕見的突變具有很大的作用，從而導(dǎo)致早發(fā)性O(shè)A。相反，遲發(fā)性O(shè)A通常是多因素的，常見的是由DNA變異體以及其他危險因素引起［9］。另外，分子機制也可能與OA的發(fā)病機制有關(guān)；在早期和晚期的OA中存在各種炎癥細胞因子：如前列腺素、TNF－α，白介素－1、白介素－6和一氧化氮等炎性因子。它們在體內(nèi)是有效的誘導(dǎo)劑，可誘發(fā)促炎介質(zhì)的產(chǎn)生，促使軟骨的降解［10］。

3 運動對骨性關(guān)節(jié)炎的影響

3.1 緩解疼痛

OA疼痛多為間歇性，主要表現(xiàn)為機械性疼痛。通常間歇性疼痛是可以預(yù)見的；但是當(dāng)其變得更加嚴重時，則更加頻繁或不可預(yù)測。已有大量證據(jù)表明，運動鍛煉可以減輕疼痛和改善關(guān)節(jié)運動［11］。在一項每周3次，為期12周的強化協(xié)調(diào)鍛煉對膝OA干預(yù)中發(fā)現(xiàn)；有63%的受試者在治療后疼痛水平降低（－2.6±2.3），27%的受試者疼痛沒有變化，僅有10%的受試者感到疼痛增加［12］。最近的許多研究證明了太極拳和瑜伽對膝OA的影響；Wang等人［13］在一項研究中將太極拳與物理療法進行比較的研究中發(fā)現(xiàn)，兩組患者在治療前不存在差異；在第12周、24周和52周時受試者的WOMAC疼痛和功能評分均得到了顯著改善。Tiffany等人［14］進行了一步初步研究，比較了哈他瑜伽聯(lián)合有氧訓(xùn)練對膝骨關(guān)節(jié)炎患者的影響。研究發(fā)現(xiàn)，瑜伽組在8周的干預(yù)結(jié)束后在WOMAC和視覺模擬量表（VAS）上有巨大的改善。

3.2 增加肌肉力量

OA患者在關(guān)節(jié)周圍通常存在肌肉萎縮、肌肉力量下降和協(xié)調(diào)性異常等情況。股四頭肌無力是膝OA患者的常見現(xiàn)象。大多數(shù)運動試驗在干預(yù)中都具有增強肌肉力量的作用。Kristin等人［15］試驗中，將力量訓(xùn)練組與健康教育組進行對比發(fā)現(xiàn)；與健康教育組相比，力量訓(xùn)練組在殘疾、疼痛和身體機能指標(biāo)上得到顯著的改善。此外，Bartholdy等人［16］的Meta分析指出，膝關(guān)節(jié)肌伸肌力量的變化與疼痛和殘疾的變化之間存在關(guān)聯(lián)，遵循ACSM指南進行力量訓(xùn)練的運動干預(yù)措施可使膝部伸肌力量顯著增加，這表明力量增加是有益的。

3.3 提高平衡功能

平衡是保姿勢穩(wěn)定的所需的要素之一，隨著年齡的增長OA關(guān)節(jié)周圍軟骨的磨損導(dǎo)致周圍的組織的本體感受器敏感性下降，引起關(guān)節(jié)本體感覺下降；使得患者平衡性和穩(wěn)定性下降，增加了患者的跌倒風(fēng)險。Elham等人［17］研究表明，運動鍛煉后硬質(zhì)表面站立位置的CoP面積顯著減少，同時CoP的平均速度均顯著降低。這表明，運動鍛煉可以使姿勢控制和穩(wěn)定性得到改善。Lin等人［18］研究證實，12周的運動干預(yù)后立即以30度測試膝OA患者后發(fā)現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)本體感覺有明顯改善。運動鍛煉能夠提高OA患者的平衡性和本體感覺，主要與運動鍛煉不斷刺激關(guān)節(jié)周圍的本體感覺器，并將刺激通過中樞傳輸?shù)酱竽X皮質(zhì)中樞，使得相應(yīng)的效應(yīng)器發(fā)出指令；最終達到提高OA患者的平衡功能的目的［19］。

3.4 改善生活質(zhì)量

健康生活質(zhì)量代表了患者對運動干預(yù)的有效性，可融合患者的情感、心理和主觀幸福感。Jose等人［20］在一項研究報告發(fā)現(xiàn)，在對16名膝OA患者進行為期12周的漸進式步行運動后，SF－36健康評分提高了47%。此外，大約有20%的OA患者患有抑郁癥；研究表明，定期運動可以緩解焦慮、改善抑郁情況。Nannet等［21］對406名膝OA患者進行了一項隨機對照試驗，研究發(fā)現(xiàn)在第32－52周的隨訪中，運動鍛煉對抑郁、焦慮、壓力等癥狀均得到了緩解。這表明運動鍛煉改善了患者的抑郁情況。同時，運動還有助于改善患者的睡眠情況。Lu等人［22］研究發(fā)現(xiàn)，太極運動在改善膝OA患者的睡眠時間，睡眠時間和總睡眠時間方面是有效。

4 運動干預(yù)對骨性關(guān)節(jié)炎的作用機制

4.1 肌肉力量

在膝OA的受試者中，幾乎所有干預(yù)組都評估了運動鍛煉方式對肌肉強度類別的因素的影響，從干預(yù)前到干預(yù)后都有顯著變化。將這些對膝關(guān)節(jié)伸肌和膝屈肌的影響分開進行的研究分別發(fā)現(xiàn)；與干預(yù)前后相比，有60%的研究顯示出顯著變化［23］。這說明在OA患者中，肌肉力量的增加似乎是運動鍛煉與癥狀緩解之間潛在的介導(dǎo)因子。有研究認為肌肉力量與疼痛之間存在關(guān)聯(lián)；Lee等人［24］研究證實，從干預(yù)前到干預(yù)后，股四頭肌力量的變化與自我報告的疼痛和功能的變化相關(guān)。Suzuki等［25］在一項針對154例OA患者的運動療法效果的大型隨機對照試驗的結(jié)果分析證實了這一點；股四頭肌力量變化與WOMAC疼痛評分變化之間存在顯著相關(guān)性。

4.2 關(guān)節(jié)活動度

關(guān)節(jié)活動受限是OA的常見癥狀之一；隨著OA的發(fā)展，疼痛加劇、關(guān)節(jié)僵硬程度加重，關(guān)節(jié)屈曲活動度減少；功能活動受限［26］。Zhu等人［27］研究了量身定制的太極運動干預(yù)是否會改善患老年女性膝OA人群的步態(tài)運動學(xué)和身體機能；通過為期24周的運動干預(yù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，參與太極運動訓(xùn)練的受試者在步態(tài)速度、步幅、膝關(guān)節(jié)的初始接觸角和膝關(guān)節(jié)的最大角度方面與教育控制組相比有顯著改善。這表明，由于體育鍛煉關(guān)節(jié)活動范圍增加可能是導(dǎo)致OA疼痛和功能改善的部分原因。

4.3 關(guān)節(jié)負荷

隨著年齡的增長，關(guān)節(jié)滑膜液質(zhì)量下降；滑膜關(guān)節(jié)的正常功能是在運動過程中提供緩沖和潤滑作用，這有助于關(guān)節(jié)的健康功能和營養(yǎng)。運動鍛煉過程中可增加軟骨和滑膜之間的擴散。諸如必需營養(yǎng)素，生長因子，酶和廢物等分子；這些分子通過滑膜和軟骨進入或離開軟骨。在運動期間，關(guān)節(jié)相鄰的骨骼是負載傳遞的關(guān)鍵［28］。關(guān)節(jié)負荷是骨骼健康的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，包括維持骨礦物質(zhì)密度以及全身激素和局部因子。因此，適度的運動鍛煉可通過幫助關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)之間的營養(yǎng)物質(zhì)和廢物的運轉(zhuǎn)來維持關(guān)節(jié)軟骨和關(guān)節(jié)本身的完整性。

4.4 炎癥標(biāo)志物

經(jīng)常進行定期運動訓(xùn)練被認為具有抗炎特性。因此，運動鍛煉可對關(guān)節(jié)健康產(chǎn)生影響。在觀察性研究發(fā)現(xiàn)，體育活動水平與炎癥標(biāo)志物（包括CRP，IL－6和TNF－α）之間的負相關(guān)關(guān)系。有研究表明，有氧運動訓(xùn)練可能對降低中老年人CRP，TNF－α和IL－6有積極作用［3］。此外；還有研究中發(fā)現(xiàn)，進行為期12周的高強度抵抗強度訓(xùn)練不會影響IL－1β，TNF－α或IL－6的產(chǎn)生。同樣，抵抗訓(xùn)練的12周并沒有顯著降低CRP，IL－6或IL－8。這表明有氧訓(xùn)練可能是獲得運動訓(xùn)練的有益效果的關(guān)鍵［29］。最近一項為期12個月的隨機對照試驗比較了一項體育鍛煉與一項非運動發(fā)現(xiàn)，體育鍛煉組中顯示出兩種生物標(biāo)志物濃度（IL－6和IL－8）顯著降低。

4.5 心理

此外，除了上述可能的機制外，運動鍛煉可通過提高自我效能感、社會功能，以此來減輕抑郁和焦慮感；幫助患者建立自信心、獲得支持和克服對疼痛的恐懼。這些因素共同改善了身體、心理的健康狀況，從而提高了患者的整體生活質(zhì)量［30］。Wang等人［31］研究發(fā)現(xiàn)，太極運動可以使膝OA患者身心得到減壓和放松；平靜溫和的呼吸使身體放松、內(nèi)心平靜，這可能會打破OA的“疼痛循環(huán)”。運動還可通過提高自我效能感、社會功能，以此來減輕抑郁和焦慮感；幫助患者建立自信心、獲得支持和克服對疼痛的恐懼。

5 小結(jié)

OA是老年常見的疾病，主要癥狀包括疼痛、腫脹和僵硬。其發(fā)病機制主要與年齡、性別、肥胖、關(guān)節(jié)損傷和遺傳與生物分子等因素相關(guān)。運動鍛煉可以改善OA癥狀，不僅可以有效地提高肌肉力量，而且可以有效地抑制反射抑制，緩解疼痛。同時，鍛煉可以改善關(guān)節(jié)活動范圍，心血管健康狀況以及許多與OA相關(guān)的合并癥，例如糖尿病，高血壓和肥胖癥。此外，運動還可以改善心理變量，例如抑郁，情緒障礙，情緒健康和自我效能感。有效的改善OA癥狀的機制可能與肌肉力量的增加、關(guān)節(jié)活動度的改善、關(guān)節(jié)負荷的刺激、炎癥標(biāo)志物的消除以及心理的改善有關(guān)。

6 展望

我們應(yīng)該清楚意識到，在未來的幾十年中，全球人口將面臨OA的增加，其程度將使其成為最常見的疾病之一。盡管針對OA有循證指南，但骨關(guān)節(jié)的非手術(shù)治療療效證據(jù)不足。此外，OA是一種緩慢的進行性疾病，具有不可逆的結(jié)構(gòu)變化；并且在其中可形成慢性疼痛表型，需要早期積極治療。但是，尚無經(jīng)過驗證的早期診斷標(biāo)準(zhǔn)，運動干預(yù)應(yīng)該作為早期治療的目標(biāo)和方向。