打破砂锅问到底：股骨头为什么会坏死？

创伤、激素、酒精、痛风、怀孕、HIV、器官移植、狼疮、SARS、各种过敏状态......林林总总的原因到底是如何导致的骨坏死？

本号系列专题将带您一探究竟。

原文来源：Christopher Chang，Adam Greenspan，Javier Beltran，M. Eric Gershwin的作品Osteonecrosis，由河南省洛阳正骨医院（河南省骨科医院）股骨头坏死科凌昊楠翻译，陈献韬审校。

创伤性坏死的解剖学考虑

股骨头是全身骨坏死最常见的部位。对股骨头解剖的了解可能有助于解释髋部创伤后为什么会出现这种情况。

3个动脉网供应股骨头和颈部的血运......

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解剖学特点可能使股骨头特别容易缺血。支持动脉被认为提供了80%的股骨头骨骺。这一关键血管系统的损害可能会导致股骨头前上部的骨坏死，早期骨坏死的血管造影研究表明，这些动脉是不可见的。

组织学上，当发生血管梗塞后，在梗塞区域的边缘开始形成骨增厚或硬化边。如果坏死病灶位于股骨头负重区，就会发生软骨下骨折。随着反复的微骨折和持续的负重，原来的骨折无法完全愈合，出现新骨折；新骨折沿着软骨下骨和坏死骨交界区继续延伸；随着时间的推移，股骨头变得扁平，最终塌陷。与髋臼相关节的股骨头会产生摩擦、侵蚀和软骨损坏。这种循环不断重复，关节结构恶化，导致退行性改变，最终导致关节完全破坏。

非创伤性股骨头坏死

股骨头血液供应的中断可通过多种不同的机制发生。在创伤性股骨头坏死中，这种破裂的原因通常被认为是完全机械性的。然而，在非创伤性骨坏死(将在下文中讨论)的情况下，可能存在与受损骨组织和周围软组织中发生的免疫和炎症相关的破坏。非创伤性骨坏死发生的免疫变化可能有助于解释为什么糖皮质激素对髋关节血供的损害特别危险。一些研究人员将骨坏死比作股骨头的“冠心病”，并提出引起心肌缺血的相同机制也可能引起股骨头缺血。

机械和血管考虑

在Legg-calve-Perthes病中，静脉回流障碍会升高骨内压，从而增加关节内压力。在一项对下肢骨筋膜室综合征患者的研究中，使用锝99m亚甲基二膦酸盐(t99m MDP)进行骨闪烁扫描，以测量患病髋部的动脉和静脉血流。虽然动脉血流正常，但静脉血流明显中断。这种障碍在一只狗的模型中可重现，在该模型中，使用硅酮注射来阻塞髋关节远端的静脉血流。静脉回流阻塞导致局部缺血，导致骨前骺软骨和生理板的软骨内骨化停止。关节间隙随后变宽，随后骨骺血运重建和新的未成熟骨沉积。削弱或导致股骨骨骺板不稳定，软骨下骨易于节段性塌陷和骨折。

减压性骨坏死的病理机制尚不清楚。最直观的解释是气泡的形成导致动脉闭塞和缺血。然而，真正的机制可能不那么简单。多种其他因素可能导致该疾病，包括血栓栓塞事件，如血小板聚集、红细胞聚集、脂质聚集、由血管外气泡引起的骨内血管压迫、纤维蛋白血栓的形成以及由气泡引起的血管内膜增厚造成动脉管腔狭窄。气体和血液之间的相互作用会导致血管闭塞物质的形成。所有这些事件都会导致血流的重新分布。

骨对压力的易感性有几个解释：骨的相对刚性不能吸收增加的气压、本身骨内血管形成困难和脂肪骨髓的气体过饱和度。已经制作了一种绵羊减压性骨坏死模型。暴露在压力为2.6至2.9个大气压的压缩空气中24小时会导致广泛的骨和骨髓坏死。作者提出，髓内压力升高可导致长骨脂肪骨髓中形成氮气泡。射线照相显示髓样混浊和骨内膜增厚。后来，先前缺血的脂肪骨髓出现新血管形成，接着是新骨形成。骨坏死发生在软骨下皮质骨，伴有骨髓纤维化和骨细胞丢失。

由于受伤或其他疾病引起的炎症导致的血管系统变化可能会导致血流受损。包括小动脉壁的结构性损伤、中膜变性、平滑肌细胞坏死和内部弹性层破裂。这些变化可能导致最终的出血性梗死，这是在一项对24个坏死股骨头的髓芯活检标本的研究中观察到的，11个受骨关节病影响的股骨头未出现这些变化。

骨免疫学

虽然骨髓是免疫系统的重要组成部分，但骨基质本身通常被认为只是支撑肌肉骨骼系统的静态支架。事实上，现在已经知道骨基质是一种不断自我替换的动态组织。据估计，一个人每年大约有10%的骨骼被替换。骨硬化和骨质疏松症等疾病是骨沉积和骨吸收之间平衡失调的结果。调节这种体内平衡的因素包括骨基质细胞、免疫细胞、信号分子、细胞因子和趋化因子以及维生素和激素。这些调节因子中的一些可能存在于骨细胞和免疫细胞上，通常具有不同的功能，从而在免疫系统和骨之间提供联系。事实上，骨坏死可能是骨稳态不平衡的结果。免疫因素可能影响周围环境软组织损伤，导致骨坏死。骨坏死中骨免疫调节的研究包括许多以前提出的骨坏死机制，如细胞凋亡、氧化应激和遗传易感性。

参与骨稳态的免疫因子包括核因子κB受体激活剂(RANK)及其配体(RANKL)、白细胞介素-1、白细胞介素-6、白细胞介素-10、TGF-β、肿瘤坏死因子、CD80、CD86、CD40、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、活化T细胞胞质核因子(NFA T c)和维生素D(作用和功能见表103-4)。这些众多因素可以分为两类，一类诱导破骨细胞生成，另一类是抑制破骨细胞生成。此外，参与细胞存活和凋亡的因子如Blimp-1和Bcl-6也可能发挥作用。RANKL在成骨细胞上表达，对破骨细胞的分化和增殖至关重要。因为参与骨稳态调节的因子的转录经常受到糖皮质激素的影响，这种机制可能开始解释为什么糖皮质激素可能与骨坏死有关。先天免疫系统的作用最近也开始发挥作用，因为研究人员报道了骨坏死动物模型中的类胶原受体4信号通路的上调，导致破骨细胞的激活。

糖皮质激素的作用由糖皮质激素受体介导，糖皮质激素受体存在于许多细胞类型中，包括破骨细胞、成骨细胞、骨细胞和软骨。糖皮质激素与其受体的结合导致抗炎活性，这是已知糖皮质激素的功能。这种抗炎作用的一种介导机制是通过抑制炎症介质合成基因的转录。