体力活动与骨关节炎

彭昊 张长青 付凯

骨关节炎(OA)是一种临床常见的疾病，会导致全身多个关节疼痛与活动受限，最后导致残疾[1]。据统计，全世界估计有2.5亿患者患有OA[1]。从 1990 年至 2017 年，中国有症状的OA患者人数增加了2.35倍，而相应的年龄标准化OA患病率从2.9%增加到 3.1%。OA引起的总健康寿命损失年增加了 2.3 倍以上，从 1990年的0.84万增加到2017年的1.97万[2]。膝关节是OA最常累及的负重关节，膝OA约占所有OA的85%，其次是手部和髋关节[3]。

体力活动指任何由骨骼肌收缩引起能量消耗的身体运动，包括工作、家务、体育活动及娱乐活动等[4]。定期的身体活动有助于预防和管理慢性疾病如心脏病、中风、糖尿病和多种癌症。身体活动还有助于预防高血压，维持健康的体质量。然而，目前城市居民越来越久坐不动。一项研究对11个城市儿童和青少年的调查显示，只有22.6%的男孩和11.3%的女孩完成每天至少 60 min中等强度至剧烈的体育活动。中国城市成年人中也有类似趋势。成年人的身体活动水平在1991年至2011年期间下降了近一半，且与城市化程度呈负相关[5]。近10年来有大量证据表明，体力活动与OA相关。

1 体力活动与OA引起的疼痛

疼痛是OA患者最主要的临床症状，也是OA患者就医的主要驱动力，因此缓解OA患者疼痛是OA管理策略的核心。有许多研究表明，体力活动可以缓解OA患者疼痛并提高关节活动水平。在一项临床随机对照试验中，48例中老年OA患者被随机分组接受为期3个月的骑车训练或游泳训练，3个月后两组患者西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数(WOMAC指数)明显降低，且两组之间没有显著差异，表明两种运动方式均可明显缓解OA患者关节疼痛[6]。另一项研究纳入84例OA患者，随机分为对照组、水上锻炼组和陆上锻炼组，12周后水上锻炼组和陆上锻炼组患者疼痛均有明显减轻，水上锻炼组患者疼痛缓解程度不优于陆上锻炼组，表明运动对OA患者疼痛的缓解效果不受运动地点的影响[7]。Chen等[8]纳入了171例年龄大于60岁的老年OA患者，随机分为家庭锻炼组与对照组，12周后家庭锻炼组患者疼痛缓解明显优于对照组患者，说明运动对疼痛缓解效果同样不受年龄的影响，老年患者同样可以从运动中受益。Messier等[9]招募377例年龄大于50岁的OA患者，随机分为高强度力量训练组、低强度力量训练组和注意力控制组，经过18个月的随访显示，3组患者疼痛水平并没有显著差异，表明运动对OA疼痛的缓解作用不受运动强度的影响。

然而，对于严重的膝OA患者，一些研究得出了不同的结果。Lazaridou等[10]招募了121例晚期OA患者进行一项为期7 d的评估，结果显示每日活动水平增高与疼痛程度增加呈正相关，同时患者疼痛灾难化程度越高，越容易感到疼痛。这一结果同样揭示了患者主观心理因素在疼痛水平改变中的重要作用，同时体力活动增加在短时间内可能不能缓解晚期OA患者的疼痛。另一项研究对骨关节炎倡议(OAI)数据库的1 059例OA患者进行数据分析，结果显示对于Kellgren-Lawrence(K-L)分级为4级的晚期膝OA患者，每日活动时间越长，症状恶化可能性越高[11]。因此，对于晚期膝OA患者，如何发挥运动对疼痛的缓解效果，需进一步探索。

体力活动可影响患者疼痛程度，疼痛程度同样会影响患者体力活动水平，Song等[12]对OAI数据库的1 874例OA患者进行分析，结果显示患者膝关节疼痛程度越重，中等强度的活动时间越少，但疼痛程度不会影响患者低等强度的活动时间，表明对于OA患者，低强度的活动水平可能是更可以接受的一种运动方式。体力活动与OA患者的疼痛息息相关，如何寻找正确的活动方式及活动时长，是未来需要研究的方向。

2 体力活动与OA炎症标志物

OA是一类退行性关节疾病，除了会导致关节软骨变化，还会导致全身性炎症介质如C反应蛋白、肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素(IL)-6等的改变，这些炎症因子与OA进展相关，可以引起滑膜炎，激活破骨细胞，并引起关节破坏[13]。因此，体力活动能否通过减轻OA患者炎症标志物水平减缓OA进展是学者们关注的问题。Marriott等[14]对一项随机对照研究的数据进行二次分析，纳入17例女性OA患者，分为对照组与运动组，经过12周的运动，运动组患者血清IL-6与TNF-α水平下降，表明体力活动可能对OA患者炎症标志物有潜在抑制作用。Bricca等[15]进行的一项系统评价显示，运动组膝OA患者全身炎症标志物如C反应蛋白、TNF有下降趋势，尽管荟萃分析显示无统计学意义，但这也表明运动疗法是无害的，至少运动不会改变OA患者炎症标志物表达水平。对软骨炎症标记物的研究也发现了类似结果。Ogˇuz等[16]研究发现，运动训练6周的OA患者静息状态下全身基质金属蛋白酶(MMP)-3水平下调，同时MMP-1水平没有显著改变，表明运动训练可以防止软骨细胞和软骨基质炎症反应，延缓关节软骨退变，从而改善膝关节功能。

此外，体力活动还有可能上调体内保护性炎症标志物水平，从而达到抑制OA进展的效果。Helmark等[17]通过微透析技术研究运动对31例女性膝OA患者膝关节滑膜内生物标志物的影响，发现运动组保护性炎症标志物IL-10水平高于对照组。这提示运动可能促进一些保护性炎症介质的分泌，从而减轻OA进展，这可能有助于解释运动对OA的有益影响。体力活动似乎可以通过抑制炎症标志物释放促进抗炎因分泌，从而达到减缓OA进展的目的，但其具体作用机制仍需进一步研究。

3 体力活动与OA影像学变化

目前可以通过影像学检查如MRI或X线检查来判断膝关节结构变化，以此确定OA是否有结构上的进展。体力活动是否与膝OA关节结构进展相关，仍缺乏确定的结论。有研究通过影像学上关节间隙狭窄来确定OA关节结构进展。Hu等[18]研究分析美国OAI数据库的2 167例OA患者的临床资料，通过基线时老年人体力活动量表评分将患者分为低体力活动组、中等体力活动组和大量体力活动组，经过4年的随访发现，低体力活动组和大量体力活动组患者关节间隙狭窄风险增高，提示低水平或高水平体力活动可能会引起OA影像学进展。Doré等[19]纳入405例成年OA患者数据，利用步数计计算患者体力活动水平，经过2.7年的随访发现，每日超过10 000步活动水平会增加骨髓水肿样病变风险并提高半月板病理评分，同时在基线时有骨髓水肿样病变的受试者每日超过10 000步活动水平时软骨缺损风险增加，表明每日大于10 000步的体力活动水平可能与膝OA关节结构恶化相关。

此外，体质量可能在OA影像学变化中起到了相当重要的作用。Voinier等[20]分析了多中心骨关节炎研究数据库的964例OA患者，经过5年的随访发现，肥胖患者每日中等或大量活动可能会引起胫股内侧软骨损伤，而体质量正常患者大量活动可对胫股内侧软骨损伤起保护作用，说明负荷在膝OA影像学进展中起到重要作用，超负荷和低负荷对膝OA患者膝关节结构均有损害。运动方式对于膝OA影像学变化同样重要。Schirò等[21]纳入415例身体质量指数(BMI)>25 kg/m2的OA患者，采用全器官MRI评分评价膝关节结构恶化程度，发现高冲击运动组患者膝关节结构恶化风险增加，椭圆机运动可延缓膝关节结构进展。这也可能是上文研究结论不一的主要原因。因此，哪些运动方式和多长的运动时间对肥胖患者与体质量正常患者OA进展起保护作用，是未来的研究方向。

4 体力活动与膝关节置换

膝关节置换术是终末期膝OA患者的最后治疗手段，可以改善OA患者疼痛与功能[22]，并增加患者体力活动[23]。锻炼作为OA的一线治疗方法，已有许多研究表明它能在减轻疼痛、改善功能方面起一定作用。目前体力活动能否延缓OA进展，从而降低OA患者膝关节置换风险，成为学者们关注的问题。Master等[24]调查516例等待膝关节置换的OA患者，并计算其每日步数及步行速度，经过5年的随访发现，每日步数增加与膝关节置换风险增加无关，且适度的步行强度与膝关节置换风险下降有关。这表明对于终末期膝OA患者，步行是一种安全有效的活动方式。Johnsen等[25]对于闲暇时间的体力活动得出了不同的结论，他们募集了66 964例参与者，经过17年的随访发现，在女性OA患者中高水平的闲暇时间体力活动与膝关节置换风险增高相关。这一结果与Wang等[26]得出的结果类似，他们招募了39 023例受试者，经过10年的随访发现，剧烈体力活动水平与膝关节置换风险增加相关，步行与膝关节置换风险无关。Tveit等[27]分析709例男性前精英运动员OA患者临床资料，结果显示其膝关节置换风险高于一般OA患者。Leung等[28]分析63 257例新加坡华人OA患者临床资料，与每周中等体力活动<0.5 h的参与者相比，每周中等体力活动≥5 h的参与者膝关节置换风险增加；而坐着的持续时间越长，膝关节置换风险则越低，每天坐着时间≥12 h的OA患者膝关节置换风险低于每天坐着时间<4 h的OA患者；睡眠时间与膝关节置换风险呈负相关，每天睡眠时间≥ 9 h的OA患者膝关节置换风险低于每天睡眠时间≤ 5 h的OA患者，说明剧烈的体力活动可能对膝关节有害，并可能加速OA进展，而休息并减轻负重可能会降低膝关节置换的风险，其可能的解释是剧烈的体力活动可能造成膝关节损伤，从而导致膝OA进展。

5 结语

目前已有大量研究认为运动可以改善膝OA患者疼痛与功能，因此在OA患者中实行锻炼计划是有效的。在晚期OA患者中，体力活动增加与症状进展相关。同时，剧烈运动对膝OA患者是有害的，它不仅会增加关节间隙狭窄的风险，还会增加膝关节置换的风险。然而，体力活动被定义为“由骨骼肌产生的任何导致能量消耗的身体运动”，包括一切职业、交通、家庭和休闲活动。运动锻炼只是体力活动中的一部分[4]。因此，在流行病学研究中，关于普通人群中日常体力活动与膝OA 进展之间的关联研究结果是相互矛盾的。目前亟需解决的问题是何种类型体力活动方式及体力活动频率多少是安全且对OA膝关节可以起到保护作用，从而延缓OA进展。同时，也需要解决哪些人群可以从这些运动中受益。未来，需要进行更多高质量的研究去探索体力活动与OA进展的具体关系，从而造福更多的OA患者。