关节软骨为透明软骨，呈乳白色，半透明，光滑富有光泽，由软骨细胞和细胞外基质（extracelluar matrix，ECM）组成，不含血管、神经和淋巴组织，营养主要来源于滑液的弥散。组织学上根据胶原纤维排列方向的不同，可分为4层：软骨的最表面为切线带或表层带（superficial zone），第2层为中间带或过渡带（transitional zone），第3层为深层带或放射带（radial zone），最深层为钙化软骨层（calcified cartilage zone）胶原纤维编织成网，此层将软骨和软骨下骨质分开。HE染色，在钙化带与深层之间有一条淡蓝色的波浪状，被称为“潮标（tidemark）”，为致密的平行于软骨表面的胶原纤维构成（图3－2，图3－3）。
基质主要组成成分是水、胶原纤维和蛋白多糖（proteoglycan PG）。基质中水占软骨湿重的80%以上，可以随着关节内压力的变化在基质中流动，输送营养，排出代谢产物，并具有抗压、恢复受损软骨的正常形态以及保持关节面润滑的作用。胶原纤维是基质中主要的大分子结构，占软骨干重的50%以上，其中90%～95%为Ⅱ型胶原。基质中的胶原纤维集合成小的纤维束垂直走向表面，到达移行层后呈喷射状向四周扩散，斜行进入软骨浅表层，进而平行于关节面走行并与骨膜纤维相连，此即关节软骨基质的“纤维拱形结构”。该结构使得软骨浅表层主要适应剪切应力，中间层和深层主要承受压力载荷，且钙化层与软骨下骨间的连接面极其不规则，可以缓冲来自骨的纵向压力，也可以阻止软骨与骨端分离。蛋白多糖是另一种重要的基质成分，充斥于胶原网络中，起到固化及抗压作用，并与胶原纤维相结合，稳定软骨基质并结合水。其形成的渗透压可吸收水分，使体积膨胀，膨胀压与胶原纤维网络的约束力之间达到动态平衡，使水分可由于压力梯度或基质的挤压而在这一具有渗透性的基质中流动。软骨细胞仅占软骨总体积的很少一部分（成年人的软骨细胞约占软骨体积的1%），为软骨中唯一的细胞，高度分化，增生能力差，可产生并维持细胞外基质。软骨细胞散在分布于胶原纤维组成的网络结构中并受其保护，可分泌胶原纤维和蛋白多糖。任何原因引起的软骨细胞受损，均可使得胶原纤维和蛋白多糖的合成受阻，从而导致胶原网络被破坏；网络的破坏又使软骨细胞失去保护而发生退变或坏死，进一步加重胶原和蛋白多糖的流失，形成恶性循环。由此可见，软骨的功能主要由其基质部分来完成，而各部分之间又有着非常密切的依赖关系，以共同行使软骨的功能：即传导载荷、吸收震荡、润滑和抗磨损。
图3－2 正常人膝关节软骨大体标本
图3－3 正常关节软骨组织学分层
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