血管も神経もない「白いクッション」―関節軟骨は何でできているか

関節軟骨は骨の関節面を覆う硝子軟骨であり、その組成を問う問題である。 関節軟骨は、少数の軟骨細胞と、それを取り囲む大量の細胞外基質からなる。基質の重量の大部分（約70〜80%）は水で、残りの固形成分の主体は2型コラーゲンとプロテオグリカン（代表はアグリカン）である。アグリカンはヒアルロン酸の長い鎖にリンクタンパクを介して多数結合し、巨大な凝集体をつくる。この凝集体は負に荷電したグリコサミノグリカン（コンドロイチン硫酸・ケラタン硫酸）を豊富にもつため大量の水を引きつけ、コラーゲン線維網がそれを枠のように保持することで、荷重を受け止めるクッション（弾性と圧縮抵抗）が生まれる。 また、成人の関節軟骨には血管・神経・リンパ管がなく、栄養は関節液からの拡散に頼っている。したがって、血液成分や神経伝達物質は正常な軟骨内には存在しない。さらに、関節軟骨の主部は石灰化しておらず、骨の無機成分であるハイドロキシアパタイトは含まれない。 以上より、基質の構成成分であるコラーゲンとヒアルロン酸を選べばよい。

関節軟骨（硝子軟骨）の構成

・細胞：軟骨細胞（全体積の数％程度と少ない）。基質を合成・分解して維持する。 ・水分：湿重量の約70〜80%。 ・コラーゲン：主に2型。線維網として形態と引っ張り強度を保つ。 ・プロテオグリカン：主にアグリカン。コアタンパクにコンドロイチン硫酸・ケラタン硫酸が結合し、さらにヒアルロン酸に多数結合して巨大凝集体をつくる。水を保持し圧縮力に抵抗する。

関節軟骨の特徴

・血管・神経・リンパ管を欠き、栄養は滑液からの拡散で受ける。 ・そのため損傷後の自己修復能が乏しい。 ・層構造：表層（線維が表面に平行）→中間層→深層→タイドマーク→石灰化軟骨層→軟骨下骨。

軟骨の種類とコラーゲン

・硝子軟骨（関節軟骨、肋軟骨、気管軟骨など）：2型コラーゲン ・線維軟骨（椎間板の線維輪、関節半月、恥骨結合など）：1型コラーゲンが多い ・弾性軟骨（耳介、喉頭蓋など）：2型コラーゲンに加え弾性線維

病態との関連

変形性関節症ではプロテオグリカンの減少とコラーゲン線維網の破綻により軟骨が摩耗する。関節リウマチでは滑膜炎（パンヌス）により軟骨が破壊される。偽痛風（ピロリン酸カルシウム結晶沈着症）では関節軟骨や半月に石灰化が生じるが、これは病的状態である。