骨关节炎的发病机制复杂，相关研究表明免疫因素在骨关节炎的发病起重要作用，以下免疫变化与骨关节炎的发病关系密切。
一、关节软骨的组成及其免疫原性
关节软骨由软骨细胞和细胞外基质组成，其中软骨细胞是软骨仅有的细胞成份，软骨的代谢活动都依赖于它，而细胞外基质主要由胶原、蛋白多糖和辅助蛋白组成。
胶原分子由3个以甘氨酸-X-Y序列为特征的a链组成，其中的甘氨酸残基可以使a链相互扭转形成超螺旋，它的这种天然结构具有很强的抗蛋白质降解的功能。
二、软骨细胞的抗原递呈作用
抗原递呈细胞能够帮助淋巴细胞对抗原进行识别和清除。T细胞只能识别抗原递呈细胞表面MHC分子递呈的抗原，其中MHC分子有两型(Ⅰ型、Ⅱ型)，分别递呈内源性抗原和外源性抗原。
三、骨关节炎患者的细胞免疫和体液免疫
免疫学研究发现，骨关节炎患者滑膜中有单核细胞浸润和淋巴细胞的聚积，浸润的单核细胞主要是CD3+T细胞。在骨关节患者软骨中，还发现有补体的沉积。有研究者认为已激活的补体CIS具有溶胶原作用，软骨细胞还可以合成补体成份。
近期，有研究者检测出人类软骨细胞C5a补体受体的表达，这种补体受体在关节炎患者中经常出现。
四、细胞因子和烷酸在骨关节炎发病机制中的作用
关于细胞因子在骨关节炎中的作用已经进行了广泛的研究。导致骨关节炎中关节破坏的主要原因是合成和分解代解的失平衡，因此关节软骨细胞外基质分解代谢的增加将最终导致关节退变。经过观察发现，这种失平衡是由于病变关节部位细胞因子的异常活动所致。
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