変形性関節症：滑膜関節はどのように組織化されているのか？

変形性関節症は、滑膜関節（滑膜性関節炎）の疾患です。滑膜性関節炎の主な機能は、運動機能（関節を構成する要素が特定の軸に沿って動くこと）と支持機能（立つ、歩く、跳躍する際の荷重）です。滑膜性関節は、軟骨で覆われた関節面、滑液を含む関節腔、そして関節包で構成されています。滑膜性関節炎の解剖学的に不安定な要素としては、関節の外側、あるいはまれに内側に位置する靭帯と、軟骨性半月板が挙げられます。

関節骨表面の形状に応じて、可動関節症は以下の種類に分類されます。

1. 扁平関節（例：一部の手根関節および足根関節）
2. 球関節は、一方の関節端が球状または球の一部のような形状で、もう一方が球状の関節端と合同な凹面になっています。球関節の一例としては肩関節があり、屈曲、伸展、外転、内転、円運動など、あらゆる動きの自由度が非常に高いです。
3. 楕円体関節では、関節端の 1 つは楕円形で、もう一方はそれと一致する空洞の形をしています。この解剖学的構造の結果、これらの関節の可動範囲は球面関節に比べて制限されており、たとえば円運動は不可能です。単純な楕円体関節と、複数対の関節関節 (たとえば、手首関節) を持つ複雑な楕円体関節が区別されます。
4. ブロック関節では、一方の関節端はブロックのような形をしており、糸巻き機やボビンに似ており、もう一方の凹状の関節端はブロックの一部を包み込み、形状がそれに一致します。典型的なブロック関節は、手と足の指節間関節です。このような関節の動きは、1 つの平面（屈曲と伸展）でのみ実行できます。肘関節もブロック関節に属し、上腕骨気管支関節、上腕橈骨関節、近位橈尺関節の 3 つの関節で構成されているため、この複雑な関節では、屈曲と伸展に加えて、回外と回内、つまり回転運動が可能です。
5. 回転（車輪型）関節。一例としては、環椎前弓と横靭帯によって形成されるリングと、そのリングに含まれ環椎輪が回転する軸のような役割を果たす第 2 頸椎の歯突起で構成される正中環軸関節が挙げられます。肘関節では、橈骨頭が橈骨頭を取り囲み尺骨切痕に付着する環状靭帯内で回転するため、橈尺関節も回転型の関節として分類されます。
6. 鞍関節。このような関節の一例としては、親指の手根中手骨関節があります。台形骨には鞍型の関節面があり、第 1 中手骨は凹型の鞍型をしています。この解剖学的構造により、矢状面および前頭面での円運動が可能になりますが、軸に沿った円運動はこの関節では不可能です。
7. 顆関節は、その解剖学的特徴として、凸面と凹面の一対の顆があり、同時運動が可能です。顆関節の例としては、膝が挙げられます。これは、膝蓋大腿骨関節と内脛大腿骨関節および外脛大腿骨関節の 3 つの要素で構成され、単一の生体力学的システムを形成します。脛骨顆の不完全な適合は、外半月板と内半月板によって補われます。強力な外側靭帯が、大腿骨の周りの脛骨の外側および揺れ動きを防ぎ、関節運動中に脛骨が前方および後方に亜脱臼するのを防ぎます。この顆関節では、関節の半屈曲位で屈曲と伸展、外旋と内旋が可能です。屈曲伸展運動中、大腿骨顆は脛骨顆に対して回転し、回転軸の動きにより同時にスライドが発生します。したがって、膝関節は多軸または多中心性であり、完全な伸展時には、関節包に織り込まれた外側の靭帯と腱が最大限に緊張し、この位置での関節の最大の安定性と支持能力を生み出す条件が整えられます。

関節は線維性関節包に囲まれており、この線維性関節包は関節軟骨の周縁付近で骨に付着し、骨膜へと入り込んでいます。滑膜関節包は、外側の線維性関節層と内側の滑膜層の2層で構成されています。線維性関節包は緻密な線維組織で構成されており、場所によっては襞や滑液包の形成によって線維性関節包の線維性組織が薄くなっている一方、他の場所では厚くなって関節靭帯の役割を果たしています。関節包の線維性関節包の厚さは、関節にかかる機能的負荷によって決まります。

関節包の肥厚部は、コラーゲン繊維の密な平行束からなる靭帯を形成し、関節を安定させ、強化し、特定の動きを制限する役割を果たします。関節包の特徴としては、滑膜の支持と靭帯との連結という機能に加え、関節包には多数の神経終末が含まれていることが挙げられます。滑膜には神経終末がほとんど存在せず、関節軟骨には全く神経終末が存在しません。関節包の神経は、筋肉の神経と共に、姿勢制御や痛みへの反応に関与していると考えられています。

滑膜は質量と体積が最も小さいですが、滑膜関節の最も重要な構成要素です。なぜなら、ほとんどのリウマチ性疾患は滑膜の炎症（一般に「滑膜炎」と呼ばれる）を伴って発生するからです。滑膜は関節軟骨を除くすべての関節内構造を覆っており、その厚さは25～35μmです。組織学的には、滑膜は外皮層、コラーゲン層、弾性層からなる結合組織層です。滑膜は通常、一定数の襞と指状の絨毛を有し、薄い滑膜層（外皮層と呼ばれることもあります）を形成します。滑膜は、関節の非関節面の内層を形成する外皮細胞層と、関節包に接続する様々な厚さの線維性脂肪結合組織からなる滑膜下支持層で構成されています。滑膜層は、多くの細胞を含む無血管性の内層から、細胞数が少なく血管が豊富な滑膜下結合組織へと滑らかに移行することで、滑膜下組織と癒合することがよくあります。滑膜下結合組織は、線維性被膜との接合部に近づくにつれて、コラーゲン繊維で飽和度が高まります。滑膜層と滑膜下層の間に形態的な分離がないため（基底膜が存在せず、外皮細胞間に空間が存在する）、細胞と栄養素は滑膜下結合組織の血管から滑液へと排出されます。

滑膜は通常、1～3層の滑膜細胞で覆われています。滑膜細胞は、ミクロフィブリルとプロテオグリカン凝集体に富むマトリックス（基質）内に存在する滑膜細胞です。滑膜細胞は、A型（マクロファージ様）とB型（線維芽細胞様）の2つのグループに分けられます。A型滑膜細胞は、細胞表面が凹凸で、多数の突起物を有し、ゴルジ体が発達し、多くの液胞と小胞を有しますが、リボソーム小胞体の発現は乏しいです。マクロファージ滑膜細胞は、貪食された物質を大量に含むこともあります。B型滑膜細胞は、比較的滑らかな表面と、リボソーム小胞体が発達しており、液胞の数はわずかです。滑膜細胞は、貪食機能を持つA細胞と、主にヒアルロン酸を産生するB細胞に分けられるという従来の分類法では、滑膜細胞の機能をすべて反映しているとは言えません。そのため、超微細構造的特徴からA型とB型の中間的な位置を占めるC型滑膜細胞が報告されています。さらに、マクロファージ様細胞はヒアルロン酸を合成することができ、線維芽細胞様細胞は能動的に貪食する能力を持つことが確立されています。

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