细胞因子是指由免疫细胞和某些非免疫细胞经刺激而合成分泌的一类生物活性蛋白质分子，主要功能是介导细胞之间的信息交换与相互调节，参与免疫应答与炎症反应过程。目前经实验或临床研究发现，与骨关节炎发病有关的细胞因子有10余种。这些细胞因子可分为促分解性因子、促合成性因子和调节性因子几大类。

1．促分解性细胞因子　在促分解性细胞因子中，白介素－1和肿瘤坏死因子－α是骨关节炎发病过程中作用最显著的细胞因子。

（1）白介素－1（inter leukin－1，IL－1）：IL－1来源于巨噬细胞、成纤维细胞、软骨细胞、破骨细胞等，为多肽类物质，是骨关节炎发病过程重要的致炎性细胞因子。IL－1有2种，分别称为IL－1α、IL－1β，它们共同作用于同一受体，生物活性类似。正常软骨细胞合成IL－1的量较少，仅有极少数量的有活性的IL－1存在于正常的关节滑液中。通过对膝关节骨关节炎患者软骨细胞及滑膜细胞进行体液培养，发现其合成的IL－1α、IL－1β的浓度均有升高。

IL－1对关节软骨的代谢的作用是多方面的。IL－1刺激软骨细胞合成Ⅰ、Ⅲ型胶原增加，减少Ⅱ、Ⅳ型胶原的合成，同时还抑制软骨基质的合成，促进基质大分子的分解，是介导软骨破坏最直接的细胞因子。在离体条件下，IL－1能减少软骨细胞合成金属蛋白酶组织抑制剂－1（tissue inhibitor of metalloproteinase－1，TIMP－1），同时增加间质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）的合成，导致两者失衡，从而促进组织降解。IL－1还可改变纤溶酶原激活系统的平衡，使纤溶酶原激活物抑制剂－1（plasminogen activator inhibitor－1，PAI－1）合成减少，极大促进纤溶酶的活性。纤溶酶不但可以激活MMPs，明显加速软骨损伤，还可以直接水解蛋白多糖单体，降解软骨基质。另外，IL－1也可以刺激滑膜细胞合成并释放前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2），从而加剧关节炎症的形成和促进骨的吸收。而PGE2反过来又可进一步增强IL－1对软骨的破坏作用。

（2）肿瘤坏死因子－α：肿瘤坏死因子－α（tumor necrosis factor－α，TNF－α）是软骨基质降解的重要介质，并在滑膜炎中起重要作用。TNF－α的作用机制类似于IL－1，通过增加MMPs的活性来抑制基质中糖蛋白和胶原的合成，加速软骨基质的分解代谢。TNF－α也可以促进成纤维细胞和软骨细胞合成PGE2和多种胶原酶，对软骨基质有很强的降解作用。此外，TNF－α能诱导其他细胞因子如IL－1、单核细胞刺激因子的产生，而IL－1又能提高TNF－α的活性。

一般来说，TNF－α引起急性炎症的发生，IL－1则在炎症的维持以及软骨的破坏中起重要作用。两者不但引起软骨基质的破坏，而且还可以抑制基质的修复。

2．促合成性细胞因子

（1）胰岛素样生长因子：胰岛素样生长因子（insulin－like growth factor，IGF）是促进软骨生长发育的重要调节因子，有IGF－1和IGF－2两种表现形式。IGF－1是软骨合成的介质，可以减少软骨的降解，增加蛋白聚糖的合成。在骨关节炎患者中，血清中的IGF－1浓度低而软骨细胞中的IGF－1和IGF－1RNA浓度高。软骨细胞培养发现，IGF－1能刺激软骨细胞合成Ⅱ型胶原和蛋白多糖，还能刺激软骨细胞集落形成和细胞增殖。另外，IGF增高的程度与软骨损害的程度相关，可以看作是机体修复软骨的一种积极反应，但也导致骨刺的形成。

（2）转化生长因子－β：转化生长因子－β（transforming growth factor－β，TGF－β）是一族具有多种功能的蛋白多肽，在细胞生长、增殖、成熟和组织的修复等方面发挥重要作用。在骨关节炎发病过程中，TGF－β是介导软骨合成、抑制胶原和蛋白聚糖分解的主要细胞因子。另外，TGF－β可使软骨细胞上的IL－1的受体敏感性下降，使IL－1对软骨细胞的调控能力减弱进而抑制IL－1的生物活性。

3．调节性细胞因子　白介素－6（inter leukin－6，IL－6）来源于巨噬细胞、成纤维细胞、软骨细胞、破骨细胞等。骨关节炎关节滑液中存在高浓度的IL－6，表明IL－6在骨关节炎病理过程中起一定作用。IL－6可增加滑膜组织的炎症细胞数，刺激软骨细胞增殖，诱导放大IL－1增加MMPs的合成和抑制蛋白多糖产生。还有研究表明，在滑液中IL－6的增高与软骨细胞蛋白聚糖存在正相关。因此，研究认为IL－6具有刺激软骨分解和合成代谢的双重作用。