生物标记物是近年来随着免疫学和分子生物学技术的发展而提出的一类与细胞生长增殖有关的标记物，目前对骨关节炎生物标记物的研究仍处于起步阶段。对骨关节炎来说，理想的特异性生物标记物应来自患者的血液、滑液、尿或关节组织，并能及时反映关节软骨降解、合成程度以及软骨下骨代谢状态，为确立诊断、了解病情、监测治疗和预测预后提供帮助。遗憾的是，迄今为止没有发现一种有较强特异性和敏感性的生物标记物。

（一）软骨源性标记物

1．Ⅱ型胶原羧基末端肽　骨关节炎发生时，关节软骨中Ⅱ型胶原分解代谢加快，软骨Ⅱ型胶原在蛋白酶作用下首先裂解产生C端肽，即Ⅱ型胶原羧基末端肽（C－telopeptide of typeⅡcollagen，CTX－Ⅱ）。CTX－Ⅱ能反映骨关节炎关节软骨破坏的程度及速度，对骨关节炎软骨破坏危险性的评估具有一定特异性。由于CTX－Ⅱ可在血、尿及关节滑液中检测到，其样品具有较长时间的稳定性，对临床常规检测更有意义，因此逐渐成为研究骨关节炎的首选标记物。

2．Ⅱ型胶原羧基端前肽　Ⅱ型胶原是关节软骨外基质的主要成分，占软骨胶原总量的90%～95%。胶原纤维在形成过程中需在蛋白酶作用下在细胞外水解掉C端前肽变成成熟的胶原纤维，因此Ⅱ型胶原羧基端前肽（procollagen typeⅡC－terminal propeptide，PⅡCP）可以反映Ⅱ型胶原的合成情况。检测血清或关节液PⅡCP水平可反映骨关节炎中软骨细胞合成Ⅱ型胶原的情况，间接反映骨关节炎进展。

3．软骨寡聚基质蛋白　软骨寡聚基质蛋白（Cartilage oligomeric matrix protein，COMP）是软骨非胶原蛋白的主要成分，主要由间质细胞如滑膜细胞和皮肤成纤维细胞产生，其他组织如软骨、肌腱及血管平滑肌等都有COMP基因表达。COMP并非软骨组织所特有，但与其他组织相比具有较高的浓度。COMP的生理作用主要是促进胶原合成与装配，在胶原纤维合成调控中扮演重要角色。由于COMP只在关节内高表达，具有明显的组织特异性，因此它作为关节软骨病损标记物已越来越受到重视。

（二）滑膜源性标记物

骨关节炎患者往往同时发生滑膜组织代谢改变，因此其代谢标记物可被用于骨关节炎滑膜炎的评估。目前应用较多的滑膜标记物包括葡萄糖基－半乳糖基－吡啶诺林（galactosyl－galactose－pyridinoline，Glc－Gal－PYD）、透明质酸（hyaluronic acid，HA）和人类软骨糖蛋白－39（human cartilage glycoprotein　39，HCgp－39／GP－39）。Glc－Gal－PYD是PYD的一种糖基化类似物，能够比较特异性地反映滑膜组织的代谢。HA是软骨和滑膜的一种组成成分，但由于身体其他组织中也存在HA，因此其对骨关节炎无明显特异性。人类软骨糖蛋白－39，又称YKL－40，为软骨细胞和滑膜分泌，在体内其他组织中也有存在，如脑、肾和胎盘组织等。研究发现严重膝关节骨关节炎患者滑液和血液中HCgp－39水平明显升高，且与疾病严重程度呈正相关，提示血中YKL－40水平主要反映关节代谢情况。这说明血清的HCgp－39水平可反映关节软骨降解破坏程度及局部疾病的活动性。

（三）骨源性标记物

包括骨形成标记物骨碱性磷酸酶（bone alkaline phosphate，BALP）、骨钙素（osteocalcin，OC）、Ⅰ型胶原羧基或氨基末端前肽（procollagen typeⅠC－terminal propeptide，PICP；procollagen typeⅠN－terminal propeptide，PINP）及骨重吸收标记物胶原吡啶交联（pyridine，PYD）、Ⅰ型胶原交联氨基或羧基末端肽（C－telopeptide of typeⅠN－telopeptide of typeⅠcollagen，NTX－I collagen，CTX－I）等。骨关节炎患者常出现软骨下骨改变，其血清或尿液中骨代谢标记物也相应发生变化。尽管有研究表明骨关节炎患者尿液中骨胶原降解产物PYD及CTX－I在骨关节炎进展期明显升高，但由于骨源性标记物反映的是机体整体骨骼代谢情况，而且其水平受年龄、绝经期、骨质疏松及其他骨病的影响，结果存在较大不确定性而且特异性差，因此目前研究已经集中到软骨及滑膜代谢标记物方面。