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骨关节炎的细胞生物学变化主要包括：软骨细胞增殖和凋亡、细胞的合成和降解活动改变、软骨细胞的表型变化和骨赘形成。骨关节炎中软骨细胞的最初变化是重新合成软骨大分子、ⅡA型和Ⅲ型原胶原，分泌活性蛋白水解酶。“去分化”到成纤维细胞样表型在早期并不明显。软骨细胞增生并在近软骨表面处形成“丛”，在钙化软骨中有细胞凋亡。此外，随着年龄的增长，软骨细胞进行性衰老，关节软骨的修复能力下降，使骨关节炎的发病率增高。