Dịch khớp là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa và khái niệm cơ bản về “dịch khớp”

Dịch khớp (synovial fluid) là chất lỏng trong suốt, có độ nhớt cao, được tiết ra từ màng hoạt dịch (synovial membrane) bao quanh các khớp xương di động (synovial joints). Chức năng chính của dịch khớp là bôi trơn bề mặt khớp, giảm ma sát trong quá trình vận động và duy trì khả năng chuyển động trơn tru của cơ thể. Dịch khớp cũng cung cấp chất dinh dưỡng cho sụn khớp — cấu trúc không có mạch máu — đồng thời hỗ trợ loại bỏ sản phẩm thải từ quá trình chuyển hóa tế bào.

Về mặt sinh lý, dịch khớp được tạo thành từ huyết tương được lọc qua màng hoạt dịch và được bổ sung bởi các chất do tế bào màng hoạt dịch tiết ra, bao gồm acid hyaluronic, lubricin, protein, và một lượng nhỏ tế bào. Chất này có tính đàn hồi và nhớt, có thể biến đổi theo áp lực và tốc độ vận động. Khi khớp chịu tải, dịch khớp giúp phân tán lực, giảm tổn thương cho sụn và mô quanh khớp.

Trong y học lâm sàng, dịch khớp không chỉ là chất sinh lý bình thường mà còn là chỉ dấu quan trọng trong chẩn đoán bệnh lý khớp. Khi xảy ra viêm, nhiễm khuẩn hoặc thoái hóa, các đặc tính hóa sinh và tế bào của dịch khớp thay đổi rõ rệt. Việc phân tích mẫu dịch khớp thông qua chọc hút (arthrocentesis) cho phép xác định bản chất viêm, tìm vi khuẩn, tinh thể hoặc yếu tố miễn dịch liên quan đến bệnh.

Các loại khớp có dịch hoạt dịch gồm: khớp gối, khớp háng, khớp khuỷu, khớp cổ tay, khớp vai và các khớp nhỏ ở bàn tay, bàn chân. Những khớp này được gọi là khớp hoạt dịch (synovial joints) — chiếm phần lớn các khớp vận động trong cơ thể người.

Đặc điểm	Mô tả
Vị trí	Bên trong khoang khớp, giữa các bề mặt sụn
Thành phần chính	Nước, hyaluronic acid, protein, ion, tế bào hoạt dịch
Chức năng	Bôi trơn, hấp thu lực, nuôi dưỡng sụn khớp
Thể tích trung bình	Khoảng 2–4 ml trong khớp gối khỏe mạnh

Thành phần cấu tạo và tính chất vật lý của dịch khớp

Dịch khớp gồm hai nhóm thành phần chính: thành phần vô cơ (chủ yếu là nước, ion, khoáng chất) và thành phần hữu cơ (chủ yếu là protein, glycoprotein, acid hyaluronic, tế bào). Sự kết hợp giữa các thành phần này tạo nên độ nhớt và khả năng đàn hồi đặc trưng của dịch khớp. Nguồn gốc chính của dịch khớp là huyết tương, tuy nhiên trong quá trình lọc qua màng hoạt dịch, nó được biến đổi về thành phần do sự tham gia của tế bào synoviocytes.

Trong đó, acid hyaluronic do tế bào loại B của màng hoạt dịch tiết ra là yếu tố quyết định độ nhớt. Phân tử này là polysaccharide có trọng lượng phân tử lớn ($10^6 – 10^7$ Da), có khả năng giữ nước và tạo tính đàn hồi cao. Khi chịu lực nén, acid hyaluronic giúp dịch khớp trở nên dẻo hơn, giúp hấp thụ lực, bảo vệ sụn và xương dưới sụn.

Ngoài acid hyaluronic, dịch khớp còn chứa các protein như albumin, globulin và lubricin – chất bôi trơn sinh học giúp giảm ma sát ở mức tế bào. Dịch khớp bình thường gần như không có tế bào viêm (dưới 200 tế bào/mm³). Khi có viêm, số lượng tế bào tăng mạnh, thường là bạch cầu đa nhân trung tính.

• Protein: 1–3 g/dL (bình thường); tăng khi viêm hoặc thoái hóa.
• Glucose: gần bằng nồng độ huyết tương, giảm trong nhiễm khuẩn.
• Độ nhớt: cao, giảm trong bệnh lý viêm do giảm acid hyaluronic.
• pH: khoảng 7,4; có thể giảm xuống 6,5 trong viêm khớp.

Các tính chất vật lý quan trọng của dịch khớp được thể hiện trong bảng dưới đây:

Tính chất	Giá trị bình thường	Thay đổi bệnh lý
Độ nhớt	2–4 Pa·s	Giảm khi có viêm, tăng protein hoặc thoái hóa
pH	7,4 ± 0,2	Giảm trong viêm khớp hoặc nhiễm khuẩn
Số lượng tế bào	< 200/mm³	> 2.000/mm³ khi viêm; > 50.000/mm³ khi nhiễm khuẩn
Protein	1–3 g/dL	Tăng rõ trong viêm hoặc thoái hóa mạn tính

Chức năng sinh lý và vai trò trong cơ học khớp

Dịch khớp có ba chức năng chính: bôi trơn, dinh dưỡng và hấp thụ lực. Trong quá trình vận động, dịch khớp lan tỏa đều trên bề mặt sụn, tạo một màng nhớt mỏng làm giảm ma sát giữa hai bề mặt sụn trơn nhẵn. Hệ số ma sát giữa các mặt khớp được duy trì ở mức cực thấp (~0,01), thấp hơn nhiều so với ma sát giữa các bề mặt kim loại được bôi dầu.

Dịch khớp cung cấp dưỡng chất cho sụn khớp thông qua quá trình khuếch tán, do sụn không có mạch máu trực tiếp. Các chất dinh dưỡng chủ yếu được khuếch tán gồm glucose, oxy và ion cần thiết cho chuyển hóa tế bào sụn. Khi khớp chuyển động, áp lực cơ học giúp “bơm” dịch khớp ra vào mô sụn, tạo nên chu trình trao đổi chất tự nhiên giúp duy trì sức khỏe của khớp.

Dịch khớp còn hoạt động như một bộ “giảm xóc sinh học”. Khi chịu tải trọng đột ngột, dịch khớp phân bố áp lực đều, giảm chấn và bảo vệ cấu trúc khớp. Khi khớp gối chịu lực gấp 3–5 lần trọng lượng cơ thể (ví dụ khi chạy hoặc nhảy), dịch khớp đảm bảo áp lực không tập trung vào một điểm mà được phân tán đều khắp bề mặt khớp.

• Bôi trơn: Giảm ma sát khi khớp vận động, nhờ kết hợp giữa lubricin và acid hyaluronic.
• Dinh dưỡng: Cung cấp glucose, ion, oxy cho sụn khớp không mạch máu.
• Giảm chấn: Phân tán lực cơ học, bảo vệ cấu trúc sụn và xương.

Phân loại trạng thái dịch khớp và biến đổi bệnh lý

Dịch khớp bình thường trong suốt, không màu hoặc hơi vàng nhạt, có độ nhớt cao và không đông. Khi bệnh lý xảy ra, dịch khớp có thể thay đổi về màu sắc, độ đục, độ nhớt và thành phần tế bào. Dựa vào tính chất, dịch khớp được phân loại theo các trạng thái lâm sàng chính sau:

• Dịch không viêm: Trong suốt, độ nhớt cao, ít tế bào; thường gặp trong thoái hóa khớp hoặc sau chấn thương nhẹ.
• Dịch viêm: Đục, độ nhớt thấp, số tế bào tăng (2.000–50.000/mm³); gặp trong viêm khớp dạng thấp, gout hoặc lupus.
• Dịch nhiễm khuẩn: Đục đậm, mủ, có vi khuẩn; bạch cầu tăng rất cao (>50.000/mm³); cần can thiệp khẩn cấp.
• Dịch chứa tinh thể: Xuất hiện tinh thể urat (bệnh gout) hoặc calcium pyrophosphate (bệnh CPPD).

Bảng so sánh một số dạng dịch khớp thường gặp:

Loại dịch	Màu sắc	Độ nhớt	Số tế bào/mm³	Ví dụ bệnh lý
Không viêm	Trong, vàng nhạt	Cao	< 2.000	Thoái hóa khớp
Viêm	Đục nhẹ	Thấp	2.000–50.000	Viêm khớp dạng thấp
Nhiễm khuẩn	Đục, có mủ	Rất thấp	> 50.000	Viêm khớp nhiễm khuẩn
Có tinh thể	Đục	Thay đổi	Thường > 10.000	Gout, bệnh CPPD

Những thay đổi này giúp bác sĩ định hướng chẩn đoán nhanh chóng và đưa ra hướng điều trị phù hợp, từ sử dụng thuốc kháng viêm, kháng sinh đến dẫn lưu dịch hoặc tiêm corticoid nội khớp.

Phương pháp thu thập và phân tích dịch khớp

Phương pháp tiêu chuẩn để thu thập dịch khớp là chọc hút dịch khớp (arthrocentesis). Thủ thuật này được thực hiện bằng kim vô khuẩn, thường dưới hướng dẫn của siêu âm để đảm bảo chính xác và tránh tổn thương mô lân cận. Mục tiêu là lấy mẫu dịch trong khoang khớp nhằm mục đích chẩn đoán hoặc điều trị (ví dụ, hút bớt dịch khi tràn nhiều để giảm áp lực). Trong lâm sàng, thủ thuật này thường được tiến hành ở khớp gối, cổ tay, hoặc khớp cổ chân – nơi dễ tiếp cận nhất.

Sau khi lấy mẫu, dịch khớp được chia thành nhiều phần để phân tích ở các khía cạnh khác nhau:

• Phân tích đại thể: Quan sát màu sắc, độ trong, độ nhớt và khả năng tạo sợi (string test).
• Phân tích tế bào học: Đếm số lượng tế bào bạch cầu, xác định tỷ lệ lympho và bạch cầu đa nhân.
• Phân tích hóa sinh: Đo nồng độ protein, glucose, acid uric, lactate và pH.
• Phân tích vi sinh: Nhuộm Gram, nuôi cấy để phát hiện vi khuẩn hoặc nấm.
• Phân tích tinh thể: Kiểm tra dưới kính hiển vi phân cực để tìm tinh thể urat hoặc calcium pyrophosphate.

Phương pháp hiện đại còn bao gồm các kỹ thuật phân tích sinh học tiên tiến như proteomics, metabolomics và phân tích cytokine nhằm xác định các dấu ấn sinh học (biomarkers) liên quan đến viêm hoặc thoái hóa khớp. Ví dụ, nồng độ interleukin-1β (IL-1β), tumor necrosis factor-α (TNF-α) hay matrix metalloproteinases (MMPs) trong dịch khớp tăng cao trong các bệnh viêm khớp dạng thấp hoặc thoái hóa tiến triển. ([NCBI](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7715651/))

Bảng dưới đây mô tả các chỉ tiêu xét nghiệm cơ bản thường dùng:

Nhóm xét nghiệm	Thông số đo	Giá trị bình thường	Ý nghĩa bất thường
Đại thể	Màu sắc, độ đục, độ nhớt	Trong, vàng nhạt, nhớt cao	Đục, nhớt thấp → viêm hoặc nhiễm khuẩn
Tế bào	Bạch cầu (WBC/mm³)	< 200	> 2.000 → viêm; > 50.000 → nhiễm khuẩn
Hóa sinh	Protein, glucose, lactate	Protein 1–3 g/dL; glucose ≈ huyết tương	Protein tăng, glucose giảm → nhiễm trùng
Tinh thể	Urat, pyrophosphate	Không có	Phát hiện → Gout hoặc CPPD
Vi sinh	Nhuộm Gram, nuôi cấy	Âm tính	Dương tính → Viêm khớp nhiễm khuẩn

Ứng dụng lâm sàng và chẩn đoán bệnh khớp

Phân tích dịch khớp có vai trò then chốt trong chẩn đoán phân biệt giữa các dạng viêm khớp khác nhau. Thông qua việc so sánh các chỉ số, bác sĩ có thể xác định được nguồn gốc bệnh lý – do cơ chế miễn dịch, chuyển hóa, nhiễm khuẩn hay thoái hóa.

Ví dụ, trong viêm khớp dạng thấp (rheumatoid arthritis), dịch khớp thường có màu vàng đục, độ nhớt thấp, bạch cầu tăng 5.000–50.000/mm³, chủ yếu là bạch cầu đa nhân. Nồng độ cytokine như IL-6 và TNF-α tăng cao, và có thể phát hiện yếu tố dạng thấp (RF) trong huyết thanh. Trong khi đó, bệnh gout cho thấy sự hiện diện của tinh thể urat hình kim trong dịch khớp, quan sát được bằng kính hiển vi phân cực, cùng với pH hơi giảm do tăng acid uric.

Ở viêm khớp nhiễm khuẩn (septic arthritis), dịch khớp thường có dạng mủ, rất đục, có mùi, bạch cầu > 50.000/mm³ và glucose giảm rõ rệt so với huyết tương. Kết quả nhuộm Gram và nuôi cấy dương tính giúp xác định loại vi khuẩn gây bệnh.

Ngoài ra, dịch khớp còn được sử dụng để theo dõi điều trị. Sự giảm số lượng tế bào viêm, giảm nồng độ protein và bình thường hóa độ nhớt là dấu hiệu cho thấy phản ứng điều trị hiệu quả. Các xét nghiệm định lượng cytokine còn hỗ trợ đánh giá mức độ đáp ứng của bệnh nhân với thuốc sinh học (biologic agents) trong điều trị viêm khớp tự miễn.

• Gout → tinh thể urat hình kim, âm cực dưới kính phân cực.
• CPPD (bệnh giả gout) → tinh thể hình thoi, bắt sáng dương cực.
• Thoái hóa khớp → dịch trong, ít tế bào, hyaluronic acid giảm.
• Viêm khớp nhiễm khuẩn → bạch cầu đa nhân cao, nuôi cấy dương tính.

Bảng sau tóm tắt các đặc điểm lâm sàng đặc trưng:

Bệnh lý	Màu dịch	Độ nhớt	Bạch cầu/mm³	Đặc điểm nổi bật
Thoái hóa khớp	Vàng nhạt, trong	Cao	< 2.000	Không viêm, acid hyaluronic giảm
Viêm khớp dạng thấp	Đục vàng	Thấp	5.000–50.000	Bạch cầu đa nhân, tăng cytokine
Gout	Đục	Thay đổi	10.000–70.000	Có tinh thể urat hình kim
Viêm khớp nhiễm khuẩn	Đục đậm hoặc mủ	Rất thấp	> 50.000	Vi khuẩn dương tính khi nuôi cấy

Giới hạn, thách thức và hướng phát triển tương lai

Phân tích dịch khớp hiện nay vẫn mang tính xâm lấn, đòi hỏi chọc hút trực tiếp và có nguy cơ biến chứng như đau, nhiễm trùng hoặc chảy máu khớp. Hơn nữa, các chỉ số trong dịch khớp có thể thay đổi theo vị trí khớp, giai đoạn bệnh và yếu tố cá nhân (tuổi, giới, bệnh toàn thân), gây khó khăn trong việc chuẩn hóa giá trị tham chiếu.

Một thách thức lớn khác là thời gian phân tích: dịch khớp cần được xét nghiệm trong vòng 1–2 giờ sau khi lấy mẫu để đảm bảo tính ổn định của tế bào và protein. Việc chậm trễ có thể dẫn đến phá hủy cấu trúc hyaluronic acid và biến đổi nồng độ các chất sinh học.

Các hướng phát triển mới trong nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng công nghệ sinh học phân tử và trí tuệ nhân tạo để phân tích mẫu dịch khớp nhanh, chính xác hơn. Công nghệ proteomics giúp phát hiện hàng trăm protein trong một mẫu nhỏ, từ đó xác định các dấu ấn sinh học đặc trưng cho từng loại bệnh khớp. Song song, các thiết bị microfluidic (vi cảm biến sinh học) đang được phát triển để theo dõi thay đổi dịch khớp theo thời gian thực mà không cần chọc hút liên tục. ([ScienceDirect](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616122000624))

Một hướng tiềm năng khác là sử dụng mô hình mô phỏng cơ học và sinh học (biomechanical-simulation models) để ước tính tính chất của dịch khớp thông qua dữ liệu hình ảnh MRI hoặc siêu âm cộng hưởng. Nhờ mô hình học tính toán, các thông số như độ nhớt, độ đàn hồi hoặc áp suất khớp có thể được suy luận mà không cần can thiệp trực tiếp.

Trong tương lai, sự kết hợp giữa dữ liệu xét nghiệm dịch khớp, chẩn đoán hình ảnh và thuật toán học máy hứa hẹn sẽ mở ra nền y học dự đoán – cho phép phát hiện sớm các bệnh khớp trước khi tổn thương sụn và xương xảy ra.

Tài liệu tham khảo

1. Juneja P. “Anatomy, Joints.” NCBI Bookshelf. NCBI.
2. “Synovial Fluid Analysis.” Cleveland Clinic. Cleveland Clinic.
3. “The Role of Synovial Fluid in Joint Health and Disease.” PMC. NCBI PMC.
4. “Proteomic profiling of synovial fluid.” ScienceDirect. ScienceDirect.
5. “Joint Aspiration and Injection.” Mayo Clinic. Mayo Clinic.
6. “Synovial fluid biomarkers for osteoarthritis.” SpringerLink. SpringerLink.
7. “Arthrocentesis Procedure.” Johns Hopkins Medicine. Hopkins Medicine.
8. “Cytokine Profiles in Synovial Fluid.” PubMed. PubMed.
9. “Biomarker discovery from synovial fluid in arthritis.” Frontiers in Immunology. Frontiers.
10. “Joint Fluid Analysis in Rheumatic Diseases.” Medscape. Medscape.