目的：骨關節炎的發作及其初始進展的特征在于軟骨基質退化以及軟骨下/軟骨串擾改變。老年患者經常患有蛋白質營養不良，導致生長激素軸的重大改變，包括較低的全身和局部IGF-I產生，稱為軟骨和骨穩態的主要合成代謝劑。我們假設蛋白質營養不良可能會影響軟骨和軟骨下骨，并可能導致骨關節炎的發展。此外，我們評估了必需氨基酸補充劑是否可以恢復生長軸并逆轉這些潛在的有害影響。

方法：為了解決這個問題，將成熟的Sprague Dawley大鼠（6個月大）配對喂食chow飲食（NP，15%酪蛋白，1組）或等熱量低蛋白飲食（LP，2.5%酪蛋白，2組）12周。在此之后，接受LP治療的兩組中的一組接受必需氨基酸補充（LP + EAA，2.5%+ 5%酪蛋白）治療。所有動物都被，并在方案開始后24周收集股骨。使用造影劑的相差顯微計算機斷層掃描可以測定小梁骨和皮質軟骨下骨（SB）形態測量參數以及透明和鈣化軟骨厚度，并估計兩者的髁突蛋白聚糖含量。使用生物壓痕儀設備（Piuma，Optics 11，Nederland）進行壓痕，可以在根據其與大鼠行走相關的關節機械載荷模式選擇的每個髁突的三個壓痕區域中確定軟骨材料水平屬性（楊氏模量，壓痕力）。

結果：正如預期的那樣，LP飲食12周后全身IGF-I降低（-45%，p<.001），并且與SB小梁質量和礦物質密度降低有關（分別為-30%和-3%，p<.001）。盡管內側髁突軟骨沒有形態學變化，但透明軟骨的生物力學特性受損。在每個研究區中，獨立于與大鼠行走相關的關節機械載荷模式，在?20~?45%（p<.001）和?10~?30%（p<.001）的范圍內，達到25 μm深度所需的彈性模量和壓痕力分別減小。通過兩個髁突的微計算機斷層掃描估計蛋白聚糖含量未被LP飲食改變。監管局補充從4周的治療中恢復了IGF-I全身水平。EEA補充劑*正常化SB骨和軟骨質量的改變，而不會改變軟骨蛋白聚糖含量。

結論：我們認為，蛋白質營養不良引起的生長發育軸改變會改變軟骨質量，并可能誘發骨關節炎。潛在的機制仍然未知;我們沒有發現任何與LP飲食相關的軟骨蛋白聚糖含量的重大改變，因此有必要進行額外的組織學研究來證明輕微的改變或膠原蛋白的改變。此外，監管局補充程序會扭轉這些更改。由于蛋白質營養不良在老年人中很常見，這種機制可能與人類有關，也可能與必需氨基酸補充劑的營養干預有關。