膝骨性关节炎的生化学的变化：
一般认为，关节软骨由多糖，胶原，水构成。但是，当膝发生骨性关节炎时，关节软骨胶原网状结构松懈，含水的能力提高。因此，膝骨性关节炎关节软骨内的水份含量增加。但是，蛋白多糖结合体的减少，蛋白多糖从软骨施放出来的能力减弱，软骨胶原大半，是2型胶原，全部胶原的量与正常没有变化。
其它的胶原还有3型、9型、7 型、6型等，只占胶原蛋白的5-10%，因此，称为"小胶原"。胶原纤维和蛋白多糖结合使网状结构稳定，对关节软骨是非常重要的。人们对关节软骨不大理解，当您打开鸡或猪的关节时，关节内有一种滑溜溜的东西，颜色是白色 ，这叫是"关节软骨"。
蛋白多糖能够自由的出入关节软骨，当关节负重时，蛋白多糖进入其关节软骨 ;而当关节不负重时，蛋白多糖又从关节软骨内跑出来，聚集在关节腔内，成为正常的"关节液"。所以，人的关节才不会有骨与骨之间相碰撞，其原因就在于关节软骨及蛋白多糖。关节软骨内不含钙，因此，X线拍片不显影。关节软骨没有血管及血液供应，所以，关节软骨一旦破坏，就永远不会修复。
关节软骨的变化与软骨变化的同时，软骨细胞的聚集形成骨性关节炎进一步发展，软骨减少，在负重部， 软骨龟裂--破坏--骨露出--骨的硬化--象牙露出，骨内形成囊肿，关节周边骨刺形成，称为"增生性关节炎" 这种增生如果发生在膑骨关节，称为"髌骨关节症"或"髌骨软化症"。 滑膜称细肉状，充血性的活动性滑膜，有邹折，圆形;病理观察，淋巴球，浆细胞侵溶，病情进一步发展，关节囊肥大，滑膜下的组织纤维化，有时有碎骨片，关节游离体。关节间隙狭窄的一侧，半月板常被压碎。
