骨质疏松症是一种全身性骨骼疾病，以骨量减少和骨骼结构整体受损为特征。Theron实质上是疾病在解剖病理标准上的定义，它赋予骨骼以脆弱的特殊特征，如使骨骼即使在轻微创伤后也容易发生骨折。
由于目前的感觉测量方法，即使在没有症状和骨折的情况下，也可以诊断出骨骼脆性。骨质疏松症是一种会增加骨折风险的疾病，但它本身并不构成疾病定义的必要条件，骨质疏松症可以在完全没有症状的情况下长期发展，在某些情况下甚至可以终身发展。
美国FDA已批准脉冲电磁场（PEMF）作为一种安全有效的骨不连的治疗方法。尽管其在临床上得到了应用，但电磁刺激骨骼的作用机制一直难以捉摸。最近，细胞膜受体已被确定为PEMF的作用部位，并为临床使用提供了机理依据。本综述强调细胞对PEMF反应的关键过程如下。(1)通过A2A和A3腺苷细胞膜受体进行信号转导；(2)对结构和信号细胞外基质(ECM)成分的合成产生剂量反应效应。通过这些作用，PEMF可以增加骨和软骨的结构完整性ECM的结构完整性，增强增强修复，并改变信号细胞因子的稳态平衡，产生抗炎作用。PEMFs对骨和软骨基质产生促合成作用，对关节环境中炎症的分解作用产生软骨保护作用。了解PEMF膜靶点和所涉及的特定细胞内途径，最终达到合成ECM蛋白和减少炎症细胞因子的目的，应增强对PEMF临床应用的信心，并确定可能受PEMF暴露影响的临床条件。
肌肉骨骼系统对其物理化学环境的反应非常灵敏。骨和软骨细胞通过改变其表型和表达一系列信号和结构分子，特别是导致细胞外基质(ECM)组织和相关生物力学特性的改变，对机械应力、液体流动、pH值和pO2的变化作出反应。对机械应力的反应也许是最好的认识和直观明显的骨骼环境条件，促进了对变化的生物力学和环境要求的适应和建模，也许是通过中间应变相关的信号事件。除了机械应力外，骨骼组织，包括骨和软骨，都表现出对电和电磁刺激的精致敏感。
骨骼细胞对脉冲电磁场(PEMF)的反应已被利用于治疗性装置，该装置将组织暴露于适当配置的场中，以刺激ECM合成，用于骨和软骨修复。本综述强调了细胞对PEMF反应的关键过程如下。(1)通过细胞膜腺苷受体(ARs)进行信号转导，(2)骨诱导通路的激活，(3)骨骼ECM的合成，包括结构和信号分子。这些作用在生理上反映在骨中，如骨折、截骨、非融合和关节的愈合，如关节炎中软骨损伤的调节和分解代谢和炎症细胞因子的减少。了解细胞对PEMF的反应将为临床研究提供参考，可能会指出需要进一步研究的关键问题，并在促进骨和软骨修复、组织工程和修复模式下的再生以及阻滞关节炎的炎症方面具有重要意义。了解PEMFs的活性途径，为其临床应用提供坚实的机理基础。
有强有力的证据支持腺苷及其受体在骨稳态和骨骼病理中的作用，包括骨质疏松和关节炎4此外，腺苷通过A2A受体作用，抑制破骨细胞分化，增加骨缺损中新骨形成的速度5A2A信号还促进Wnt/β-catenin通路调节骨形成6。
虽然PEMF的跨膜信号识别过程还不完全清楚，但Varani等人报道了PEMF与细胞膜相互作用的具体机制7。他们首次发现ARs是PEMF刺激炎症细胞的主要靶点；ARs在炎症过程的调控中起着举足轻重的作用，具有促炎和抗炎的作用8，已经证明PEMF暴露会诱导软骨细胞、滑膜细胞和成骨细胞8细胞膜上的A2A和A3 AR密度明显增加（图1）。值得注意的是，A1和A2B受体不受相同的暴露条件的影响。此外，在特异性A2A受体激动剂的存在下，PEMF暴露与激动剂协同作用，并诱导细胞内环腺苷单磷酸（cAMP）水平显著增加。相反，特异性A2A受体拮抗剂的存在阻断了激动剂和PEMF刺激的作用，表明PEMFs特异性地通过激活A2A ARs起作用，具有类似药理机制。PEMF对A2A和A3 ARs的激动剂活性特别相关，因为它能抑制NF-kB通路，而NF-kB通路是基质金属蛋白酶和几种参与对炎症反应的基因表达的关键调控因子9 Cohen等10在体内表明，实验性A2A激动剂药物能减少膝关节化脓性关节炎兔模型的软骨损伤。这些观察形成了应用PEMF保护关节软骨免受关节炎症分解作用的基础，后面将详细讨论。
尽管在临床上得到了应用，但电磁刺激骨骼的作用机制一直难以捉摸，PEMF一直被视为一个"黑匣子"。在过去的25年里，研究成功地将细胞膜受体和骨诱导通路确定为PEMF的作用部位，并为临床使用提供了机理依据。了解PEMF膜靶点以及所涉及的特定细胞内和细胞外途径，最终实现ECM蛋白的合成和炎症细胞因子的减少，应能增强临床使用PEMF的信心，并确定可能受PEMF暴露影响的临床疾病。
PEMF治疗的生物效应和对骨骼系统的有利影响是骨科界在国际上进行的显著研究工作的结果。它们引起了其他医学专业的极大兴趣，如伤口和肌腱愈合、风湿病学和神经病学等，它们可能会利用在骨和软骨治疗方面开发的经验。
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