膝關節(jié)炎又被稱為退行性骨關節(jié)疾病，是指關節(jié)的退變、磨損，同時引起關節(jié)軟骨的變薄、破壞。骨性關節(jié)炎也被認為是一種涉及軟骨、關節(jié)腔內(nèi)層、韌帶以及軟骨下骨的全關節(jié)疾病。該病的遺傳學機制難以明確，但遺傳仍是骨性關節(jié)炎已確診患者的重要考慮因素。

軟骨中的蛋白質(zhì)編碼基因扮演著重要的角色。當這些基因發(fā)生突變時或者基因組成發(fā)生改變時，產(chǎn)生嚴重骨性關節(jié)炎的幾率就會增加。一些其他的基因，尤其是存在于髖關節(jié)周圍軟骨中的基因，發(fā)展出了抗突變的保護功能。徹底地減輕了骨性關節(jié)炎癥狀的嚴重程度。

軟骨中的代謝過程不僅僅發(fā)生于軟骨細胞中，也能在滑膜液中進行。兩者之間一直處于一種平衡狀態(tài)。如果細胞外的軟骨遭到破壞，遺傳因素或許可以改變這種平衡。其結果是患者發(fā)生嚴重的骨性關節(jié)炎。雌激素是一種負責信號傳輸?shù)幕颉Ｔ摶蛟谏眢w的很多細胞中都有表達，包括軟骨中的軟骨細胞。研究顯示雌激素水平遞減的女性其骨性關節(jié)炎癥狀的嚴重程度逐漸增加。這可以用來解釋為什么女性患病更普遍以及就性別而言病情偏重。

在很長的一段時間里，兩者之間的聯(lián)系對于醫(yī)療人員一直是一個挑戰(zhàn)。在疾病形成的過程中，其本身的基因構成是復雜的。研究很難就遺傳如何影響骨性關節(jié)炎的風險給出一個明確的報告。線粒體已經(jīng)處于骨性關節(jié)炎檢測的中心位置。線粒體DNA有時會經(jīng)受一些變化，這些變化會反過來影響骨性關節(jié)炎中的軟骨細胞。骨性關節(jié)炎中的軟骨細胞修復線粒體DNA的能力非常有限。這就成為了骨性關節(jié)炎進展過程中的一個嚴重的危險因素。遺傳有該基因構成的患者在其他環(huán)境因素，比如體重，控制良好的情況下，其病情也會很嚴重。

在基因方面，通過研究家族病史、雙胞胎研究以及探索罕見的遺傳病例，骨性關節(jié)炎的證據(jù)受到了影響。根據(jù)雙胞胎研究，39%-65%女性患有手和膝關節(jié)骨性關節(jié)炎，60%患有髖關節(jié)骨性關節(jié)炎，而70%患有脊柱的骨性關節(jié)炎。這些評估顯示50%的骨性關節(jié)炎來自于遺傳。

新型研究顯示等位基因能夠引起骨性關節(jié)炎。其數(shù)量相當巨大，我們可以據(jù)此得出與之相關的結論：高風險的等位基因依賴于性別、種族和病骨部位。

上述的一些高風險等位基因包含于或者鄰近RUNX2和CHST11。基因CHST11影響軟骨的蛋白多糖(軟骨中發(fā)現(xiàn)的一種蛋白質(zhì)，可隨糖化學物質(zhì)發(fā)生改變)，研究蛋白多糖的改變是完善骨性關節(jié)炎新療法的一個活躍領域。

另一個基因，PTHLH，是最近創(chuàng)立的以甲狀旁腺激素為基礎的骨質(zhì)疏松癥治療方法的依據(jù)。研究表明，影響基因的表達很可能是骨性關節(jié)炎起致病作用的主要途徑之一。表觀遺傳學機制，例如DNA甲基化，同樣會導致骨性關節(jié)炎的患病風險。