2017年7月1日,在解放軍第309醫(yī)院舉辦的骨質(zhì)疏松規(guī)范診療學習班上,鄧廉夫教授介紹了骨質(zhì)疏松的基礎(chǔ)研究進展,揭開了骨量丟失的秘密。
骨的形成方式主要有三種:骨塑建、骨重建、骨改建。
骨塑建(modeling)
主要發(fā)生在生長期,18歲之前骨生長發(fā)育與適應(yīng)階段。在此期間,骨的構(gòu)筑和體積、形狀可發(fā)生改變。
骨重建(reconstructure)
骨重建是指骨損傷后骨結(jié)構(gòu)和完整性修復(fù)過程。此過程是骨塑建和骨重建的連動過程。
骨折后,骨折局部形成血腫。血腫形成后,大量基質(zhì)干細胞遷移至血腫內(nèi)。血腫內(nèi)含有骨生長調(diào)節(jié)因子,在調(diào)節(jié)因子作用下,基質(zhì)干細胞向有利于成骨的方向分化,形成纖維軟骨。一定時期后,血管侵入,纖維軟骨骨痂逐漸被骨性軟骨骨痂替代,形成龐大的骨性骨痂。骨性骨痂通過骨塑建,恢復(fù)成正常生理狀態(tài)下的骨組織。
骨改建(remodeling)
骨改建是在已有骨組織基礎(chǔ)上移除舊的骨組織,移除部位形成骨陷窩,隨后在骨陷窩形成新的骨組織。骨組織陳舊以后,破骨細胞附著在骨表面進行破骨,之后由成骨細胞進行成骨。成人骨吸收時相約2-4周;成骨過程首先形成有機成分——主要為Ⅰ型膠原。有機成分形成約75%時,開始鈣化。皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨鈣化時間分別約90和130天。當骨轉(zhuǎn)換過程一旦發(fā)生失偶聯(lián),形成的骨組織少于被吸收的骨組織就會發(fā)生骨量丟失。
成骨細胞與破骨細胞的偶聯(lián)機制
在骨吸收過程中,成骨細胞分泌兩種調(diào)節(jié)因子:核因子κB受體活化因子配體(RANKL)和骨保護素(OPG)。RANKL與破骨細胞表面RANK結(jié)合后,激活造血干細胞中的單核巨噬細胞,被激活后的單核巨噬細胞最終演變?yōu)槠乒羌毎?。同時OPG作為誘騙受體與RANK結(jié)合,從而抑制破骨細胞生成。這一RANKL-RANK-OPG信號系統(tǒng)調(diào)節(jié)成骨細胞和破骨細胞動態(tài)平衡的觀點在近幾年發(fā)生了一些改變。
骨細胞是骨改建的主要調(diào)解者
骨細胞作為內(nèi)分泌細胞生成局部調(diào)節(jié)因子,調(diào)控局部骨基質(zhì)礦化和機體的鈣磷代謝平衡,參與集體能量代謝。
有研究表明:對破骨細胞產(chǎn)生影響的RANKL幾乎都來自于骨細胞而非成骨細胞。骨細胞產(chǎn)生的骨硬化蛋白則抑制骨形成。
破骨細胞骨吸收作用
成熟的破骨細胞的包膜極化,相對骨表面的胞膜形成皺褶緣。皺褶緣上富含質(zhì)子泵(VP)與轉(zhuǎn)運體。皺褶緣產(chǎn)生的酸性微環(huán)境導致骨基質(zhì)的無機成分去礦化。無機成分被溶解后,有機成分暴露,并在蛋白質(zhì)酶的作用下被去除。在降解和吸收過程中,由富含絲狀肌動蛋白的環(huán)狀黏附結(jié)構(gòu)組成的密封區(qū),封閉破骨細胞和骨表面的接觸區(qū)域,形成骨吸收區(qū)。
影響破骨細胞骨吸收的因素
破骨細胞只能吸收其可識別的骨組織。影響破骨細胞識別的因素主要有:骨基質(zhì)表面的Ca2水平和I型膠原蛋白。當骨質(zhì)的組分改變時,破骨細胞無法識別則不能吸收骨組織。
骨改建是一個復(fù)雜的生物學過程。在這過程中,破骨細胞完成骨的吸收功能、成骨細胞主導骨的形成功能,二者生成及活性的協(xié)調(diào)對維持骨骼結(jié)構(gòu)完整起到重要作用。近年研究表明,骨細胞在骨改建中也具有關(guān)鍵作用。對骨質(zhì)疏松機制不斷深入的研究,能夠?qū)τ谂R床中骨代謝疾病防治提供策略。