2017年7月1日,在解放军第309医院举办的骨质疏松规范诊疗学习班上,邓廉夫教授介绍了骨质疏松的基础研究进展,揭开了骨量丢失的秘密。
骨的形成方式主要有三种:骨塑建、骨重建、骨改建。
骨塑建(modeling)
主要发生在生长期,18岁之前骨生长发育与适应阶段。在此期间,骨的构筑和体积、形状可发生改变。
骨重建(reconstructure)
骨重建是指骨损伤后骨结构和完整性修复过程。此过程是骨塑建和骨重建的连动过程。
骨折后,骨折局部形成血肿。血肿形成后,大量基质干细胞迁移至血肿内。血肿内含有骨生长调节因子,在调节因子作用下,基质干细胞向有利于成骨的方向分化,形成纤维软骨。一定时期后,血管侵入,纤维软骨骨痂逐渐被骨性软骨骨痂替代,形成庞大的骨性骨痂。骨性骨痂通过骨塑建,恢复成正常生理状态下的骨组织。
骨改建(remodeling)
骨改建是在已有骨组织基础上移除旧的骨组织,移除部位形成骨陷窝,随后在骨陷窝形成新的骨组织。骨组织陈旧以后,破骨细胞附着在骨表面进行破骨,之后由成骨细胞进行成骨。成人骨吸收时相约2-4周;成骨过程首先形成有机成分——主要为Ⅰ型胶原。有机成分形成约75%时,开始钙化。皮质骨和松质骨钙化时间分别约90和130天。当骨转换过程一旦发生失偶联,形成的骨组织少于被吸收的骨组织就会发生骨量丢失。
成骨细胞与破骨细胞的偶联机制
在骨吸收过程中,成骨细胞分泌两种调节因子:核因子κB受体活化因子配体(RANKL)和骨保护素(OPG)。RANKL与破骨细胞表面RANK结合后,激活造血干细胞中的单核巨噬细胞,被激活后的单核巨噬细胞最终演变为破骨细胞。同时OPG作为诱骗受体与RANK结合,从而抑制破骨细胞生成。这一RANKL-RANK-OPG信号系统调节成骨细胞和破骨细胞动态平衡的观点在近几年发生了一些改变。
骨细胞是骨改建的主要调解者
骨细胞作为内分泌细胞生成局部调节因子,调控局部骨基质矿化和机体的钙磷代谢平衡,参与集体能量代谢。
有研究表明:对破骨细胞产生影响的RANKL几乎都来自于骨细胞而非成骨细胞。骨细胞产生的骨硬化蛋白则抑制骨形成。
破骨细胞骨吸收作用
成熟的破骨细胞的包膜极化,相对骨表面的胞膜形成皱褶缘。皱褶缘上富含质子泵(VP)与转运体。皱褶缘产生的酸性微环境导致骨基质的无机成分去矿化。无机成分被溶解后,有机成分暴露,并在蛋白质酶的作用下被去除。在降解和吸收过程中,由富含丝状肌动蛋白的环状黏附结构组成的密封区,封闭破骨细胞和骨表面的接触区域,形成骨吸收区。
影响破骨细胞骨吸收的因素
破骨细胞只能吸收其可识别的骨组织。影响破骨细胞识别的因素主要有:骨基质表面的Ca2水平和I型胶原蛋白。当骨质的组分改变时,破骨细胞无法识别则不能吸收骨组织。
骨改建是一个复杂的生物学过程。在这过程中,破骨细胞完成骨的吸收功能、成骨细胞主导骨的形成功能,二者生成及活性的协调对维持骨骼结构完整起到重要作用。近年研究表明,骨细胞在骨改建中也具有关键作用。对骨质疏松机制不断深入的研究,能够对于临床中骨代谢疾病防治提供策略。