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最新进展戎殳袁伟杰骨重建与能量代谢

上海交通医院肾内科戎殳袁伟杰

骨骼是一个动态活性组织,通过持续性重塑来维持其矿化平衡及自身的结构完整。在骨重塑过程中,骨骼能协调成骨细胞、骨细胞和破骨细胞之间的活性,保持着骨重塑过程的动态耦联平衡,其中成骨细胞和破骨细胞起关键作用。由于骨组织破坏以及随后骨形成均需要能量消耗,故己有学者提出骨重建与能量代谢共调节假说,但其机制尚未阐明。

一、骨骼也属“内分泌器官”

既往认为,骨骼属于“惰性器官”,是支撑机体的基本结构,与骨骼肌共同完成机体的运动功能,并参与钙磷代谢。近年研究发现,骨骼也是具有生物活性的组织,能合成和分泌如骨调节蛋白、生长因子、脂肪因子、炎症因子和心血管活性多肽等多种生物活性的物质,以旁/自分泌方式调节骨骼系统的发育和代谢。更有意义的是,其分泌的多种生物活性物质通过循环系统以远距分泌的方式调节机体远隔器官组织的代谢和功能,参与多器官功能稳态的维持。如分泌瘦素、骨钙素及骨保护素等多种维持糖、脂代谢稳态的活性因子,参与维持机体能量代谢。因此,骨骼也可被称为是机体内活跃的“内分泌器官”之一。

二、瘦素是联系骨重建与能量代谢的重要候选激素

瘦素是在脊椎动物骨骼进化过程中产生的、脂肪细胞来源的激素,有抑制食欲、促进能量消耗的作用,在脂肪组织中通过自分泌方式促进三酰甘油分解,抑制脂肪酸合成酶表达,最终抑制脂肪合成。也可通过增加能量消耗介导乙酸辅酶A羧化酶基因的表达,直接抑制脂肪生成。研究发现瘦素是一种强有力的抑制骨量增加的因子,并且影响骨量的瘦素信号阈值低于影响食欲和能量消耗的阈值。

瘦素受体在下丘脑广泛表达,尤其在下丘脑腹内侧核神经元(VMH)和下丘脑弓状核的神经元分布更显著,而下丘脑是中枢调控大多数内环境稳定功能的主要区域。研究显示VMH神经元是瘦素敏感的抑制骨形成的神经元,这恰与脑源性5-羟色胺的分布一致。瘦素可能通过调节脑源性5-羟色胺而间接影响骨代谢。

三、骨钙素对能量代谢的调节

骨钙素是一种成骨细胞分泌的特异性非胶质蛋白,属骨代谢激素之一,是反映成骨细胞活性的敏感而特异的指标。实验证明其不仅对骨骼的生长代谢具有重要意义,而且还可调控能量代谢。如参与机体血糖的调节,可能在糖尿病和代谢综合征的发生、发展中具有重要作用。推测骨钙素可能通过ESP/蛋白酪氨酸磷酸酶(OST-PTP)作用于胰岛B细胞,促进胰岛素分泌,提高外周组织对胰岛素的敏感性,使葡萄糖的利用增加,内脏脂肪的堆积减少。

四、骨骼其他内分泌激素对能量代谢的调节

骨保护素(OPG)是从破骨细胞和成纤维细胞中发现的分泌型糖蛋白,属于肿瘤坏死因子受体超家族,作为核因子NF-κB配体受体及激活物配体的诱饵受体,可抑制破骨细胞的激活,从而阻滞破骨细胞的形成、分化和骨的再吸收。研究表明OPG在机体糖稳态维持中也起重要作用。

骨桥蛋白(OPN)是从骨基质中分离出来的富含唾液酸的分泌型非胶原磷酸糖蛋白。OPN具有趋化因子和细胞因子的双重属性,并能抑制异位钙化。OPN及其受体CD44的表达与胰岛素抵抗和脂肪肝的形成有关。在骨骼系统中,软骨细胞和成骨细胞均可产生胰岛素样生长因子-I(IGF-1)。研究证实,IGF-l的下降与患者早期骨形成指标降低、骨吸收指标增高及后期骨密度下降有关。循环中的IGF-l既能增加细胞蛋白合成,促进组织生长与分化,又能增加外周组织对葡萄糖的摄取,从而改善胰岛素抵抗以及B细胞功能。

骨骼也属内分泌器官的结论重新定义了骨骼的功能,并使我们对骨骼与能量代谢问的相互调节作用有了全新的认识。脂肪细胞可通过分泌激素作用于成骨细胞以调节骨量,而成骨细胞也可通过分泌活性分子来调控机体的能量代谢。目前仅对瘦素及骨钙素的研究较多,骨内分泌对能量代谢的调节还需要进一步明确。

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