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不同因子及运动对骨代谢调节的研究进展

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  摘  要:骨,作为机体的重要组成部分,不仅参与支持、运动及造血等功能,还可以通过分泌各种活性因子调节自身及全身某些生理活动,且也受其他因子调控。该文主要从骨细胞因子、脂肪因子、肌肉因子、鸢尾素等对骨代谢及运动对其影响进行归纳整理,以期为骨代谢疾病及运动对其防治提供理论基础与新思路。
  关键词:骨源性因子  脂肪因子  肌肉因子  运动  骨代谢
  中图分类号:G80-05                               文献标识码:A                       文章编号:2095-2813(2019)05(c)-0206-02
  久坐已成为现在年轻群体常见的生活习惯。近年来肥胖及骨质疏松等越来越高发且年轻化。骨骼,作为一庞大而复杂的系统,通过细胞因子参与不同信号通路调节骨形成及重塑等过程。骨作为机械应力刺激直接作用的器官,运动对骨质疏松等疾病的防治一直是研究热点。研究表明,机械应力刺激能够调控成骨细胞和破骨细胞的增殖分化,是维持骨骼系统稳定的必要条件之一[1]。适宜的运动形式及运动强度可促进骨形成,抑制骨吸收,有利于增强骨密度,预防骨质疏松[2]。该文主要从参与骨代谢的相关因子出发,对近年来运动对骨代谢影响的研究进行整理归纳,以期为骨代谢运动调控机制提供系统的理论依据。
  1  骨相关因子
  1.1 骨活性因子
  在机体的生长发育过程中,骨骼通过分泌多种因子调节自身代谢,维持骨微环境稳态,其分泌的多种骨调节蛋白如骨保护素、骨形态发生蛋白、巨噬细胞集落刺激因子等因子不同程度地促进成骨细胞的增殖分化,促进骨形成;还可以分泌骨桥蛋白及白介素6、血管内皮生长因子等炎症因子均参与破骨细胞对骨的再吸收过程。
  众所周知,运动中的能量消耗及运动后的疲劳恢复是其对机体产生积极影响的两个重要过程,但不同形式及强度的运动对骨代谢的影响不尽相同。吉洪林等人[3]通过探究不同强度健身跑对女大学生骨健康,发现较大强度的健身跑锻炼在促进青年女性健康方面效果优于中小轻度的。杨洪涛[4]通过比较核心稳定性训练和传统锻炼对绝经女性骨代谢的影响,证实核心稳定性训练更能够显著增加绝经女性的骨密度,对预防骨质疏松有积极意义。李世昌等人[5]研究发现运动可以通过激活PDGF介导的ERK信号通路,促进成骨细胞的分化及增强骨密度。马涛[6]通过跑台运动干预发现可调节OPG/RANK/RANKL系统微环境,抑制破骨细胞分化,改善废用性骨质疏松的恢复。
  1.2 新型骨内分泌因子
  近年来研究发现,骨可作为新型内分泌器官,能够通过分泌骨钙素(Osteocalcin, OCN)参与能量代谢的调节;还可以促进胰岛素分泌及调节脂肪细胞和雄性性腺内分泌活动[7];徐帅等人[8]探讨了2型糖尿病中,运动对OCN介导能量代谢的调控机制,认为运动干预OCN信号通路,对脂肪细胞、下丘脑、胰腺等具有良好的调节作用,可改善T2DM相关症状。Mera等人[9]发现骨能够分泌OCN、脂质运载蛋白2等参与全身能量代谢;且发现运动可以提高OCN表达水平,增强肌肉力量,促进能量代谢,特别是糖脂代谢的调节。
  2  脂肪因子
  肥胖被认为是许多慢性疾病的危險因素,而肥胖、T2DM与骨质疏松间存在复杂的生理病理关系,研究证明骨密度与骨折发生的风险密切相关[10,11]。骨髓脂肪细胞和成骨细胞均来源于间充质干细胞,两者间相互抑制。肥胖者可上调促炎细胞因子增强破骨细胞活性。王春雷等人[12]通过对T2DM患者进行观察发现血清成骨因子和成脂因子对T2DM并发骨质疏松具有诊断及治疗效果评估的重要意义。瘦素可通过与交感神经及神经肽相作用抑制骨形成而促进骨吸收,但又可通过外周及自身分泌的瘦素直接刺激成骨细胞分化而抑制破骨细胞形成[13]。王峰[14]认为短时间或者一次运动对瘦素及脂联素介导的骨代谢无显著影响;而长时间运动能够促进两者的表达,并通过介导OPG/RANK/RANKL信号传导通路调节骨代谢。其中瘦素促使成骨效应以增加骨量,而脂联素则促使破骨效应以减少骨量。当然在复杂的生理病理环境中,还存在胃饥饿素(Ghrelin)、载脂蛋白等影响骨代谢,改变骨稳态。
  3  其他因子
  最新研究对近年来有关肌肉、骨骼与骨质疏松的相关研究进行研究分析,达成了“骨质疏松与肌肉、骨骼均存在密切联系,肌骨系统联合运动可调节骨代谢,促进骨形成”的共识[15]。而鸢尾素 (Irisin),作为一新型运动因子,能够在运动后即刻从骨骼肌中分泌并释放至血液循环中发挥作用。刘子铭[16]等人证实,运动可促进骨骼肌中的Irisin的表达,但是不同的运动时间和运动方式对其促进效果不同:长期运动可使其维持较高水平,促进能量代谢。此外,肠道菌群(Gut Microbiota, GM)被证实与肥胖、糖尿病、炎性肠病等有密切关系,GM与骨骼健康的关系也逐渐被认识[17]。大量研究表明,益生菌等对骨骼有一定的保护作用,可能通过调节免疫等影响骨代谢,但是具体机制尚未确定,未来GM或许能够成为调节骨代谢的重要靶点,为骨质疏松的防治提供新思路[18-20]。
  4  结语
  运动作为机械应力刺激的一种形式,能够直接作用于骨细胞或通过骨骼肌的牵拉产生感知效应,从而调节骨代谢。适宜的运动训练有利于各种代谢的改善,具有正向调控效应。而且不仅仅骨源性因子能够调节骨代谢,越来越多的其他组织分泌活性因子被发现或其功能得以扩展,加强了全身器官间的联系,有助于在临床上骨质疏松的诊断及防治。   参考文献
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  [3] 吉洪林,王明伟,潘孝贵,等.不同运动强度健身跑对促进女大学生骨骼健康效果的比较研究[J].河北体育学院学报,2017(2):69-75.
  [4] 杨洪涛,王银晖.核心稳定性训练和快走训练对绝经女性骨代谢的影响[J].中国骨质疏松杂志,2015(7):850-854.
  [5] 李世昌,李灵杰,陈祥和,等.运动对生长期小鼠骨代谢及PDGF介导的ERK信号通路的影响[J].沈阳体育学院学报,2016,35(6):65-70.
  [6] 马涛,王通.运动对废用性骨质疏松大鼠骨代谢和破骨细胞分化OPG-RANKL-RANK系统的影响[J].中国运动医学杂志,2017(7):578-585.
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  [8] 徐帅,李世昌,方幸,等.运动对T2DM中骨钙素介导的能量代谢调控机制[J].中国体育科技,2018(1):129-135.
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  [11]王玉楠,许琳,吴瑶强,等.2型糖尿病患者合并骨量减少及骨质疏松症相关影响因素分析[J].中国骨质疏松杂志,2017(8):1045-1048.
  [12]王春雷,胥柯,蒯凤,等.2型糖尿病并发骨质疏松患者血清成骨因子和成脂因子的变化[J].南通大学学报:医学版,2018(4):252-255.
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