一、正常的骨组织代谢
人体骨组织含有无机成分和有机成分。无机成分主要为结晶状态的羟基磷灰石,约占骨组织的70%。有机成分约占30%,其中98%为Ⅰ型胶原蛋白,2%为细胞成分如成骨细胞、破骨细胞和骨细胞。
人体骨组织中无机和有机成分的总量称为骨量。人体骨量从胎儿期开始增加,出生后的幼年、童年及青少年时期继续增加,30岁左右达最高峰,此时的骨量称为峰值骨量,此后骨量逐渐减少。峰值骨量因性别、种族、国家和地区、职业、生活习惯等不同而有较大差异。在亚洲,日本人的峰值骨量最高。在世界范围内,美国黑人的峰值骨量最高。中国人的峰值骨量偏低,较峰值骨量高的国家和民族在同等条件下更易于发生骨质疏松,因而防治骨质疏松的任务也就更加艰巨。
人体一生中的骨含量是不断变化的。骨组织发育成熟之后,总是处于不断吸收和不断形成的重塑过程中,破坏旧的骨组织,形成新的骨组织,以适应人体的各种变化。在健康状态下,骨吸收和骨形成过程处于动态平衡。当各种原因使这种动态平衡被打破而出现骨吸收大于骨形成时,就会导致骨质疏松。经常从事体育活动和体力活动的人,常可以保证良好的骨形成过程而长期保持这种动态平衡。
参与骨组织代谢的主要功能细胞有成骨细胞和破骨细胞。成骨细胞的主要功能是参与人体骨形成的过程,负责骨质的合成、分泌和矿化。破骨细胞的主要功能是吸收已经矿化了的骨组织,这种吸收功能是维持正常骨骼成熟健康所必须的。这两种细胞活性在多因素的调节下维持着动态平衡,保持着正常人骨组织的健康。
二、参与骨组织代谢调控的主要因子
人体骨组织代谢调控是个十分复杂的生理过程,有多种因子参与其中,各司其职,互相协调。人们对这些调控因子的了解成为骨质疏松预防和治疗的理论基础。所有
1.甲状旁腺素 甲状旁腺素由人体甲状旁腺的主细胞合成和分泌,其主要功能为调节血中钙离子的浓度。当血钙浓度低于正常时,甲状旁腺素的分泌增加,使血钙浓度升高。反之,高血钙也可抑制甲状旁腺素的分泌。在骨组织中,甲状旁腺素既促进骨吸收,又促进骨形成。当血中浓度高于正常时,破骨细胞活性高于成骨细胞,导致骨丢失大于骨形成。适当浓度的甲状旁腺素可使成骨细胞的活性超过破骨细胞,骨形成大于骨吸收。
2.降钙素 降钙素由人体甲状腺滤泡旁细胞所分泌,是人体参与钙代谢调节的重要激素,可降低血钙浓度,抑制破骨细胞的活性并抑制骨吸收的过程。反之,降钙素可增加成骨细胞的活性而促进骨形成和骨矿化过程。药理剂量的外源性降钙素可完全抑制破骨细胞的骨吸收作用而有效防治骨质疏松。
3.维生素D 维生素D是调节钙磷代谢的最主要的激素前体,广泛参与骨代谢和机体的细胞代谢,是调节细胞的生长、发育、分化与增殖的主要内分泌激素,也是调节神经系统功能和免疫功能的最重要的旁分泌激素之一。它的主要生理作用是升高血钙和血磷,有利于类骨质矿化和骨的形成。医学实验表明,维生素D对卵巢切除大鼠有逆转骨质疏松的作用,这种作用是通过调控Ⅰ型胶元和骨钙素等的合成、抑制骨转换、改善骨小梁的微结构和增加骨盐沉积来实现的。此外,维生素D还是促进肠道钙吸收的有力调节因子。
4.性激素 大量研究结果表明,性激素(包括雌激素、孕激素和雄激素)女性在骨质疏松的发生、发展、预防和治疗中起着非常重要的作用。研究证实,成骨细胞和破骨细胞的表面都有性激素受体。性激素可以增加成骨细胞的活性,使骨组织的合成代谢和骨形成增加,同时降低破骨细胞的活性而抑制骨组织吸收的过程。女性体内的性激素主要来自卵巢,当卵巢被手术切除(人工绝经)或因卵巢萎缩而自然绝经后,体内性激素水平迅速降低,导致成骨细胞活性减弱和破骨细胞活性增强从而导致骨质疏松症。其他影响骨组织代谢的激素还有甲状腺素、胰岛素和糖皮质激素等。
三、人体骨组织相关的矿物质
人体骨组织中的矿物质为羟基磷灰石,因而钙和磷是与人体骨组织关系最为密切的矿物质,是构成骨基质的基本原料。钙和磷都是从食物中摄取的。食物中钙磷含量的不足或吸收障碍都会影响到骨组织的正常代谢。正常人每日钙的需要量为毫克左右,磷的需要量约毫克。此外,镁与骨骼生长和骨质疏松也有密切关系。镁缺乏可以导致骨生长受损,成骨细胞活性降低,骨形成和骨体积下降,骨的强度降低和脆性增加,因而是骨质疏松的危险因素之一。矿物质的摄取和消化吸收与个人的生活习惯密切相关,将在骨质疏松的预防一节详述。
四、人体骨骼及分类
正常成人有块骨,依据骨的形态特征,一般分为扁骨、短骨、长骨和不规则骨4种。如人体的颅顶骨、盆骨、肋骨、肩胛骨等属于扁骨。短骨多位于承受压力较大而又需要复杂活动的部位,如人的手腕骨。长骨多位于四肢如股骨、胫骨、肱骨、桡骨等。手掌骨和指骨也属于较短的长骨。形态不规则的称不规则骨,如人体的脊椎骨等。
依据骨结构和密度的不同,又可将人体骨组织分为密质骨和松质骨。密质骨多在骨外层构成骨的皮质,故又称皮质骨,其骨板为实性,排列紧密。松质骨位于长骨的两端(干骺端)、骨干的内侧、椎体内等部位,其束状或板状结构构成三维的分支网架,对皮质骨起着复合力学支撑作用。密质骨是松质骨体积的4倍,但松质骨较密质骨有更大的表面积,在骨代谢中发挥重要作用。此外,骨髓的造血功能是由松质骨完成的。骨质疏松患者的骨质破坏也常常先从松质骨开始。松质骨含量较多的骨骼如人体的脊椎、骨盆、手腕、股骨颈等部位更易于发生骨折。
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