骨質疏鬆是人體的「豆腐渣工程」，該替爸媽瞭解一下

孫悅禮， 骨科醫師／生物工程／紐約州立大學石溪分校（Stony Brook University, SUNY）

（以下是 2017 年 1 月 21 日知乎 Live 講座的文字整理版，大部分做了精簡整理，去掉了很多口頭用語，儘量言簡意賅，具體細節可以重新返回 Live 平臺重新認識骨質疏鬆，找到相應的 PPT 頁圖片，聽一下附近的幾條語音）

大約在一年前，我偶然在知乎上開通了專欄，按照自己一貫的腦洞大開和靈魂畫風，在知乎上寫下了第一篇和自己專業相關的科普小文章說說我們的“賤”骨頭――骨密度和骨強度，結果一夜之間這篇文章被偶然推送，一年不到的時間竟然已經有了 4K 的贊同數，看著點贊數與日俱增，對我每一天科研和臨床工作也是一劑非常強大的「雞血」。於是，在大家的鼓勵和自己高昂的熱情下，我把專欄的事情堅持到了現在，儘管臨床任務繁重、做科研也需要花很多的時間瞭解國內外最新的進展，但我一直相信――

高頻的輸出目標會倒逼高質量的輸入內容

感謝你們這一年的陪伴，無數次的閱讀量，無數次的贊同改變了我，你們改變了我，同時我也要努力為這個世界帶來一些改變！

馬上就要過年了，在新的一年，我想我會把這事繼續堅持下去，認認真真的用自己的專業所學，靠譜的解答各位的疑問，如果在這 1-2 小時裡能讓你有所收穫，並在以後的生活中開始注意起來，那我的目的就達到了。關於講座定價，未來無論講什麼疾病什麼主題，我都會把它設置在知乎的最低價位――9.9 元。也希望可以把更多的知識讓更多的人吸收。

言歸正傳，廢話少說。接下來讓我們開始討論如何

重新認識骨質疏鬆

任何不提「骨折風險」的「骨質疏鬆症」的科普、預防和治療，都是耍流氓！

「骨質疏鬆症」的發現是基於「骨折」這一鐵一般的事實的。

當越來越多的醫生髮現某個年齡段、某個群體有非常高的骨折發生率，他們不禁開始關注其背後的原因，通過調查他們發現這部分骨折高發的人群的骨骼普遍比較“鬆脆”，於是就用拉丁語詞根 ‘porous’ 加上和骨骼相關的詞根 ‘osteo’，組成了 ‘Osteoporosis’ 來給這類疾病命名，翻譯過來就叫做「骨質疏鬆症」。

所以，從一開始「骨質疏鬆」的診斷標準就是通過「骨折風險」來定義的。根據具體部位，骨骼可以按照承重任務進行劃分，如果說那些承重任務並不繁重的頭骨、肩胛骨、肱骨等骨骼相當於一座橋的“扶欄”的話，那麼那些需要支撐體重的骨骼比如股骨、骨盆、腰椎、跟骨等就相當於一座橋下面的“橋墩”，所以它們尤其禁不住「骨質疏鬆」這樣一個“豆腐渣工程”。

credits: MMG 2000

「腰椎壓縮性骨折」是最常見的「骨質疏鬆骨折」之一，也是老年人身高變矮、駝背伴有腰背刺痛很常見的原因（因為骨折不是暴力發生，所以往往拍片了才發現已經骨折了，再發現原來已經骨質疏鬆了）

另一類常見的「骨質疏鬆骨折」為「股骨頸骨折」，主要因為年事已高的老年人不慎跌倒，本就疏鬆的“股骨頸”不敢重負的斷裂。老人一旦發生股骨骨折，加上骨質疏鬆對骨折癒合的影響，他們將要面臨 2-3 個月的臥床不起，這麼久的臥床對於老年人來說是致命的，伴隨著長期臥床，許多臟器都會逐漸出現功能退化，引起一系列後遺症狀。

而在「骨折」發生之前定義出「骨質疏鬆」這樣一個疾病，正是想通過及早發現而更早進行預防，防止「骨折」這一終點事件的發生。

作為一個很重要的預測指標，骨密度檢查帶來的比較準確的「骨量評估」逐漸取代了「骨折風險」，作為「骨質疏鬆」確診的定義，通過更加量化而客觀的數值，我們就可以通過了解自己的骨密度處於哪個區間，來更科學的“未雨綢繆”，預防骨折的發生。

在醫院裡做的 DEXA 骨密度檢查有一個專業名字，叫做「雙能 X 線吸收法測定」（DXA, Dual-emissionX-ray Absorptiometry）。DXA 儀器會對工作臺上的手臂或軀幹的骨骼發射一束兩種能量峰值的低劑量 X 射線，一個能量峰值主要被軟組織吸收，而另一個主要被骨骼吸收。通過這個方法，可以很快從整個手臂或軀幹的總量中減去軟組織的部分，得到的就是骨的 X 線穿透性，計算機根據原始數據的處理，可以獲得體脂含量、肌肉含量以及骨礦含量等「估計值」。骨礦含量（骨密度）（BMD, bone mineral density）被作為診斷「骨質疏鬆」的“金標準”，成為了非常重要的診斷標準，臨床上通過這個參數來預測骨折風險，所以檢查往往會針對骨折最常發生的部位：腰椎、髖部和手腕。

T-score 簡單來講，就是

和年輕人比， 代表的是「你的骨密度與 30 歲健康人相比的差距」

我們的骨密度大約在 30 歲時候達到峰值，之後基本都維持在這個數值。當骨密度從峰值開始下降，骨折風險就會隨之上升。

在結果報告中，T-score 是評估骨密度最重要的一項參考值。

>-1， 骨密度正常

-2.5～-1，骨量下降（存在骨質疏鬆風險）

<-2.5，骨質疏鬆

更多有關骨密度檢查的知識，可以閱讀是時候說一下「骨密度檢查」（DXA）了進一步瞭解。

回到我們的骨頭，除了作為運動系統的「支架」，保護我們的身體，幫助我們運動以外，骨骼還是很重要的「內分泌器官」，雖然它們非常需要「鈣」來維持骨骼的硬度，但是骨骼歸根結底還是鈣的“倉庫”，為正常的生理功能提供足夠的鈣離子和酸鹼平衡。

一碗冒著熱騰騰香噴噴的骨頭湯大概是最早讓我對骨頭有了“親眼目睹”的認識了，香濃的湯、表面的“脆骨”嚼在嘴裡的喀吱喀吱聲、骨頭中間“空管子”裡吸出來又香又嫩的骨髓、還有骨頭切面上像馬蜂窩一樣紋路， 這些都是學醫前骨骼留在我大腦最深處的記憶碎片。

當把我們的骨頭從中間一剖為二，可以看到左圖這樣的結構――光滑堅硬的「骨皮質」外殼、中空的「骨髓腔」以及兩端如同蜂巢的「骨鬆質」。

題外話，骨頭湯之所以香氣撲鼻，主要還是歸功於骨髓腔裡的「骨髓」，當骨骼沒有發育和癒合骨折的任務時，骨髓是以脂肪為主的「黃骨髓」，所以喝著香濃的骨頭湯其實和吃大肥肉的效果是一樣的，並不會補鈣。

而骨骼的骨鬆質和骨皮質，才是骨骼真正的承重結構，而在他們之上生活著三種細胞：它們是負責蓋房子的「成骨細胞」、負責拆房子的「破骨細胞」以及作為老闆調度工程的「骨細胞」。

如圖所示，

左上為帶著鈣和膠原正在骨表面加固骨小樑（鬆質骨）的「成骨細胞」；

左下為正在用酸腐蝕並帶走鈣而被掃描電鏡抓了現行的「破骨細胞」；

右邊兩幅有一些密集的就是骨骼結構內部的「骨細胞」，被鈣磷結晶包裹住的它們，生根於骨骼的內部，通過長長的觸角作為“力學傳感器”，掌握「哪部分應力過大，結構承受不住」、「哪部分材料冗餘結構過度」，它們會發出不同的信號，召喚成骨細胞或破骨細胞過來，或加固或拆遷。

這三個細胞具體工作的狀態非常有意思，如果感興趣，可以移步閱讀骨頭大戰，在靈魂的畫風和擬人的文風下，有你想知道的關於這三個細胞的所有故事。

所以骨質疏鬆症說到底，還是這三個細胞之間配合出現了溝通的障礙，使得原有的「骨形成」和「骨吸收」的平衡被打破，「骨吸收」過度所產生的骨量下降。

而整個過程與工地原料“鈣”的多少，幾乎是毫無關係的。

具體「成骨細胞」和「破骨細胞」之間的溝通語言包括 M-CSF、RANKL-RANK 以及 OPG-RANKL 三種，圍繞這幾個基本“語言”，臨床科學家們逐漸掌握了各種不同原因的骨質疏鬆的具體發生機理、可能的有針對的治療方法以及預防方法。

根據骨質疏鬆的發病原因，主要分為原發性骨質疏鬆和繼發性骨質疏鬆。

原發性骨質疏鬆主要來自於年齡增大和婦女絕經期；而繼發性骨質疏鬆主要是因為激素類藥物的副作用。

根據上文「成骨細胞」和「破骨細胞」之間的語言，我們可以知道絕經期婦女骨質疏鬆主要是因為雌激素的降低使得 RANKL 和 M-SCF 在體內積聚過多，使得活性的破骨細胞更加起勁的“吃骨頭”，並從骨頭裡帶走很多鈣，放進了血液裡；而激素類藥物因為直接抑制了 OPG 這個“維穩信號”，使得成骨細胞“消極怠工”，破骨細胞正常拆遷，而引起的骨量減少。

臨床上，除了用骨密度測試來評估骨質疏鬆程度以外，還需要通過一些實驗室指標來進一步明確引起骨質疏鬆的可能原因。

健康的生活方式，少吸菸、少喝酒、少喝濃咖啡都可以有效降低骨質疏鬆症的風險；

同時，雖然鈣只是作為原料，但我們還是要注意膳食的平衡，從食物中獲取足夠的鈣，同時通過日照，讓紫外線直接晒在皮膚上，讓身體內的維生素 D 和鈣結合，形成可以讓成骨細胞使用的建築原料，幫助骨骼變得更加堅固。同時儘量減少高鹽分和高熱量的飲食攝入。

上圖兩個表是 NIH 所公佈的人體每日建議的鈣攝入量以及相關食物中所能獲得鈣的量。

由圖表可知，只要我們日常的飲食中多吃一些豆製品、乳製品和各種蔬菜，每天 1000mg 的鈣是很容易達標的，如果在這情況下還繼續服用鈣片，那隻會讓你的尿液中含有更多的鈣，同時也會增加血管鈣化、結石等危險。

有人就要問了，既然鈣片沒用，為什麼那麼多保健品店裡鈣片、魚肝油、關節寶會賣到脫銷呢？

這時候，我想問回大家――

除了這些瓶瓶罐罐的保健品，和各種酷炫的名字彩頭，我們還能怎麼表達對父母的愛呢？

根據上文介紹的「骨形成」與「骨吸收」直接的平衡，科學家們發現成骨細胞與破骨細胞之間各種“溝通語言”後，就會有針對的使用對應的「抑制劑」或者「促進劑」來“協助溝通”。

比起復雜多變的信號通路，目前最主流的骨質疏鬆的治療藥物還是雙磷酸鹽，它在治療原理上秉承「簡單粗暴」的策略――只讓破骨細胞沒有活性，沒有辦法好好“吃骨頭”。

目前針對骨質疏鬆症的一線用藥仍然為「雙磷酸鹽化合物」，這類藥物因為對體內礦化成分（骨骼）具有高度親和力，所以針對性很強，而另一部分的化學成分又可以很好的抑制破骨細胞的活性，所以收到較好的臨床效果。

而另一個和它原理相似的治療藥物――降鈣素，因為近幾年頻繁地被報道存在致癌風險，現在已被移除出一線用藥的建議名單了。

任何藥物都有其副作用，雙磷酸鹽現在也被發現存在一個非常致命的侷限。

就在去年，隨著一個新的信號通路被挖掘出來，許許多多喜人的實驗結果被報道，目前關於這個蛋白的新葯已經進入美國 FDA 開始了臨床實驗，如果臨床試驗也順利通過的話，可以說「骨質疏鬆症已經被人類治癒了！」

什麼是 Sclerostin 呢？其實科學家們跳出了成骨細胞和破骨細胞之間絮絮叨叨的溝通語言，直接從它們的老闆――骨細胞身上找到發號施令的語言，然後針對這個語言設計出“代發聖旨”的藥物。

講座花了三分之二的時間，都在圍繞著“骨量”、“骨密度”，而且很多原理、預防、治療都是針對“全身”的，但是「骨質疏鬆症」的定義裡，還提到了“骨微結構”這個局部的概念～

那有什麼方法可以改善局部的骨骼強度呢？

我目前的骨科實驗室主要承擔的項目下屬於 NASA （美國航天航空局），研究內容主要關於宇航員在太空失重狀態下如何保持肌肉骨骼強度的機制及臨床實踐轉化推廣。說白了，就是研究如何讓宇航員在失重環境下也能保持「骨量」和「骨的強度」。

一項研究讓宇航員在空間站不做任何鍛鍊，觀察他們的肌肉和骨骼，結果發現除了手臂肌肉強度增大以外，其他部分均發生了非常大的流失。骨盆的骨骼（-1.26%/ 月）及腿部的肌肉（-3.03%/ 月）分別排名第一。為什麼呢？我們一起來看看宇航員在空間站中的移動方式。

“用進廢退”這個原則同樣適用於骨骼的強度理論，也就是有名的沃爾夫定律（Wolff's Law）：

健康的人或動物的骨骼會適應所在部位所需承受的負載。

若特定骨骼的負載增加了，骨骼會慢慢變得強壯，來承受負載；

反之亦然，若骨骼負載減少，骨骼也會變細，因為該骨骼的新陳代謝不需要那麼大的體積和材料。

骨骼中鬆質骨的骨小樑排列紋理都會順著應力分佈及大小進行優化加固。

右上圖有限元分析中紅色橙色的區域表示應力最為集中的區域，右下圖 X 線片中最白的區域表示骨密度最大的區域，這兩部分幾乎是一致的。

上圖是我的老闆和 BME 系主任五年前發在 Nature 上的一篇綜述的配圖。

右邊的圖橫座標為力學刺激的頻率（可以將它類比為日常鍛鍊的次數），縱座標為力學刺激的幅值對骨產生的微應變（可以將它類比為日常鍛鍊的強度），這張圖被一條粉色的曲線一分為二，曲線下表示骨量下降，曲線上表示骨量上升，由圖可知，當頻率一定的情況下，幅值越大對維持骨量和骨強度越好；而當頻率不斷變大時，維持骨量所需要的最小震幅也會相應減小。

轉換到日常運動劑量設計的話，也就是――

如果運動次數很頻繁，那隻需要低強度的運動就可以很好的保持骨量和骨強度。

如果運動次數相對較少，那麼就需要較高強度的運動給予骨骼足夠的刺激，使它們保持足夠的骨量和骨強度。

具體的操作主要包括主動的鍛鍊和被動的力學刺激。

最後，預祝大家新春快樂、闔家幸福～

如果對頸腰椎還有疑問的，可以移步閱讀上一場 Live 的文字整理稿：重新認識頸椎病，重新認識腰椎病，或直接進入 Live 平臺首聽錄播：知乎 Live - 重新認識頸椎病，知乎 Live: 重新認識腰椎病。

建議先從我回答過的問題裡找相似的解答，如果問題太過個人需要私人諮詢，歡迎掃碼在值乎孫悅禮「值乎」裡向我提問????

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注：此資訊源于網路收集，如有健康問題請及時咨詢專業醫生。

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