李可基
北京大學(xué)第三醫院運動(dòng)醫學(xué)研究所，北京 100083

　　關(guān)鍵詞:　骨質(zhì)疏松癥　體力活動(dòng)　營(yíng)養素　鈣

　　中圖分類(lèi)號：R153.3　R151.2　　　文獻標識碼：A

Roles of physical activity and nutrition in osteoporosis treatment and prevention

Li Keji

Institute of Sports Medicine, the Third Hospital, Peking University, Beijing 100083，China

　　Abstract： Peak bone mass and osteoporosis are influenced by genetic factors. Hormonal level reduction is the internal and intrinsic cause of osteoporosis. Physical activity improves bone biomechanical property and increase peak bone mass. Adequate exercise is helpful to reduce bone loss and fracture risk in elderly. It is safe and beneficial to bone health to follow Chinese RNI for calcium to meet nutritional requirement for bone metabolism.

　　Keyword： osteoporosis， physical activity， nutrients， calcium

　　骨質(zhì)疏松癥對人類(lèi)健康的威脅，隨著(zhù)人類(lèi)壽命的延長(cháng)而突現出來(lái)。骨質(zhì)疏松癥的危害是骨的脆性增加，易發(fā)生骨折。在成年早期最高骨量（骨量峰值）基礎上，隨著(zhù)骨礦物質(zhì)密度（BMD）的降低，骨折的危險增加。在骨量峰值基礎上，BMD每降低10％，骨折的危險增加1.5～3倍。衰老過(guò)程引起的原發(fā)性骨質(zhì)疏松，主要是絕經(jīng)后雌激素水平下降和老年期雄激素水平降低等原因所至，表現為骨組織的新陳代謝（骨重建）過(guò)程中，破骨速率大于成骨速率。雖然健康的骨骼需要規律的體力活動(dòng)、良好的鈣營(yíng)養和正常激素水平的共同支持，但是內分泌功能作為機體的內在機制，在骨代謝穩態(tài)中起支配作用，那么運動(dòng)和營(yíng)養因素又扮演著(zhù)什么角色呢？ 1　運動(dòng)和營(yíng)養因素對骨代謝的影響

　　BMD水平與骨質(zhì)疏松癥家族史呈負相關(guān)關(guān)系，反映了遺傳對骨代謝的決定性影響[1]。另一方面，骨組織的生長(cháng)發(fā)育和代謝在遺傳控制的基礎上又受到環(huán)境因素的影響。在正常生理條件下，運動(dòng)因素和營(yíng)養因素通過(guò)它們與機體內分泌系統的相互作用影響骨組織的生長(cháng)、塑造和重建過(guò)程。

11　運動(dòng)

　　運動(dòng)通過(guò)肌肉和肌腱對骨組織形成直接的機械刺激。很多研究者觀(guān)察到肌肉量與骨量的正相關(guān)關(guān)系[2，3]，而肌肉量與運動(dòng)量也呈正相關(guān)關(guān)系，因此間接反映了骨所受到的運動(dòng)刺激的強弱。如網(wǎng)球運動(dòng)員持拍手臂和舞蹈演員的雙腿肌肉體積大，骨量也更高。機體不同部位運動(dòng)強度的差異，也影響相應部位的骨量[4]。還有一些研究顯示，運動(dòng)對骨代謝的影響更突出的表現在皮質(zhì)骨的骨量變化上[5]。

　　運動(dòng)對骨組織的直接機械刺激還可以體現在承重性的體力活動(dòng)上[6，7]。長(cháng)期臥床或生活在失重的太空環(huán)境，骨量可以明顯降低；而參加規律的承重運動(dòng)者的總體骨量高于缺乏運動(dòng)者。很多學(xué)者報道，BMD與體重、身高、體質(zhì)指數（BMI）正相關(guān)，也都反映了這種承重對骨骼的刺激作用[7]。

　　運動(dòng)還可以通過(guò)改善骨組織的血液循環(huán)、調節一些有關(guān)的生理代謝過(guò)程而間接影響骨的代謝[8]。如中等強度的體力活動(dòng)可以刺激雌激素、雄激素和生長(cháng)激素的分泌，抑制破骨作用、促進(jìn)成骨作用。戶(hù)外運動(dòng)，接觸陽(yáng)光多，有助于保證維生素D的代謝轉換，促進(jìn)鈣的吸收和骨組織的礦化。

　　運動(dòng)不僅可以增加骨量，在骨的塑造過(guò)程中，運動(dòng)通過(guò)參與骨組織結構的生長(cháng)和改造，改善其生物力學(xué)性質(zhì)。機體不同部位參與的不同方向的運動(dòng)，使骨組織對這些機械刺激產(chǎn)生適應性反應，加強相應部位或區段的結構，并使其能夠承受對應方向的更大應力負荷。這種力學(xué)作用可以影響骨折的發(fā)生以及預防。 12　營(yíng)養

　　骨組織的構成包括有機質(zhì)和無(wú)機質(zhì)。有機質(zhì)中的主要成分是蛋白質(zhì)，還包括多糖和其他生物活性分子，如維生素和細胞因子等。無(wú)機質(zhì)的主要成分是鈣，還包括磷、鎂、鈉、氯、鉀和氟、錳、鋅、銅等微量元素。這些成分中的礦物質(zhì)、維生素和合成蛋白質(zhì)所需的必需氨基酸等都需要從膳食中供給。因此，理論上講，如果膳食中這些營(yíng)養素攝入量長(cháng)期不合理，都會(huì )影響骨組織的健康。根據這些營(yíng)養素膳食供給、體內代謝和生理功能情況，影響骨代謝的營(yíng)養因素常常強調鈣和維生素D。

　　目前，鈣營(yíng)養對骨代謝的影響是最受關(guān)注的問(wèn)題。在生命的各個(gè)時(shí)期，都可以觀(guān)察到BMD與鈣的攝入量呈負相關(guān)關(guān)系。未成年期和成年早期的鈣營(yíng)養不良，可以導致骨量峰值的降低；而成年中后期和老年期充足的鈣供給，有助于保持骨量和減少骨量的丟失[9，10]。但是，有關(guān)鈣的適宜攝入量，還存在爭議。

　　一些研究結果顯示，有助于防治骨質(zhì)疏松癥的鈣攝入量應在1000mg/d、甚至2000mg/d以上。這里的問(wèn)題是：（1）骨骼含有多種礦物質(zhì)元素，人們只是強調了鈣，因為鈣在骨骼中的含量最高。但是當機體通過(guò)鈣補充劑攝入大量的鈣時(shí)，其他礦物質(zhì)的攝入量并沒(méi)有成比例的增加。從骨骼中這些元素的含量看，這并不能保證正常元素比例的骨組織構成。（2）很多人群的鈣攝入量很低，但是他們的骨鈣含量并沒(méi)有顯著(zhù)異常。例如，當代美國人在成年以前和成年以后，每日的鈣攝入量并沒(méi)有達到目前的推薦量（青少年1300 mg/d, 18～50歲1000 mg/d, 50歲以上1200 mg/d），而他們男女性的BMD分別維持為>1400g和1200g的正常范圍內[11]。（3）因此，除遺傳、內分泌和運動(dòng)這些對骨代謝有決定性影響的因素之外，過(guò)分強調鈣的營(yíng)養有失片面。在機體得不到現在所認為的最佳鈣攝入量時(shí)，必然有一定的適應機制使機體在較低的鈣攝入量時(shí)，仍能達到相當高的骨量水平。其中可能有運動(dòng)的刺激、更多的暴露于陽(yáng)光而增加維生素D的合成、通過(guò)某些機制增加鈣的吸收等[11]。上述觀(guān)點(diǎn)已得到一些研究的支持證據，如宇航員在太空中的骨量丟失與鈣攝入量變化無(wú)關(guān)[7，12]，不僅說(shuō)明承重體力活動(dòng)對骨量保持的重要性，也說(shuō)明較高的鈣攝入量不能保持骨量。在對比運動(dòng)和鈣營(yíng)養對骨量影響的研究中，承重運動(dòng)和體重使骨量增加，而鈣攝入量的影響沒(méi)有顯著(zhù)性[13]。在青少年對象的試驗中可見(jiàn)，補鈣使骨礦含量（BMC）增加17.9％，而停止補鈣一年以后，骨量?jì)H高于對照組5％，且差別沒(méi)有顯著(zhù)。作者認為增加鈣供給只是使骨代謝的轉換率產(chǎn)生了移過(guò)性的降低，而并沒(méi)有改變骨量增加的長(cháng)期趨勢和速率[14]。

　　因此，在傳統膳食無(wú)法滿(mǎn)足這樣高的鈣攝入量時(shí)，人為改變膳食習慣和應用鈣制劑是否對骨代謝有益、是否會(huì )帶來(lái)一些意外的不良作用還需要更多的觀(guān)察和研究。而更值得探討的問(wèn)題是現代生活方式的改變對鈣需要量的影響。體力活動(dòng)的減少、化妝品的應用和戶(hù)外紫外線(xiàn)接觸的減少是否增加鈣的需要量？傳統膳食結構的改變對鈣的生物利用度和需要量又有何影響？至少，以前有關(guān)鈣需要量的數據回答這些問(wèn)題存在明顯的局限性。

　　中國營(yíng)養學(xué)會(huì )制訂的鈣推薦攝入量（RNI）低于美國人新近制訂的膳食供給標準[15]，如果考慮到中國人膳食鈣的利用率較低這一因素，那么與發(fā)達國家相比，不僅我國居民膳食可達到的鈣供給量低，實(shí)際吸收利用的鈣可能更低。雖然在目前的科學(xué)認識水平上，這個(gè)量的合理性有一定的理論依據，但并不是闡明這一問(wèn)題的結論。

　　在中國居民目前膳食鈣實(shí)際攝入量較低的情況下，特別是對于青少年來(lái)講，更應強調體力活動(dòng)的重要性，因為運動(dòng)可以對抗鈣攝入量不足對骨量增加的不利影響，使其骨量能夠保持增長(cháng)[11]。

　　維生素D是鈣代謝和骨代謝調節的關(guān)鍵因子，可以促進(jìn)鈣吸收和骨礦化。人體內可以合成維生素D，這一過(guò)程需要紫外線(xiàn)的作用。在老年期，機體的合成轉化能力降低，加上得不到充分日照的機會(huì )增加，老年人發(fā)生維生素營(yíng)養不良的危險也同時(shí)增加[14]。因此，建議高齡老人補充不需代謝轉換的活性維生素α－ D3。

　　骨的代謝還包括其他的一些礦物質(zhì)元素[15]。磷在骨礦化中的作用幾乎與鈣同樣重要，在腸道的吸收、腎臟的排泄、以及骨組織的礦化過(guò)程中，都要求一定的鈣磷比例。由于膳食中磷來(lái)源較廣，不易缺乏。所以在影響骨代謝的營(yíng)養因素中更多的強調了鈣。氟刺激成骨作用，也有預防齲齒的作用。但是否是一種人類(lèi)的必需營(yíng)養素還未定論，用于骨質(zhì)疏松的預防和治療也還有爭議。鋅缺乏可以導致生長(cháng)遲緩，包括骨組織。

　　一些維生素也參與骨的代謝[15]。維生素K參與骨鈣素的形成，骨鈣素可以促進(jìn)成骨作用。有學(xué)者報道，在老年婦女中，血漿維生素K水平與骨折發(fā)生率呈負相關(guān)關(guān)系，與BMD呈正相關(guān)關(guān)系。但是，目前尚沒(méi)有充分證據說(shuō)明維生素K缺乏可以導致骨質(zhì)疏松。維生素A通過(guò)某種未知的機制參與調節骨重建過(guò)程中成骨和破骨作用的偶聯(lián)，還參與氨基多糖的代謝。動(dòng)物試驗觀(guān)察到維生素A缺乏可以造成骨組織的過(guò)度生長(cháng)，而大劑量維生素A可以刺激骨吸收。維生素C參與膠原蛋白合成過(guò)程中的羥化反應和氨基多糖的合成，缺乏時(shí)，可以抑制膠原和蛋白多糖的合成，造成骨形成障礙。

2　體力活動(dòng)預防和治療骨質(zhì)疏松癥的作用

　　理論上講，如果人后半生骨量丟失的速度保持不變，那么在成年早期形成的較高骨量，可以使骨組織在老年期也保持相對高的骨量，而延遲骨質(zhì)疏松的發(fā)生。運動(dòng)有助于形成更高的骨量峰值。Vuori在30～55歲的絕經(jīng)前婦女中進(jìn)行承重性訓練，包括有氧和力量練習，在12～18月以后，BMD有不同程度的增加，最多可達3％[16]。Barley報道，參加休閑運動(dòng)的青年男女的BMD比同年齡不運動(dòng)者分別高9％和17％，運動(dòng)在青春期前的兒童也同樣有利于骨骼的生長(cháng)[17]。但是，運動(dòng)帶來(lái)的這種有益于骨骼健康的作用，是否可以影響生命晚期的骨折發(fā)生率，目前還沒(méi)有資料。有學(xué)者提出，較高的骨量峰值在骨量隨著(zhù)年齡增長(cháng)而丟失的過(guò)程中，可能并沒(méi)有優(yōu)勢，保持不了更高的骨量[16，18]。但是，如果在一生中堅持運動(dòng)鍛煉，可以保持相對高的骨量[2～5]。

　　對于絕經(jīng)后婦女和老年人，通過(guò)運動(dòng)是否可以達到絕對骨量的增加還存在爭議。早期的研究曾報道運動(dòng)訓練可以增加絕經(jīng)后婦女的骨量， Kohrt還報道，如果同時(shí)使用激素替代療法，通過(guò)運動(dòng)所能達到的骨量增加可以進(jìn)一步加倍[19]。但是，后來(lái)許多設計更嚴謹、條件控制更嚴格的研究，沒(méi)有觀(guān)察到老年人和絕經(jīng)后婦女運動(dòng)訓練后絕對骨量的增加。目前更為一致的觀(guān)點(diǎn)認為，運動(dòng)有助于減少骨量的進(jìn)一步丟失，而缺乏體力活動(dòng)可以加速骨

量的丟失。這對于老年期骨骼的健康已經(jīng)是非常寶貴了。此外，運動(dòng)還可以減少老年人發(fā)生跌倒的危險和骨折的發(fā)生率。

　　雖然運動(dòng)減少骨量丟失的有效運動(dòng)劑量還難以準確地把握。這里可以提出的建議是：對于骨骼強度還可以承受較大運動(dòng)量的人群，有益于骨骼健康的運動(dòng)強度應達到中等以上、包括多肌群參與的多方向運動(dòng)。

3　營(yíng)養因素預防和治明療骨質(zhì)疏松癥的作用

　　鈣攝入量始終是骨質(zhì)疏松癥防治過(guò)程中最受重視的因素。有明確的人群數據顯示，不論是在青少年女性人群還是老年人群[9，20]，鈣營(yíng)養不良都可以造成BMD水平降低。Holbrook報道的一個(gè)14年前瞻性研究表明，在50～76歲的男女性人群中，鈣攝入大于每天765mg者發(fā)生骨折的危險降低60％[10]。但是，在英國的一項隊列研究結果中，通過(guò)數據校正，避免BMI、年齡、血清骨鈣素水平對BMD的交互影響，受試者在調查期間每日鈣攝入量223～2197 mg的范圍內，膳食鈣攝入量和其他營(yíng)養指標與BMD水平的變化均不相關(guān)[21]。雖然飲食習慣的變異對BMD的長(cháng)期變化趨勢會(huì )有一定影響，使作者用現況的鈣攝入量來(lái)推斷調查對象的BMD存在一定的局限性。但是其結果還顯示絕經(jīng)早期婦女的鈣攝入量與血清骨鈣素相關(guān)，這預示著(zhù)鈣攝入量會(huì )影響絕經(jīng)后成骨與破骨的代謝平衡，可能還會(huì )影響其骨密度的長(cháng)期變化。因此，仍然不能否定膳食鈣對BMD的影響。

關(guān)于骨量峰值，遺傳可能起著(zhù)更為決定性的作用，運動(dòng)和內分泌也有明顯的影響，而增加鈣供給的作用同樣不確定。雖然很多研究報道，在未成年和成年早期，增加鈣的供給，可以增加量骨，并推測可以增加骨量峰值。但是，在一項青少年人群中進(jìn)行的試驗中可見(jiàn)，雖然補鈣使BMC增加，而停止補鈣一年以后，骨量與對照組沒(méi)有顯著(zhù)差別[13]。因此，要證實(shí)鈣攝入量在多大程度上影響骨量峰值，還需要更長(cháng)時(shí)間和更大人群的前瞻性試驗。

還有報道，運動(dòng)促進(jìn)骨量增加的作用有賴(lài)于鈣的營(yíng)養。Specker認為，只有鈣的攝入量達到每天1000mg以上時(shí)，運動(dòng)才可以促進(jìn)骨量的增加[22]。這里還應注意到一個(gè)現象，在眾多沒(méi)有能夠觀(guān)察到運動(dòng)增加骨密度的工作中，3個(gè)報道運動(dòng)增加骨密度研究的試驗對象的鈣攝入量都超過(guò)1500mg/d [23～25]。雖然由于目前在這些研究中還無(wú)法分辨運動(dòng)對鈣代謝的影響以及其中的機制，運動(dòng)是否增加鈣的需要量也無(wú)法確定。但是，很多學(xué)者認為，攝入1000～1500mg鈣首先是安全的，其次通過(guò)服用市場(chǎng)上各種鈣補充劑達到這個(gè)攝入水平也是可行的。

在一些人群試驗中，補充維生素K可以使老年婦女的BMD增加，但是當維生素K的攝入量超過(guò)2 μg/kg BW時(shí)，并沒(méi)有使BMD進(jìn)一步增加[26]。大豆中含有一類(lèi)具有雌激素活性的物質(zhì)——大豆異黃酮，可抑制破骨細胞，還具有心血管保護和預防腫瘤的作用。一些研究報道，日本婦女股骨頸骨折發(fā)生率低于美國婦女，與其大豆制品的服用量高有關(guān)。日本婦女乳腺癌的發(fā)生率低也部分歸因于此。但是，沒(méi)有確鑿的證據說(shuō)明大豆異黃酮可以增加人類(lèi)的骨密度，而過(guò)量補充還可能有不同的副作用[27]。此外，近年來(lái)還有報道一些具有抑制膽固醇合成的天然植物成分有促進(jìn)成骨的作用，一些補腎、強壯的中藥有改善骨質(zhì)疏松的作用，其中也包括一些藥食同源的品種。

4　小結

　　骨骼的健康需要三個(gè)支點(diǎn)：規律的體力活動(dòng)、良好的鈣營(yíng)養和正常的激素水平。通過(guò)運動(dòng)改善骨的生物力學(xué)性質(zhì)和達到盡量高的骨量峰值，并通過(guò)終生的體力活動(dòng)減少骨量的丟失，有包括減少骨折發(fā)生危險在內的多方面健康促進(jìn)作用；而遵從我國RNI的鈣推薦量有益于骨骼的健康，也不存在安全問(wèn)題。合理的營(yíng)養措施應強調平衡膳食，在適宜的鈣供給量之外，應同時(shí)兼顧維生素D、K的營(yíng)養。激素水平的降低是造成骨質(zhì)疏松的內在和本質(zhì)原因，內分泌功能的調整是防治骨質(zhì)疏松的關(guān)鍵措施之一，膳食中某些植物成分具有內分泌調節作用。為保持骨骼的健康，建議在一天中進(jìn)行多次承重的、多肌群參與的多方向運動(dòng)。由于骨骼在發(fā)生結構性損傷以后，修復再生能力有限，應更為重視骨質(zhì)疏松癥的預防。

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