社区与基层医生骨质疏松防治培训教程
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4 什么叫骨重建?

(1)骨重建:

在成年人骨量维持过程中,破骨细胞发挥骨吸收作用清除旧骨,成骨细胞分泌形成新骨替代旧骨,这个过程称为骨重建。骨重建是维持骨量、骨结构、修复微损伤,保持骨骼机械性能及调节钙稳态的重要机制。骨重建依靠骨重建单位(bone remodeling unit,BRU)来实现,又可称为基本多细胞单位(basic multicellular unit,BMU)。在这个BMU中,前方破骨细胞溶解吸收骨组织,后方成骨细胞不断分泌胶原成骨以填充骨吸收后留下的骨陷窝。骨重建一般过程为:破骨细胞被募集到需要重建的部位,被激活后启动骨重建过程;破骨细胞发挥骨吸收作用,降解骨质并形成吸收陷窝;破骨细胞通过偶联信号将成骨细胞吸引到骨吸收部位;成骨细胞合成胶原,分泌基质小泡等成骨填充陷窝;完成上述阶段后,骨重建单位进入静止期,等待下一个重建周期开始。骨重建过程需要破骨细胞和成骨细胞之间的密切偶联,二者处于平衡状态。在机体某些状态下,这种平衡被打破,可能导致吸收的骨并没有被完全填充,从而造成骨丢失。如绝经后,破骨细胞活性或数量显著增加,而成骨细胞功能并未相应改变,骨吸收大于骨形成时骨量丢失;在过量使用糖皮质激素时,成骨细胞功能下降而破骨细胞功能并未相应改变时,导致骨形成小于骨吸收功能,同样造成骨量丢失。

(2)骨重建的调控因素

1)生物力学因素:

骨骼可以根据外界负荷和内部应力来调节骨量多少及分布,微结构的完整性。应力大的部位骨量和骨强度大,反之则小。如机械负荷对骨重建具有重要影响。骨骼失用或缺少负荷,如长期卧床、局部制动、失重状态等,会导致破骨细胞活性增加,骨吸收大于骨形成导致骨量快速丢失,其中承重部位的骨量会明显丢失。

骨骼感应外界机械应力,涉及力学信号的传递、骨组织细胞对力学信号的响应以及骨组织细胞间的相互协调作用。骨细胞是骨骼中主要的力学感受细胞,将力学信号传递给成骨细胞和破骨细胞等效应细胞,使骨形成和骨吸收处于动态平衡以维持骨骼力学稳定性。然而,力学影响骨重建的机制还不是很清楚。

2)非生物力学因素:

调节骨重建的非生物力学因素主要包括内分泌因素和局部因素。①内分泌因素:机体内多种激素通过调控破骨细胞和成骨细胞功能参与骨重建。例如雌激素和降钙素可以抑制破骨细胞骨吸收功能;生长激素、雄激素等促进骨形成;甲状旁腺素、维生素D等既促进骨形成也可促进骨吸收。②局部因素:骨骼局部有多种因子参与调节骨重建,主要通过旁分泌和内分泌方式作用在骨骼细胞间,骨基质与骨骼细胞间传递信号。如成骨细胞和骨细胞可以分泌RANKL促进破骨细胞分化,同时分泌护骨因子(osteoprotegerin,OPG)抑制破骨细胞功能;破骨细胞可分泌骨形态发生蛋白6(bone morphogenetic protein 6,BMP6)促进骨形成;骨细胞可分泌硬骨抑素抑制骨形成;破骨细胞吸收骨基质后释放的转化生长因子-β1(transforming growth factor -β1,TGF-β1)可促进骨髓间充质干细胞向骨吸收的区域募集,并诱导其分化为成骨细胞,启动骨形成。

(陈 林)