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骨遺失誘導各年齡段衰老的研究

2024-08-29科學

顧建文1、馬真勝2

解放軍總醫院第九醫學中心

空軍軍醫大學第一附屬醫院骨科

摘要:骨遺失是一種常見的生理現象,近年來研究發現,骨遺失可誘導導致各個年齡段的人發生衰老。本文透過查閱相關文獻,系統闡述了骨遺失與各年齡段衰老的關系,包括骨遺失的原因、對不同年齡段人群的影響、與衰老相關的機制以及潛在的幹預措施等,同時結合國際研究中太空失重環境下航天員出現骨遺失和衰老現象進行分析,旨在提高對骨遺失與衰老關系的認識,為預防和治療因骨遺失引起的衰老相關疾病提供參考。

一、引言

骨骼是人體的重要組成部份,不僅提供支撐和保護,還參與多種生理過程。隨著年齡的增長,骨量逐漸減少,骨遺失現象愈發普遍。越來越多的研究表明,骨遺失不僅僅是一種單純的骨骼疾病,還與衰老過程密切相關,可在不同年齡段對人體健康產生深遠影響。此外,國際研究發現,太空失重環境下的航天員在經歷半年的太空任務後也會出現骨遺失和衰老現象,這為研究骨遺失與衰老的關系提供了新的視角。

二、骨遺失的原因

(一)年齡因素(Age factor)

隨著年齡的增長,人體的骨代謝逐漸失衡,成骨細胞(osteoblast)活性降低,破骨細胞(osteoclast)活性相對增強,導致骨吸收(bone resorption)大於骨形成(bone formation),從而引起骨遺失。

(二)激素水平變化(Hormonal changes)

1. 雌激素(estrogen):對於女性而言,絕經後體內雌激素水平急劇下降,會加速骨遺失。雌激素可以抑制破骨細胞活性,促進成骨細胞功能,維持骨量穩定。

2. 副甲狀腺素(parathyroid hormone):隨著年齡增加,副甲狀腺素水平可能升高,促使骨吸收增加,引發骨遺失。

3. 維生素 D(vitamin D):維生素 D 對鈣的吸收和骨代謝至關重要。年齡增長會導致皮膚合成維生素 D 的能力下降,腎臟對維生素 D 的活化能力降低,從而引起鈣磷代謝失衡,導致骨遺失。

(三)營養因素(Nutritional factors)

1. 鈣攝入不足(Insufficient calcium intake):鈣是維持骨骼健康的重要元素。長期鈣攝入不足會導致血鈣水平下降,刺激副甲狀腺素分泌,增加骨吸收,引起骨遺失。

2. 維生素 D 缺乏(Vitamin D deficiency):缺乏維生素 D 會影響鈣磷代謝,進而導致骨遺失。

3. 蛋白質攝入不足(Insufficient protein intake):蛋白質是骨基質的重要組成部份,長期蛋白質攝入不足會導致骨基質合成減少,引起骨遺失。

(四)生活方式因素(Life style factors)

1. 缺乏運動(Lack of exercise):缺乏運動會使肌肉萎縮,骨骼負荷減少,從而影響骨代謝,導致骨遺失。

2. 吸煙(Smoking):吸煙會影響鈣的吸收和利用,抑制成骨細胞活性,增加骨遺失風險。

3. 飲酒過量(Excessive alcohol consumption):過量飲酒會影響鈣的吸收和利用,抑制成骨細胞活性,同時可能影響維生素 D 的代謝,增加骨遺失風險。

三、骨遺失對不同年齡段人群的影響

(一)兒童和青少年時期(Childhood and adolescence)

在這個階段,骨量快速積累,為成年後的骨骼健康奠定基礎。然而,如果存在營養不良、缺乏運動、某些疾病等因素導致骨遺失,可能會影響骨骼的正常發育,增加成年後患骨質疏松癥等疾病的風險。例如,患有慢性疾病的兒童可能由於長期使用某些藥物或營養不良而出現骨遺失,影響生長發育。

(二)成年時期(Adulthood)

成年人的骨量相對穩定,但隨著年齡增長、不良生活方式等因素的影響,也可能逐漸出現骨遺失。骨遺失可能導致身體疼痛、身高縮短、骨折風險增加等問題,影響生活質素和工作能力。對於女性來說,絕經前後是骨遺失的加速期,需要特別關註。

(三)老年時期(Old age)

老年人是骨遺失的高發人群。骨遺失會加劇衰老過程,增加骨折的風險,嚴重影響老年人的生活自理能力和健康壽命。骨折後長期臥床還可能引發一系列並行癥,如肺炎(pneumonia)、深靜脈血栓(deep vein thrombosis)等,進一步威脅老年人的生命健康。

四、太空失重環境下航天員的骨遺失與衰老現象

國際研究發現,航天員在太空失重環境下生活半年後,會出現明顯的骨遺失和衰老現象。這主要是由於在失重環境下,骨骼失去了地球重力的刺激,成骨細胞活性降低,破骨細胞活性相對增強,導致骨代謝失衡,骨遺失加速。同時,太空環境中的輻射等因素也可能加速細胞的衰老過程。

航天員的骨遺失和衰老現象不僅對其自身的健康構成威脅,也為研究骨遺失與衰老的關系提供了獨特的實驗環境。透過對航天員在太空環境中的生理變化進行研究,可以深入了解骨遺失與衰老的機制,為地球上的人類提供預防和治療骨遺失和衰老相關疾病的新思路。

五、骨遺失與衰老相關的機制

(一)內分泌系統調節失衡(Imbalance of endocrine system regulation)

骨遺失會影響體內多種激素的水平,進而影響整個內分泌系統的平衡。例如,雌激素水平下降不僅會加速骨遺失,還可能影響其他器官和系統的功能,促進衰老。副甲狀腺素水平升高會導致鈣磷代謝紊亂,影響多個器官的正常功能,加速衰老行程。

(二)氧化應激增加(Increased oxidative stress)

骨遺失過程中,氧化應激水平會逐漸升高。活性氧(reactive oxygen species)的產生增加會損傷成骨細胞和骨細胞,導致骨形成減少和骨吸收增加。同時,氧化應激還會對其他細胞和組織造成損傷,促進衰老。

(三)免疫系統功能紊亂(Dysfunction of immune system)

骨遺失可能與免疫系統功能紊亂有關。破骨細胞的活性增強可能與免疫系統的異常啟用有關,而免疫系統的紊亂又會進一步影響其他器官和系統的功能,加速衰老。

(四)幹細胞功能減退(Decline in stem cell function)

骨髓中的幹細胞在維持骨骼健康和修復中起著重要作用。骨遺失可能導致骨髓幹細胞功能減退,影響骨骼的再生和修復能力。同時,幹細胞功能減退也可能影響其他組織和器官的再生能力,促進衰老。

六、幹預措施

(一)營養幹預(Nutritional intervention)

1. 增加鈣攝入(Increase calcium intake):透過食用富含鈣的食物,如奶制品(dairy products)、豆制品(soy products)、海鮮(seafood)等,或補充鈣劑,維持足夠的鈣水平,有助於預防骨遺失。

2. 補充維生素 D(Supplement vitamin D):適當曬太陽(sun exposure)或補充維生素 D 制劑,促進鈣的吸收和骨代謝。

3. 保證蛋白質攝入(Ensure protein intake):攝入足夠的優質蛋白質,為骨基質的合成提供原料。

(二)運動幹預(Exercise intervention)

1. 負重運動(Weight-bearing exercise):如快走(brisk walking)、跑步(running)、跳繩(jumping rope)等,增加骨骼的負荷,刺激骨形成。

2. 抗阻運動(Resistance exercise):如舉重(weightlifting)、掌上壓(push-ups)、仰臥起坐(sit-ups)等,增強肌肉力量,提高骨骼的穩定性。

(三)藥物治療(Drug therapy)

1. 鈣劑和維生素 D 補充劑(Calcium and vitamin D supplements):作為基礎治療,預防和治療骨遺失。

2. 抗骨質疏松藥物(Anti-osteoporosis drugs):如雙膦酸鹽(bisphosphonates)、降鈣素(calcitonin)、雌激素受體調節劑(selective estrogen receptor modulators,SERMs)等,抑制骨吸收或促進骨形成。

(四)生活方式調整(Life style adjustment)

1. 戒煙限酒(Quit smoking and limit alcohol consumption):減少不良生活習慣對骨骼健康的影響。

2. 避免跌倒(Avoid falls):采取措施如保持環境安全、進行平衡訓練(balance training)等,降低骨折風險。

七、結論

骨遺失與各年齡段的衰老密切相關,太空失重環境下航天員出現的骨遺失和衰老現象進一步證實了這一關系。了解骨遺失的原因、對不同年齡段人群的影響以及與衰老相關的機制,有助於采取有效的幹預措施,預防和治療因骨遺失引起的衰老相關疾病。透過營養幹預、運動幹預、藥物治療和生活方式調整等綜合措施,可以減少骨遺失,延緩衰老行程,提高各年齡段人群的生活質素和健康壽命。未來,還需要進一步深入研究骨遺失與衰老的關系,探索更加有效的預防和治療方法,為人類的健康事業做出更大的貢獻。