陶天遵 哈尔滨医科大学附属第二医院骨科教授,主任医师,博士生导师。曾任哈尔滨医科大学附属第二医院院长、骨科主任。曾任中华医学会骨质疏松与骨矿盐疾病分会常务委员,中华医学会骨科分会骨质疏松学组副组长,中国老年学与老年医学学会骨质疏松分会副主任委员,中华骨科杂志编委。现任北方骨质疏松联盟主席,中华医学会骨质疏松与骨矿盐疾病分会顾问,中国老年学与老年医学学会脊柱关节分会副主任委员,医学论坛报骨质疏松频道名誉主编,中国骨质疏松杂志副主编,中华骨质疏松与骨矿盐疾病杂志编委。获国家科技部药学研究康辰骨质疏松"学科成就奖",中国老年学学会骨质疏松"终身成就奖",国家教育部,黑龙江省政府二等奖等十几项奖励。主编"新编临床骨科学"、"新编实用骨科学"等专著六部,副主编"骨矿与临床"等专著四部,发表论文百余篇。 脆性骨折---骨质疏松性骨折 骨质疏松症最大的危害就是骨折。这是一种脆性骨折,就像下面这个玻璃杯碎裂一样。 Fragility fracture may be defined as fractures that occur as a result of minimal trauma, such as a fall from a standing height or less, or after no identifiable trauma at all. 小梁骨是骨质疏松症的重灾区,小梁骨骨丢失发生的早,骨丢失的情况严重。小梁骨疏松表现为小梁变细、间隙加宽,小梁穿孔、断裂。 你能看出哪个图片是骨质疏松骨吗? 内固定失效 皮质骨也不能幸免,皮质骨疏松表现为骨皮质变薄、髓腔扩大、孔隙率增加。八十岁的老人孔隙率是二十岁年轻人的四倍,严重的皮质骨质疏松可以薄如蛋壳,内固定的锚合力下降、内固定困难、内固定失败率高。 骨质疏松 ? 偶联失调 骨质疏松是怎么发生的呢?骨质疏松是骨吸收和骨形成偶联失调的结果。骨吸收和骨形成在时间和空间上是偶联的,骨吸收在先,骨形成在后。如果骨吸收不足骨形成过度就会发生骨硬化,如果骨吸收过度骨形成不足,就会发生骨质疏松了。 下面我们从骨转换的角度来认识骨质疏松症,骨组织有三个重要的生理活动,那就是骨塑建、骨重建和骨微建。 骨塑建 骨塑建是骨在生长发育过程中,在力的作用下改造塑形的过程,它相当于骨的制造业,把原材料加工成成品。下面我们看到的这张图是股骨上端小梁结构的模式图,这样精美的小梁结构使骨以最小的重量、最佳的结构产生最强的力学性能。股骨上端小梁这种精美的结构是骨塑建的杰作。 骨重建 我们讨论和认识骨质疏松症,主要是讨论和认识骨重建。骨重建是骨的新骨和旧骨交替的过程,它相当于骨的维修业。骨重建发生在骨的表面,骨组织有四个表面,那就是骨外膜表面、骨内膜表面、哈佛氏管表面和骨小梁表面。小梁骨的重量只占到骨总重量的20%,但是小梁骨的总面积却高达骨总面积的80%,所以骨重建主要是发生在骨小梁的表面,一旦发生骨重建失调、骨丢失过多,小梁骨就变成了重灾区。 在单位时间内,有大约20%的骨组织处于骨重建的激活、吸收、骨形成这个阶段,其余的80%的骨组织则处于骨重建的静止期,下面这张彩图是骨重建的模式图。 参与骨重建功能的有四种细胞。
骨细胞源于成骨细胞,成骨细胞被自己所分泌的矿化了的类骨质包埋后,即变成了骨细胞。骨细胞卧于骨䧟窝内,骨䧟窝借助于四通八达的骨小管连接成一个立体的网络系统。卧于骨䧟窝内的骨细胞伸出许多突起,这些突起循骨小管走行,也形成立体交叉的网络系统。骨细胞突起之间是一种缝隙联接的方式,类似于神经突触,彼此传递信号。骨细胞的突起联接不仅存在于骨细胞之间,还联接到骨表面的骨衬细胞。 骨细胞与骨䧟窝之间,骨细胞突起与骨小管之间有流动的液体,骨细胞能感受到微小的液压差,并把这种物理剌激转化为生物学信号。骨细胞还能接受化学剌激。所以,骨细胞具有感受器的功能。微损伤是激活骨细胞的重要因素,骨细胞把修复信号经骨细胞突起传递到骨表面的骨衬细胞,使骨袝细胞激活,再经骨袝细胞激活骨重建。所以,骨细胞是骨重建的策划者、指挥者。骨细胞能分泌许多细胞因子,例如骨硬化素,这些细胞因子影响成骨细胞和破骨细胞的活性。所以,骨细胞还是骨重建的调节者。骨细胞分泌的细胞因子也影响远隔组织器官的功能,所以,骨细胞(整个骨组织)还具有内分泌器官的功能。骨细胞也受成骨细胞调节。 骨细胞
成骨细胞完成骨形成功能之后,覆盖在骨表面,变成扁平状的骨衬细胞。骨衬细胞接受骨细胞的指令后,由扁平状转变为柱状,并分泌酶性物质,激活骨重建,是骨重建的启动者。骨衬细胞还能调节破骨细胞功能,并清理被破骨细胞裂解的㬵元碎片,为成骨细胞的骨修复准备条件。 骨衬细胞功能 1.参与破骨细胞活化及RANK受体反应 2.激活骨重建 3.移去胶原碎片 破骨细胞源于血液干细胞,由单核细胞融合为多核细胞,生成前破骨细胞,再分化为破骨细胞。破骨细胞吸收骨质,是骨重建过程中的破坏者。有骨吸收活性的破骨细胞是有突起的,突起彼此相联。下面的电镜照片显示了这些突起。 破骨细胞被骨衬细胞激活后,游走、集中到骨表面。先分泌一些胶性蛋白(清亮区),将自身封闭起来,形成与外界隔绝的微环境。同时伸出皱折缘,吸附在骨表面。酸性小泡经皱折缘释出,溶解骨矿物质,使骨钙、磷折出。酶性小泡经皱折缘释出,裂解骨胶元。这就是骨吸收,骨破坏。释出的钙、磷、胶元裂解产物入血,成为反映骨吸收的骨代谢标志物。破骨细胞的骨吸收过程的示意图如下 下图可以看到吸附在骨小樑表面的破骨细胞。 下图可以看到破骨细胞的骨吸收䧟窝 下图显示各种不同形状,大小的骨吸收䧟窝。多个䧟窝联成大的骨缺损,出现骨穿孔,断裂,微骨折,直至临床骨折。 成骨细胞源于骨髓间充质干细胞,在破骨细胞破骨~骨吸收之后,负责骨修复,是骨重建过程中的建设者,也是破骨细胞功能的调节者。有成骨活性的成骨细胞有突起存在,突起相联。衰老的成骨细胞突起消失。下图可看到这种変化。 下图显示成骨细胞成骨过程:先形成类骨质,然后矿化为成熟骨质。 下面是用四环素标记后显示的成骨活动。两次标记线之间相差十天。 下图显示成骨过程:两次四环素标记线之间相差100天。 下图是骨重建模式图:骨细胞将指令传给骨衬细胞,骨衬细胞激活骨重建(激活期),破骨细胞骨吸收(骨吸收期),然后逆转,进入成骨细胞成骨活动期,最后进入静止期。从激活到静止历时120天,其中骨吸收期3~4周,最初一周骨吸收速度最快,以后减慢,骨形成期为三个月。 正常状态下的骨重建过程中,骨吸收与骨形成是平恒的。 正常状态下骨吸收的深度不会超过骨小樑厚度的三分之二。骨质疏松状态下骨吸收穿透骨板,形成穿孔。邻近的穿孔连成一片,就形成断裂了。 物理因素:
生物因素:
有众多的细胞因子和细胞通路调节骨重建过程。其中0pG~NANKl~NANK系统是重要的调节通路之一!成骨细胞通过这一通路调节破骨细胞的功能。NANKl与破骨细胞上的NANK结合,激活破骨细胞。OPG则阻止NANKl与NANK结合,抑制破骨细胞功能。成骨细胞同时分泌OpG和NANKl,并通过调整两者的比例来影响破骨细胞的功能。 OPG - RANKL - RANK 下面列举的几张彩图展示了影响骨重建的一部分细胞因子和细胞通路。 下图展示了三个药物作用靶点:1,骨硬化蛋白单克隆抗体。骨硬化蛋白是骨细胞分泌的,它抑制成骨细胞活性。骨硬化蛋白单克隆抗体则阻止骨硬化蛋白对成骨细胞的抑制作用。2,NANKl单克隆抗体~狄诺塞麦,抑制破骨细胞活性。3,组织蛋白酶K抑制剂,抑制破骨细胞活性(因其不良反应,已停止研发)。 骨微建 对骨微建的了解甚少。目前的研究表明:与发生在骨表面的骨重建不同,骨微建是发生在骨内部的成骨活动。骨微建由骨细胞独立完成,不依赖破骨细胞与成骨细胞,不与破骨细胞和成骨细胞隅联。骨微建可能是骨微损伤的修复机制之一。 骨微损伤是骨重建的激活因素。骨微损伤的累积造成微骨折,微骨折的累积引发临床骨折。 治疗思路
下面列举几种药物的作用机制 PTH(1-34)
固力康的作用机制(维生素K2) 第一条路径:固力康通过羧化酶作用,增加体内羧化骨钙素的含量。羧化的骨钙素可与羟基磷灰石结合,促进骨形成期骨矿化,最终起到改善骨质量的作用。 第二条路径:固力康通过与细胞核内SXR结合,上调Msx2、TSK以及MATN2三个基因的表达。Msx2基因的激活能够促进前成骨细胞分化为成骨细胞,因而促使反转期有更多的成骨细胞移行至被吸收的骨表面。另两个基因(TSK基因与MATN2基因)形成相应的细胞外基质蛋白,能够有效的促进胶原聚集,形成胶原纤维。 中药 目前,批准用于治疗骨质疏松症的中药有四十多种,都含有补益肝肾,强筋健骨的中药成分。其中,共有的中药成分是淫羊藿。现已查明淫羊藿的有效成分如下
双相调解机制
提高雌二醇水平 改善骨微结构 新药进展
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