废用性骨质疏松症的研究进展　　

骨质疏松症分为原发性和继发性两大类，废用性骨质疏松症属继发性骨质疏松症，主要因骨骼机械力减少，致全身性或局部性骨量丢失引起。

常见病因为：（1）运动能力受限或功能障碍；（2）运动系统包括肌肉骨骼损伤或病损；（3）神经系统损伤或病损。废用性骨质疏松多见于脊髓损伤、偏瘫、脊髓灰质炎及其后遗症、骨折、长期卧床及太空飞行。

废用性骨质疏松症可引起一系列并发症，如肾结石发病率增高、关节周围软组织骨化（异位骨化）、肢体畸形以及病理性骨折发病率增高等，已引起人们的广泛关注。

1，废用性骨质疏松症的发病机制

骨质是通过不断重复的骨破坏及骨形成来维持的，这一进程称为骨重建。它主要是由破骨细胞及成骨细胞调节的，破骨细胞吸收局部旧骨质，而成骨细胞不断形成新骨，骨质疏松症则是这一生物调节失衡的结果。

当骨的正常负荷减弱或消失时，与外力负荷相对应的骨重建随之发生，引起骨质萎缩，机械强度下降。有研究表明，当病人卧床4周时，髂骨松质骨骨量开始下降，至卧床25周时骨量下降约33%。

Rubin等研究发现，火鸡制动4周后，其尺骨骨质丢失约12%，骨吸收显著增高，骨吸收孔径增长约3倍。长期制动导致的骨量丢失，在主动活动后可恢复，但往往需要更长时间。有实验研究发现，犬和鼠需要2-3倍的时间来恢复在废用期导致的骨丢失。

但是自然界有一个有趣的现象，黑熊每年有5-7个月的冬眠期，但黑熊皮质骨的机械强度并不随年龄及每年的冬眠期而下降。黑熊可以长年保持血清钙含量稳定，是由于其在冬眠期间停止排便及排尿，故血液中钙调节激素水平稳定，有助于保持骨的形成，这可能是黑熊防止因冬眠而导致废用性骨质疏松症发生的原因。

众所周知，骨质及骨小梁的方向与外力的强度、方向相适应，根据Wolff定律，废用性骨质疏松症被认为与缺乏机械外力有关。在机械外力作用下，局部调节破骨细胞与成骨细胞分化的基因表达有哪些改变，现在仍不得而知。

骨质及骨的形状，在任何时期都是依靠破骨细胞的骨质吸收和成骨细胞的骨形成之间的平衡骨重建来实现的。其具体机制为：成骨细胞从骨微环境中募集或从细胞族系中激活而形成新的骨质，外部机械力的大小和频率决定了力学能量密度率（SED），而SED又决定了对骨细胞刺激的强度，骨细胞信号传导至骨的表面并随着距离呈指数衰减。

骨小梁的方向也可随着外力负荷的方向发生适应性改变，在长期的外力刺激下，骨小梁的方向可完全重新排列，以适应新的外力方向。因此，机械外力决定了骨重建的正向或负向平衡。这可能是长期制动导致废用性骨质疏松症的机制。

近年来，针对废用性骨质疏松症分子机制的研究发现，一些神经递质及神经活动功能的异常与废用性骨质疏松症有关。当大鼠坐骨神经切断后，可导致下肢废用性骨质疏松症。

尽管制动可能是导致废用性骨质疏松症的因素之一，但神经递质也可在局部骨内间接或直接作用于破骨细胞，使其增生、分化、活性增强。神经损伤可能通过抑制破骨细胞生成的限制性因素诱导骨的吸收增强。失去神经调节作用可导致骨的负向平衡。如果局部神经递质的释放可以调节骨的重建，则可以设想，单侧坐骨神经切断术即可损害对侧坐骨神经的神经信号系统并导致对侧骨量的丢失。

2， 废用性骨质疏松症的常见分类

长期卧床、制动、失重是导致废用性骨质疏松发生的三大病因。根据其病因，临床上将废用性骨质疏松归纳为以下几大类。

2.1 截瘫所致的废用性骨质疏松

研究报道，外伤性截瘫患者应用双能X线骨密度仪测量双侧股骨近端及腰椎的骨密度，发现均表现不同程度的骨质疏松，卧床时间越长，骨质疏松越严重。

2.2 偏瘫所致的废用性骨质疏松

研究发现，老年偏瘫患者偏瘫侧的股骨发生骨萎缩和病理性骨折频率增加，偏瘫患者要被迫卧床一段时间，由于偏瘫侧肢体肌肉麻痹，肢体的运动受到极大的限制，肌肉收缩对骨刺激应力的消失，再加上卧床的免负荷以及瘫痪后内分泌的改变，骨质疏松是不可避免的。

2.3 脊髓灰质炎麻痹肢体所致的废用性骨质疏松

脊髓灰质炎患者下肢肌肉麻痹越严重，受累肢体的骨骼发育就越差，骨质疏松就越严重，肌肉广泛麻痹的肢体骨骼变细、变短、骨皮质变薄、骨的形态也发生改变，表现有明显的骨质疏松。

2.4 肢体骨折后所致的废用性骨质疏松

骨折后由于局部肿胀、疼痛、固定和肢体运动量的明显减少，下肢骨折长时间的不负重或负重量减少，造成损伤肢体的骨矿物质丢失，引起骨质疏松，这是骨折后最常见的并发症。骨折后肢体被固定的范围越广、时间越长，骨质疏松就越严重。

2.5 截肢患者残肢的废用性骨质疏松

传统的假肢是末端开放、残肢插入式假肢，当负重时残肢的皮肤肌肉等软组织越塞越紧，而骨端并无负重，残肢肌肉萎缩，残肢骨表现骨质疏松。现代假肢是末端闭合的，全面接触全面承重式假肢，由于骨端负重及肌肉生理功能的发挥，则残肢的骨质疏松明显地减轻，但仍有不同程度的表现。

2.6 失重所致的废用性骨质疏松

失重导致废用性骨质疏松，失重使骨骼处于无负荷无应力刺激状态，是骨质疏松发生的基本原因。另外，失重条件下肌萎缩，肌力下降使骨应力刺激减少，也促进废用性骨质疏松发生。

2.7 各种疾病长期卧床引起的废用性骨质疏松

各种内外妇科疾病只要是迫使患者长期卧床就会造成骨矿物质丢失，引起骨质疏松。卧床时间越长，肢体运动功能越差，引起骨质疏松的程度就越重。

3 ，废用性骨质疏松症的临床表现

废用性骨质疏松症特别是急性制动后，骨丢失常见症状为疼痛，好发于腰背、坐骨结节及足跟部，翻身、坐位及站立开始负重时产生疼痛。病人软组织松弛，肢体萎缩，周径减少，肌力降低，病程较长者可出现关节粘连、僵硬，甚至关节周围异位骨化，肢体功能受到严重障碍。

加之，身体平衡及协调和对外界的保护性反应降低，骨折危险性增加。骨折主要发生在松质骨及负重骨，如下肢骨，特别是末端，青少年及年轻者较常见，6个月骨量即可减少达50%。

常见脊椎压缩性骨折及桡骨远端、肱骨外科颈、股骨颈和股骨转子间骨折，还可出现驼背及肢体畸形。长期卧床病人的双下肢及躯干运动量明显减少，肌肉收缩及幅度降低。如果去除废用性的因素，骨质疏松症往往可以好转，但是需要更长的时间。

Lyritis等认为骨折后局部骨质疏松是一种骨折部位及邻近骨折关节周围特异制动性骨质疏松，它不仅由于制动引起，也与血管运动障碍有关。骨折后应用接骨板及螺钉内固定，在接骨板下可发生局部骨质疏松，系由于应力遮挡及内、外骨膜血管损害所致。制动性骨质疏松如同时合并妇女绝经后或老年性骨质疏松，症状将更严重。

症状决定于制动期限、方式及程度。骨折及手术后，由于需要保持患部制动，甚至长期卧床，必然导致骨吸收增加及骨形成减少，增加骨折危险性。骨折后又不可避免地发生疼痛，这样周而复始，如不进行干预，就会陷于一个难以阻断的恶性循环。

4， 废用性骨质疏松症的诊断要点

废用性骨质疏松症的诊断要点主要有：（1）运动功能障碍或运动量减少3个月以上者，尤其是绝经后妇女易发生废用性骨质疏松症。（2）因外伤或疾病而被制动、卧床的青少年，时间在3个月或半年以上，若有肢体皮温增高、骨骼疼痛、泌尿系结石，则提示有骨质疏松或弥漫性骨萎缩的可能。

（3）骨质疏松症患者活性维生素D减少，以此可与骨软化症作鉴别。（4）对原因不明的肌肉功能障碍、肌腱异位骨化、骨骼疼痛以及骨关节变形者，需进一步检查，以排除骨质疏松症。

（5）X线检查根据不同特征可分为4种类型：①广泛性骨质疏松：多见于高龄者，运动功能受限8周的早期骨质疏松症，常见于腕骨、跟骨和四肢长骨；②斑状骨质疏松：多见于l5岁以下青少年，因运动功能长期受限，近关节周围的四肢长骨端呈斑块状骨质疏松区；

③线状骨质疏松：有2种表现，一种是在四肢长骨的干骺端呈横行带状透明区，称为带状骨质疏松。常出现在运动功能障碍3个月以内的横行骨小梁。另一种是在运动功能障碍3个月以上的纵行骨小粱受累，呈纵行线条稀疏透明状，称为线状骨质疏松；

④板层状骨质疏松：常发生在20岁以后，其长骨干的骨膜下成骨与骨髓炎表现相似。另外，诊断废用性骨质疏松症，可辅助进行骨密度测定检查，使诊断更加客观化。

5 ，废用性骨质疏松症的生化检查

脊髓损伤后尿钙排量呈逐渐性升高，第7周达最高值。宇航员失重后，尿钙和粪钙均增加，钙丢失最初较少，2月末可达200mg/d停止后可较快恢复。Nabavi等通过研究也发现了微重力环境对破骨细胞的骨吸收和成骨细胞骨架组织和粘附的影响。

在骨吸收生化指标中，血清Ⅰ型胶原交联C末端肽（CTX）、I型胶原交联N末端肽（NTX）及血浆抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）值均增加，尿羟脯氨酸/肌酐（OHPr/Cr）、尿吡啶啉（PYD）、脱氧吡啶啉（DPD）值亦均增加。

骨形成生化指标中，血清骨特异性碱性磷酸酶（BALP）、骨钙素（BGP）、I型前胶原前肽PICP值亦增加。血清BGP由成骨细胞合成，是足骨组织内非胶原骨蛋白的主要成分，它反映成骨细胞活性、骨转换和骨形成的特异指标。

血中BGP与骨内BGP含量呈密切正相关关系，BGP是反映骨形成的特异指标。血浆抗酒石酸酸性磷酸酶TRAP是酸性磷酸酶的第5型同工酶，主要由骨吸收功能细胞———多核破骨细胞释放，具有很高活性，是破骨细胞功能的重要标志，它的活性与破骨细胞呈正相关，因此可以作为鉴定骨吸收的重要指标。

AKP碱性磷酸酶广泛分布于机体的骨、肝、肠、胎盘等组织中。临床主要用于阻塞性黄疸、原发性肝癌、继发性肝癌胆汁淤积性肝炎的检查。由于骨组织中此酶亦很活跃，因此近年来也用于骨软化症、佝偻病、骨细胞癌、骨质疏松的辅助诊断。

AKP是反映成骨细胞在体外分化为成熟骨细胞及基质钙化的一个重要指标。血清骨特异性碱性磷酸酶（BALP）是成骨细胞的标志酶，反映成骨细胞在体外分化为成熟骨细胞及基质钙化的一个重要指标。丙二醛（MDA，表示脂质过氧化物含量）是反映体内各元素水平的指标。

6 ，废用性骨质疏松症骨反应的不同阶段和程度

目前临床实验研究多集中在外伤性脊髓损伤所致的完全瘫痪、脊髓灰质炎引起的局部瘫痪或肌无力、中风及其它疾病引起的偏瘫，由于外伤性脊髓损伤所致的完全瘫痪是临床上最彻底的制动病倒，所以目前研究较多。

通常有三种选经对骨反应进行定量分析：（1）骨代谢物的生化指标测量；（2）局部骨活性的组织形态学测量；（3）局部骨量或骨矿含量分析。用这些不同方法所得结果之间是相互联系的，但却分别表现了骨反应的不同阶段和程度。

6.1 废用性骨质疏松症的早期变化

失骨的早期变化可通过生化指标检测，但是尿和血清生化测定代表的是系统水平的反应，而通常骨细胞因废用性导致的活性变化却十分局限，所以测得的代谢反应是全身性的，不能代表任何特定身体部分。尿钙在损伤后立即升高并在8-10周达高峰，约为正常水平的2倍。

15周后尿钙降至稳定水平，但仍比正常水平高。7个月后尿钙的排泄才恢复正常。尿羟脯氨酸伤后也立即增高，3个月达高峰。维持高峰水平长达8个月，然后在1年内下降并稳定到一定水平。

有研究显示：受伤制动后血清钙浓度升高（1.3%）和血清磷浓度升高（5.9%），以及尿肌酐排泄升高（17%），但尿钙排泄并不升高。以上检测骨代谢生化指标都提示骨吸收增强。而在伤后5-9周，总血清碱性磷酸脂酶开始逐步升高。

6.2 废用性骨质疏松症的中期变化

小梁骨容量（小梁占骨的百分比）以每月6%的速度减少，并且与瘫痪时期长短相关，直到25周之后才与瘫痪时期没有进一步联系，达到一个稳定状态。小梁破骨细胞吸收表面数目在伤后升高，并一直维持16周，40周后逐步恢复正常。

可以说，骨丢失发生是由于骨形成减少以及破骨细胞吸收作用暂时性升高。随之以一个“惰”骨为特征的新的稳定状态，它在“单位时间内比以前产生更少的骨”。

6.3 废用性骨质疏松症的后期变化

失骨所致骨反应的后期变化可通过对特定部位直接测量骨量或骨矿骨量得到，它提供了最重要的临床评估资料。能够测量到的骨重建资料可能需要数周或数月，这取决于测量技术和骨反应的大小程度。

研究表明胫骨骨量的减少是股骨的两倍，靛部受伤后立即发生骨丢失，在最初4～6个月，平均以每月大于2%的速度丢失，在接下来第一年的其余时间丢失速度约为1%，这么大的丢失比率在第3年或第4年才消失，而在此以后几乎没有资料显示可测量的骨丢失。

虽然在这些研究中存在着个体差异，但是通常认为小梁骨丢失比皮质骨丢失更明显，而局部发生的骨丢失与瘫痪是否彻底有关。

Donahue等通过对黑熊冬眠的研究发现，黑熊不因冬眠而导致骨质疏松这一现象与甲状腺激素的水平有直接关系，这可能成为废用性骨质疏松症的一个新的研究方向。

7 废用性骨质疏松症的防治

废用性骨质疏松的防治包括卧床体位、运动锻炼、物理治疗、药物治疗。在任何情况下，都不要忽视对原发病的积极治疗，在防治上应首先强调运动锻炼。

卧床宜采用半坐位，保持头高足低，避免体液向头部和躯体上部转移。体育锻炼在于对成骨细胞和破骨细胞产生刺激，诱导体液流动。应力刺激产生负电位，易于结合阳性钙离子，促进骨形成。

肌肉锻炼可使骨血流量增加，促进骨骼肌循环，提高组织营养。体育锻炼应尽早进行，循序渐进并主动运动，采取等长及等张肌力收缩。根据个体情况适当制订锻炼方法，可站立或步行，注意关节活动度训练。

以主动运动为主，被动锻炼仅适用于瘫痪及偏瘫病人，包括按摩、关节被动活动、挛缩及粘连肌肉牵长等。应尽量缩小固定范围及期限，对非损伤部位尽可能进行力所能及的运动。对长期制动进行锻炼或开始行走时宜动作轻柔，避免使用暴力，以防发生骨折。

物理治疗可采用电刺激，掌握刺激频率，可使肌肉被动收缩，促进成骨细胞活性，抑制骨吸收。电刺激可增加细胞液中钙离子浓度，应用脉冲电磁场（PEMF，低电压高频率电刺激对提高骨质和增加骨量均有效。

在PEMFs作用下，人体躯干、髋部骨骼等表面或内部将产生生物物理刺激电磁场效应，提高骨密度。PEMFs通过刺激成骨细胞的功能而影响骨代谢，失重后通过心血管系统的变化，体液及骨矿重新分布。

在药物治疗方面，可根据病人情况选择使用阿仑膦酸盐、利塞膦酸盐或降钙素，有鲑鱼降钙素（sCT针剂或鼻喷剂）和鳗鱼降钙素类似物。

双膦酸盐也具有很好的效果，依替膦酸盐可增加1α，25（OH）2D3、PTH和血清骨钙素，降低血ICTP和血离子钙。在脊髓损伤早期静脉内注射帕米膦酸盐可抑制骨吸收标志物增加和随之发生的骨密度降低。

对截瘫病人应用二膦酸盐可使骨量轻微增加，破骨细胞活性降低。唑来膦酸也可提高小儿脊髓损伤的骨矿物密度，降钙素能有效防止急性制动后骨吸收。老年骨折病人术后立即给予降钙素尤其有重要意义，不仅能促进骨折愈合，还能因止痛效果而提前活动。

每日还应补充钙剂及维生素D。中药亦可适当采用，以补肾壮骨为主，辅以健脾益气。药物治疗的目的在于抑制破骨细胞的数目及活性，增加活跃成骨细胞数目。

8 ，展望

尽管国内外学者对废用性骨质疏松症作了大量的实验研究，取得了一定的成果，但仍有一些问题有待确定，例如：机械外力如何启动骨细胞力学信号传导途径，其具体机制是什么？

废用性骨质疏松症病人骨髓及骨膜组织内调节成骨细胞、破骨细胞分化的相关基因表达有何改变？如果有基因表达的上调，那么和神经递质之间有何关系等，这些问题仍需要进一步深入研究。