肌少症与骨质疏松及骨折
金小岚1, 侯建明2, 李梅3     
1. 610083 成都,成都军区总医院内分泌科;
2. 350001 福州,福建省立医院内分泌科;
3. 100730 北京,中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院内分泌科 国家卫生和计划生育委员会内分泌重点实验室

随着社会老龄化,肌肉骨骼疾病患病率迅猛增加。越来越多的研究表明肌肉与骨骼不仅解剖位置毗邻,还拥有共同的旁分泌及内分泌调节,相似的分子信号调节通路,及共同的治疗靶点及药物[1-2]。近年来肌少症与骨质疏松症、骨折间的密切关联,已经成为研究热点,有学者甚至提出肌少症与骨质疏松症可统称为“活动障碍综合征”(dysmobility syndrome)[3]。肌肉含量、强度及功能下降可显著增加骨质疏松风险,是引起跌倒及骨折的主要危险因素之一,而骨强度下降也会明显增加肌少症患病率,两者常伴随出现,相互影响,共同增加老年人群的病残率及病死率。为此,应重视肌少症与骨质疏松症的密切关系,共同诊断及防治这两种常常共存的疾病。

肌少症与骨质疏松症紧密关联,共同增加骨折风险

多数大样本横断面研究显示,肌肉含量与骨密度呈正相关,肌肉含量下降是骨质疏松症的重要危险因素。一项研究纳入17 891名非洲裔美国人、高加索人及中国人,采用四肢肌肉含量下降标准诊断肌少症,结果表明瘦肉含量及握力与骨密度呈正相关,四肢肌肉含量每增加1个标准差,骨量减少/骨质疏松的风险下降37%。肌少症者较正常人罹患骨量减少/骨质疏松的风险增加1.8倍[4]。韩国健康及营养调查纳入3 400余名60岁以上男女性,测量四肢骨骼肌含量、骨密度及血清25羟维生素D (25 hydroxy serum vitamin D,25OHD)水平,结果显示肌少症合并维生素D 缺乏组,男女性均有显著降低的全髋及股骨颈骨密度[5]。我国上海一项研究纳入年龄18~96岁1 766名男性与1 778名女性,结果显示肌少症在70岁以上女性的患病率为4.8%,男性为13.2%,与日本及韩国患病率接近,低于高加索人,受试者下肢及躯干肌肉含量分别是股骨与脊柱骨密度的强预测因子[6]

肌少症不仅与低骨密度密切关联,也是髋部骨折的重要危险因素。有研究将590例平均年龄67.9岁的女性分为骨质疏松、骨量减少及骨量正常3组,同时又分为肌少症、前肌少症、非肌少症及未分类4组,结果显示与非肌少症女性相比,肌少症女性罹患骨质疏松症、骨折及1年内至少跌倒1次的风险显著升高,比值比分别为12.9、2.7及2.1[7]。意大利一项横断面研究纳入因髋部骨折住康复机构的591例男女性患者,采用四肢肌肉指数诊断肌少症,结果显示116例(21.8%)女性及52例(86.7%)男性罹患肌少症[8]。一项日本横断面研究纳入2 868名健康机构的男女性,357名以前发生过髋部骨折,骨折组肌少症及下肢肌肉指数降低的患者比例显著高于非骨折组,表明老龄、低骨密度及肌少症是髋部骨折的主要危险因素[9]。由此可见,肌少症不仅与低骨密度密切相关,还是跌到及骨折的重要危险因素。

前瞻性研究能够更好地排除多重混杂因素的干扰,更为科学地探索肌少症与骨质疏松及骨折的相关性。一项前瞻性研究纳入1 089名平均年龄62岁的志愿者,其中51%为女性,共有563人在平均随访10.7年间发生骨折,随访结果表明,肌少症男性具有较低脊柱与全身骨密度,较高的非椎体骨折率,肌少症女性具有较低的全髋骨密度[10]。1项对2 941例70~79岁老年人群的前瞻性研究,随访6.6年内发生了63例髋部骨折,表明降低的骨密度、肌肉量、肌肉强度及功能,以及增加的肌间脂肪含量,均与髋部骨折风险增高相关[11]。香港对2 000名65岁以上男性社区居民前瞻性研究显示,随访11.3年间有226 (11.3%) 名男性发生至少1次骨折,结果表明肌少症是骨密度及其他骨折危险因素以外的骨折独立危险因素(风险比为1.87),如果联合肌少症及骨质疏松,骨折的风险将进一步增加(风险比为3.49)[12]。GERICO队列研究纳入913例平均年龄65.0岁的社区居民,随访时间为(3.4±0.9)年,40例 (4.4%) 受试者至少发生了一次非暴力性骨折,结果显示肌肉含量下降显著增加骨折风险(比值比为2.32),如果肌少症合并髋部或脊柱T评分<-2.5,非暴力性骨折风险将进一步明显地上升(比值比为3.39)[13]。由此可见,前瞻性研究更加有力地证实了肌少症、骨质疏松症是导致骨折的重要危险因素,仅仅诊治骨质疏松症,忽略肌少症,是不能充分降低骨折风险的。临床工作中应充分重视肌少症对骨骼的不利影响,尽早诊断及充分治疗肌少症。

肌少症与骨质疏松症并存及其导致骨折的机制

肌少症与骨质疏松症相互影响、紧密关联的机制较为复杂,包括肌肉收缩力学负荷对骨骼的机械力影响,以及肌肉与骨骼间复杂精密内分泌调控的生物学机制[14-16]。肌肉产生的机械力影响骨骼的生长、骨骼几何形状和骨密度[17]。骨骼与肌肉在胚胎发育期均起源于间充质祖细胞,它们受重叠基因及体液因子的调控。近来研究表明,骨骼与肌肉均具有内分泌功能,它们之间相互交织的内分泌信号网络,决定了骨骼与肌肉的相互影响。生长激素、胰岛素样生长因子-1、糖皮质激素、雄激素、雌激素、维生素D、多种肌细胞因子(包括白介素-6、白介素-7、生长分化因子-8、肌生成抑制素、骨形态发生蛋白、成纤维细胞生长因子-2、肿瘤坏死因子-α等)对骨骼及肌肉的合成与分解代谢,发挥着重要影响[16, 18-19]。随着年龄老化,上述内分泌激素及细胞因子分泌水平发生改变,导致骨骼与肌肉的合成代谢减弱、分解代谢增加,骨骼与肌肉含量、强度及功能明显下降[19-21]

此外,许多共同信号通路参与调节肌细胞与骨骼细胞的代谢过程。Wnt/β-catenin信号通路调节成骨细胞活性,也与肌肉再生相关。骨细胞能够分泌骨硬化素、Wnt3a及前列腺素,调控Wnt/β-catenin通路,分别影响骨骼与肌肉的代谢与功能[21]。肌肉收缩对于骨骼是重要的力学刺激,能够通过增强液体流剪切力来激活骨细胞Wnt/β-catenin通路,进而调节成骨细胞活性[21]。与肌肉与骨骼密切关联的另一个信号通路是PI3K/Akt通路,胰岛素样生长因子-1通过该共同通路对肌肉及骨骼发挥促进合成代谢的有益影响[22]

肌少症增加骨折风险主要与其引起骨密度降低相关,也与跌倒风险增加密切关联。研究显示,90%的骨折由跌倒诱发。肌少症存在II型肌肉纤维及运动神经元数量减少,这将显著影响肌肉含量及强度,引起机体平衡能力减弱、步速减慢、身体摇摆性增加,因而增加跌倒风险,而跌倒往往是骨折的直接诱因[23-24]

由此可见,肌肉与骨骼受许多共同的基因、内分泌调控网络及信号通路调控,这些共同的分子调控导致老年人肌少症与骨质疏松症患病率显著增加,且常常共同存在。肌少症不仅与低骨密度关联,还显著增加跌倒及骨折风险。

肌少症与骨质疏松症治疗的共同之处

在治疗方面,肌少症与骨质疏松症也有相同之处。有益的生活方式有助于促进肌肉与骨骼的合成代谢,包括积极进行阻抗运动,摄入富含亮氨酸的蛋白质饮食等。关于治疗药物,严格意义上讲,目前尚没有药物具有治疗肌少症的适应证,该疾病的治疗药物亟待研发。目前动物及人体研究显示,对肌少症可能有效的治疗药物包括维生素D、雄激素、选择性雄激素受体调节剂、生长激素、生长激素促泌剂——Grelin类似物、肌生成抑制素单克隆抗体、血管紧张素转换酶抑制剂等。目前研究表明,上述治疗药物有可能增加肌肉含量、改善肌肉强度及功能,减少跌倒风险,其中,肌生成抑制素单克隆抗体是较有前景的治疗药物,目前该药已经完成II期临床研究[25-30]

综上,肌肉与骨骼具有密切关联。临床工作中,应扩宽思路,提高对老年患者常常并存的两种疾病即肌少症与骨质疏松症的认识,应该对这两种疾病共同进行诊断,并积极给予有效的治疗。

参考文献
[1] Bonewald LF, Kiel D, Clemens T, et al. Forum on bone and skeletal muscle interactions: summary of the proceedings of an ASBMR workshop[J]. J Bone Miner Res, 2013, 28 : 1857–1865. DOI:10.1002/jbmr.1980
[2] Christian MG. Integrated therapies for osteoporosis and sarcopenia: from signaling pathways to clinical trials[J]. Calcif Tissue Int, 2015, 96 : 243–255. DOI:10.1007/s00223-015-9956-x
[3] Binkley N, Krueger D, Buehring B. What's in a name revisited: should osteoporosis and sarcopenia be considered components of “dysmobility syndrome?”[J]. Osteoporos Int, 2013, 24 : 2955–2959. DOI:10.1007/s00198-013-2427-1
[4] He H, Liu Y, Tian Q, et al. Relationship of sarcopenia and body composition with osteoporosis[J]. Osteoporos Int, 2016, 27 : 473–482. DOI:10.1007/s00198-015-3241-8
[5] Lee SG, Lee Y, Kim KJ, et al. Additive association of vitamin D insufficiency and sarcopenia with low femoral bone mineral density in noninstitutionalized elderly population: the Korea National Health and Nutrition Examination Surveys 2009-2010[J]. Osteoporos Int, 2013, 24 : 2789–2799. DOI:10.1007/s00198-013-2378-6
[6] Cheng Q, Zhu X, Zhang X, et al. A cross-sectional study of loss of muscle mass corresponding to sarcopenia in healthy Chinese men and women: reference values,prevalence,and association with bone mass[J]. J Bone Miner Metab, 2014, 32 : 78–88. DOI:10.1007/s00774-013-0468-3
[7] Sjoblom S, Suuronen J, Rikkonen T, et al. Relationship between postmenopausal osteoporosis and the components of clinical sarcopenia[J]. Maturitas, 2013, 75 : 175–180. DOI:10.1016/j.maturitas.2013.03.016
[8] Di Monaco M, Castiglioni C, Vallero F, et al. Sarcopenia ismore prevalent inmen than in women after hip fracture: a cross-sectional study of 591 inpatients[J]. Arch Gerontol Geriatr, 2012, 55 : E48–E52. DOI:10.1016/j.archger.2012.05.002
[9] Hida T, Ishiguro N, Shimokata H, et al. High prevalence of sarcopenia and reduced leg muscle mass in Japanese patients immediately after a hip fracture[J]. Geriatr Gerontol Int, 2013, 13 : 413–420. DOI:10.1111/ggi.2013.13.issue-2
[10] Scott D, Chandrasekara SD, Laslett LL, et al. Associations of sarcopenic obesity and dynapenic obesity with bone mineral density and incident fractures over 5-10 years in community-dwelling older adults[J]. Calcif Tissue Int, 2016, 99 : 30–42. DOI:10.1007/s00223-016-0123-9
[11] Lang T, Cauley JA, Tylavsky F, et al. Computed tomographic measurements of thigh muscle crosssectional area and attenuation coefficient predict hip fracture:the health,aging,and body composition study[J]. J Bone Miner Res, 2010, 25 : 513–519. DOI:10.1359/jbmr.090807
[12] Yu R, Leung J, Woo J. Incremental predictive value of sarcopenia for incident fracture in an elderly Chinese cohort: results from the Osteoporotic Fractures in Men (MrOs) Study[J]. J Am Med Dir Assoc, 2014, 15 : 551–558. DOI:10.1016/j.jamda.2014.02.005
[13] Hars M,Biver E,Chevalley T,et al. Low lean mass predicts incident fractures independently from FRAX: A prospective cohort study of recent retires[J].J Bone Miner Res,2016,Epub ahead of print.
[14] Janalee I, Marco B. Physiology of mechanotransduction: how do muscle and bone “talk” to one another?[J]. Clin Rev Bone Miner Metab, 2014, 12 : 77–85. DOI:10.1007/s12018-013-9152-3
[15] Yu HS, Kim JJ, Kim HW, et al. Impact of mechanical stretch on the cell behaviors of bone and surrounding tissues[J]. J Tissue Eng, 2016, 7 : 2041731415618342.
[16] DiGirolamo DJ, Clemens TL, Kousteni S. The skeleton as an endocrine organ[J]. Nat Rev Rheumatol, 2012, 8 : 674–683. DOI:10.1038/nrrheum.2012.157
[17] Lebrasseur NK, Achenbach SJ, Melton LJ, et al. Skeletal muscle mass is associated with bone geometry and microstructure and serum insulin-like growth factor binding protein-2 levels in adult women and men[J]. J Bone Miner Res, 2012, 27 : 2159–2169. DOI:10.1002/jbmr.1666
[18] Karstoft K, Pedersen BK. Skeletal muscle as a gene regulatory endocrine organ[J]. Curr Opin Clin Nutr Metab Care, 2016, 19 : 270–275. DOI:10.1097/MCO.0000000000000283
[19] Christian MG, Paul AB, Michael D. Vitamin D,muscle and bone: integrating effects in development,aging and injury[J]. Mol Cell Endocrinol, 2015, 410 : 3–10. DOI:10.1016/j.mce.2015.03.020
[20] McIntire KL, Hoffman AR. The endocrine system and sarcopenia: potential therapeutic benefits[J]. Curr Aging Sci, 2011, 4 : 298–305. DOI:10.2174/1874609811104030298
[21] Wannenes F, Papa V, Greco EA, et al. Abdominal fat and sarcopenia in women significantly alter osteoblasts homeostasis in vitro by a wnt/β-catenin dependent mechanism[J]. Int J Endocrinol, 2014, 2014 : 278316.
[22] Yang SY, Hoy M, Fuller B, et al. Pretreatment with insulin-like growth factor I protects skeletal muscle cells against oxidative damage via PI3K/Akt and ERK1/2 MAPK pathways[J]. Lab Invest, 2010, 90 : 391–401. DOI:10.1038/labinvest.2009.139
[23] Bischoff-Ferrari HA, Orav JE, Kanis JA, et al. Comparative performance of current definitions of sarcopenia against the prospective incidence of falls among community-dwelling seniors age 65 and older[J]. Osteoporos Int, 2015, 26 : 2793–2802. DOI:10.1007/s00198-015-3194-y
[24] Szulc P, Feyt C, Chapurlat R. High risk of fall,poor physical function,and low grip strength in men with fracture-the STRAMBO study[J]. J Cachexia Sarcopenia Muscle, 2015, 7 : 299–311.
[25] John EM. Pharmacologic options for the treatment of sarcopenia[J]. Calcif Tissue Int, 2016, 98 : 319–333. DOI:10.1007/s00223-015-0022-5
[26] Vanderschueren D, Laurent MR, Claessens F, et al. Sex steroid actions in male bone[J]. Endocr Rev, 2014, 35 : 906–960. DOI:10.1210/er.2014-1024
[27] Zhang X, Sui Z. Deciphering the selective androgen receptor modulators paradigm[J]. Expert Opin Drug Discov, 2013, 8 : 191–218. DOI:10.1517/17460441.2013.741582
[28] Brioche T, Kireev RA, Cuesta S, et al. Growth hormone replacement therapy prevents sarcopenia by a dual mechanism: improvement of protein balance and of antioxidant defenses[J]. J Gerontol A BiolSci Med Sci, 2014, 69 : 1186–1198. DOI:10.1093/gerona/glt187
[29] Nass R, Pezzoli SS, Oliveri MC, et al. Effects of an oral ghrelin mimetic on body composition and clinical outcomes in healthy older adults: a randomized trial[J]. Ann Intern Med, 2008, 149 : 601–611. DOI:10.7326/0003-4819-149-9-200811040-00003
[30] Padhi D, Higano CS, Shore ND, et al. Pharmacological inhibition of myostatin and changes in lean body mass and lower extremity muscle size in patients receiving androgen deprivation therapy for prostate cancer[J]. J ClinEndocrinol Metab, 2014, 99 : E1967–E1975. DOI:10.1210/jc.2014-1271
(收稿日期:2016-08-20)