2. 200062 上海，上海中医药大学附属普陀医院
2. Putuo Hospital, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 200062, China
骨质疏松症(osteoporosis，OP)是一种以骨量减少和骨组织微结构破坏为特征，导致骨脆性增加和易于骨折的代谢性骨病。在当今老龄化社会，OP是一种常见的老年性疾病，其引起的骨折及相关并发症已严重危害老年人健康，影响生活质量和寿命。研究发现多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatyy acids，PUFA)与骨质疏松症发生密切相关。PUFA分为n-3和n-6两种，改变两者的摄取含量和比例可以降低骨质疏松症的发生风险，但其具体机制尚不清楚。本文就PUFA在骨质疏松症中的具体作用及发病机制作一综述。
PUFA在骨质疏松症发病机制中的作用研究发现PUFA通过多种机制影响骨代谢。PUFA可充当过氧化物酶体增生物激活受体γ(peroxisome proliferator activated receptor γ,PPARγ)的特异配体，通过与PPARγ结合诱导骨髓脂肪细胞分化，影响骨代谢[1]；PUFA也可调节炎性反应细胞因子的形成，通过作用于前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)的生物合成途径来调节骨形成及骨重吸收；PUFA还可影响骨髓微循环，改变骨细胞代谢能力，从而影响骨质疏松的发生。
PUFA与过氧化物酶体增生物激活受体γPPARγ是核内受体，可与核内受体维甲酸X受体(retinoid X receptor，RXR) 构成异二聚体，作为转录因子活化多种靶基因。PPAR 包括3种亚型，分别为PPARα、PPARβ、PPARγ。其中 PPARγ主要存在于脂肪组织，在脂肪丰富的骨髓中通过免疫组化也检测出PPARγ蛋白的存在。已知 PPARγ是脂肪细胞分化关键性的调节因子，当它被激活后与RXR形成的异二聚体作为转录因子活化成脂相关基因，从而引起成脂基因表达，生成脂肪。研究发现增龄、去卵巢及其他原因造成的骨质疏松同时存在骨量减少和骨髓脂肪增加的现象。骨髓中的成骨细胞与成脂细胞都起源于同一祖细胞-骨髓基质细胞(marrow stroma cells,MSCs)[1]，研究发现，PUFA可通过PPARγ途径调节骨髓中成骨细胞及脂肪细胞的分化。在骨质疏松症患者，骨髓中MSCs在 PPARγ介导下向脂肪细胞分化增多，而成骨细胞分化受到抑制[2]。PUFA及其代谢产物是PPARγ的特异配体，当体内PUFA含量增加时，PUFA作为PPARγ的内源性激活物，上调PPARγ的表达。从而使患者体内骨髓基质细胞的成脂增多，成骨减少，引起骨量减少，导致骨质疏松症的发生。PUFA通过PPARγ途径影响骨代谢的具体机制复杂，仍有待进一步探究。
PUFA与炎性反应细胞因子机体的炎性反应状态可导致骨质的流失，最终引起骨质疏松甚至骨折的发生[3]。PUFA可通过调节炎性反应细胞因子的生成影响骨吸收增加[4]。促炎细胞因子包括肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素6(interleukin-6,IL-6)、PGE2等。其中PGE2对骨的作用是和剂量相关的。有研究对骨器官进行培养时发现高浓度的 PGE2可以抑制骨基质的生成，而低浓度的PGE2可以促进体内及体外的骨生成。骨中PGE2的生物合成受到多种因素调节[5]。调节 PGE2生成的最主要步骤是环氧酶(cyclooxygenase-2,COX-2)的水平，实验证明PUFA可以调节这种关键性酶的表达和活性。n-3 PUFA下调COX-2的表达，使PGE2生成减少，促进骨的形成；n-6 PUFA上调COX-2的表达，使PGE2生成增多，抑制骨基质的生成。Badawi等[6]将饲喂高n-3 PUFA膳食的大鼠与高n-6 PUFA膳食组相比，发现前者可降低 COX-2的表达。最近，Curtis等[7] 研究发现将软骨细胞培养在含n-3 PUFA的培养基中，COX-2 mRNA表达水平下降，从而使PGE2生成减少，促进骨的形成。故膳食PUFA可通过PGE2生物合成途径来影响骨代谢，从而调节骨形成及骨重吸收。
PUFA与骨髓微循环PUFA可影响骨髓微循环，使骨髓缺血缺氧，骨骼失养，骨细胞代谢能力下降，引起骨质疏松[8]。其可能机制为：(1)PUFA增多导致高脂血症，使血管内皮合成一氧化氮(nitric oxide,NO) (血管舒张因子) 下降，内皮细胞素(endothelial cytokine,ET)(内皮收缩因子)升高，从而引起血管舒缩功能紊乱，内皮受损，通透性改变，更易发生血栓，导致骨髓微循环障碍；(2)PUFA增多导致血中三酰甘油(triacylglycerol,TG)升高，若升高明显超过肝脏将 TG 转化为极低密度脂蛋白的能力，则肝细胞内TG堆积形成脂肪肝，使血内极低密度前脂蛋白乳化不全，脂肪球相互结合形成的颗粒在外周血中构成脂肪栓子，阻塞骨微血管，引起骨内压升高，可引起骨内微循环障碍；(3)PUFA增多引起的高脂血症引起血液黏滞度增加，红细胞变形能力下降，出现微循环淤血，骨髓微循环障碍。
PUFA与骨质疏松症 n-3 PUFA与骨质疏松症研究发现n-3 PUFA对骨钙平衡有益，可促进和维持骨密度。n-3 PUFA对维持低钙摄入量老年人的骨骼健康有利[9]。专家推荐每周吃富含n-3 PUFA的鱼两次以上，对心脏和骨骼健康有益[8]。有研究分析蛋白质、n-3 PUFA、n-6 PUFA、能量等膳食摄入情况与骨密度BMD的关系，发现PUFA的摄取与骨密度(bone mineral density,BMD)摄入呈正向联系，n-3 PUFA的高摄入与高BMD相关，且n-3 PUFA摄入能促进老年人BMD的维持[10]。
n-3 PUFA促进骨形成可能是通过调节COX-2介导的PGE2的合成。n-3 PUFA可能作为直接的酶抑制剂，竞争性地抑制COX-2的底物花生四烯酸(arachidonic acid,AA)[11]。因此，可通过调节饮食中n-3 PUFA的含量，发挥其对AA的竞争性抑制作用，从而降低PGE2的产生，刺激骨形成。
Omega-3 PUFA是必须脂肪酸亚麻酸及其衍生物组成的一系列PUFA。有研究提示Omega-3 PUFA有减缓绝经后骨量丢失的作用[12]。Iwanoto等[13]和Liu等[14]观察了Omega-3 PUFA对绝经后大鼠骨量丢失的影响，结果显示实验剂量的Omega-3 PUFA和炔雌醇均可以增加大鼠去卵巢后股骨的最大载荷、最大挠度、弹性载荷及弹性能量吸收，能够明显提高骨骼的强度和韧性，使抗骨折能力增强。同时，用Omega-3 PUFA治疗后的大鼠，股骨断裂段多为不规则斜裂口，未见粉碎样断口，提示服用Omega-3 PUFA后的去卵巢大鼠可以达到与雌激素替代治疗同样的效果，使骨生物力学指标改善，提高抗骨折能力[15]。Farina等[16]研究表明用富含 Omega-3 PUFA鱼油喂养的去卵巢大鼠的骨丢失程度明显低于玉米油喂养的去卵巢大鼠，而且Omega-3 PUFA可明显降低体外培养破骨细胞抗酒石酸酸性磷酸酶活性，由此推断抑制破骨细胞的形成和活性可能是Omega-3 PUFA延缓去卵巢骨丢失的机制之一。有研究用PUFA干预前成骨细胞系细胞MC3T3-E1 48 h后，其骨形成标志物碱性磷酸酶的含量比用AA干预的要明显的多，提示Omega-3PUFA有促进成骨细胞的作用[17-19]。
n-6 PUFA与骨质疏松研究发现高n-6 PUFA促进骨质疏松的形成。一方面，n-6 PUFA促进MSCs向脂肪细胞分化，抑制MSCs向成骨细胞分化，使骨形成减少[14]；另一方面，n-6 PUFA刺激炎性反应细胞因子的产生，激活破骨细胞，使骨吸收增加。
AA是二十碳四烯酸，是n-6长链多不饱和脂肪酸。研究发现AA可诱导骨髓基质细胞向脂肪细胞分化，抑制成骨细胞的形成；同时AA在COX-2作用下形成炎性反应因子PGE2。PGE2对骨的调节作用是双向性的：在高浓度时可激活破骨细胞刺激骨吸收，抑制骨基质的形成；低浓度时可促进DNA合成，提高碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)活性，刺激骨形成[20-21]。因此AA可通过其代谢产物PGE2来实现对骨关节的调控：AA增加，则PGE2增加，刺激骨吸收，最终导致骨质疏松。
n-6/n-3比值与骨质疏松症研究认为通过调节膳食n-6 PUFA/n-3 PUFA比率，可以降低体内AA浓度和PGE2的产生，进而影响骨代谢[22-23]。有学者研究膳食多不饱和脂肪酸n-6/n-3 不同比率对尾悬吊大鼠骨代谢的影响[6]。实验将大鼠随机分为5组：I组：n-6/n-3=7.79，Ⅱ组n-6/n-3=3.75，Ⅲ组n-6/n-3=1.47，SC组：尾悬吊对照组，FAC组：自由活动对照组。结果发现，与SC对比，Ⅲ组大鼠血清骨钙素含量明显增加，股骨生物力学指标显著改善；随着n-6/n-3 PUFA比率的降低，肝脏中AA的含量降低，n-3FAPU含量增加。AA是PGE2的前体物质，AA减少会引起PGE2的生成减少，从而增强钙吸收，降低钙排出及增加骨钙沉积，这些效应进而可降低骨质疏松的风险及相应的骨折。从而提示降低膳食n-6/n-3 PUFA比率可改善尾悬吊大鼠的骨代谢和骨结构，提高骨生物力学性能。
综上所述，多不饱和脂肪酸与骨质疏松症的关系密切。多数研究显示n-3 PUFA主要表现为促进成骨效应而n-6 PUFA主要表现为促进破骨效应，同时体外研究及动物实验结果证实n-3 PUFA对OP的防治非常有益。多数临床研究也表明n-3 PUFA能提高OP患者的BMD并降低其骨折风险[6-7, 22-24]，但也有研究提示n-3 PUFA不提高OP患者的BMD[24]。因此，不同种类PUFA在骨质疏松症发生中的具体作用及相关机制尚待进一步探讨。
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| (收稿日期：2016-05-24) |