運動療法防治骨質疏松癥機制的研究進展

佟喆 張振南 于潼

中國中醫科學院廣安門醫院，北京 100053

骨質疏松癥(osteoporosis，OP)是一類全身性、代謝性骨病，表現為持續骨量減少、骨組織微結構退變，骨的強度降低，繼發骨脆性增加，引起疼痛和駝背等癥狀，并能極易出現病理性骨折，身體健康、生活質量嚴重被影響[1]。臨床上按病因常見兩種類型：原發性OP、繼發性OP。原發性OP又分為：特發性OP、Ⅰ型(絕經后OP)和Ⅱ型(老年性OP)，繼發性OP是指因疾病或者藥物等任何影響骨代謝的和其他病因明確的OP[2]。OP的三個主要危險因素是：長期缺乏運動、激素水平隨年齡增長而下降、膳食結構不合理。運動和適當的身體活動有助于預防和治療骨質流失和骨質疏松癥。它不僅方便，安全和經濟，而且還具有其他一些健康效果，例如改善平衡，增強肌肉力量和耐力以及防止跌倒；降低骨質疏松引起的骨折發生率等。將近年來文獻綜述如下，以為深入研究中西運動療法防治骨質疏松癥的機制提供依據。

1 西醫運動療法防治骨質疏松的作用機制

1.1 運動機械應力對骨骼的效應作用

骨骼作為一種支撐身體的高組織化器官，通過骨重建來順應需求以滿足機械應力及承重，使骨骼結構特性變化[3]。根據骨骼的功能適應性、力學穩定性理論，可知應力對骨骼形成、重塑有著一定的影響。就相關研究顯示，日常運動中骨骼承受外界的各種應力，目前主要為三種應力：流體剪切應力、牽張應力與靜水壓力，其對成骨細胞(OB)的影響存在相近性，并推測OB的凋亡是均受三種力學信號的影響，與時間、強度有著相關多效性[4]。另外，OP的干預效果與不同的沖擊力有關，Ireland 等[5]發現，運動員長期進行下肢力量性( 短跑、跳躍) 訓練，其骨密度(bone mineral density，BMD)遠高于進行耐力性訓練的運動員。而機械應力下起到決定性作用的是旁分泌可溶性因子，通過該形式進行OB與破骨細胞(OC)之間的交流，OB通過分泌各種因子調節OC的活動，而OC可能以分泌細胞外囊泡的形式影響OB的活性[6]。通過上述觀點，可知在適宜的運動時間和強度的機械應力刺激下，才可抑制OB的凋亡，以此起到防治骨質疏松的作用。反之，無任何機械應力的刺激下機體骨量會隨之流失；高于最適運動強度或超出最適運動時間，機體骨量未必會增加。

1.2 運動對鈣的調節效應作用

骨骼系統中重要的營養元素之一就是鈣，骨組織中可溶性鈣作為不穩定性鈣參與調節鈣在全身中的平衡分布，均通過其與細胞外液中的不穩定性鈣進行循環交換，補充鈣劑對減緩骨量丟失、獲得理想的骨量峰值，對骨骼健康有著積極的作用。而運動能促進鈣的吸收和利用，并沉積在骨骼中。首先，適宜的運動不僅能接受充足的陽光，體內活性維生素D的水平也隨之增加；還能改善人體消化系統功能，增加食欲，促進腸道對鈣的吸收，并通過血循環沉積到骨骼中完成骨的鈣化。其次，隨著運動量的增加骨皮質的血流量也會增加，有利于可溶性鈣從細胞外液到骨骼的運輸并沉積到骨骼中，故運動量的增加骨量也隨之增加，人體對鈣的需求也在增加。相反，隨著運動量的減少，骨骼對鈣的需求也在減少。血液中的大量游離鈣離子經尿液排出于體外，骨密度因鈣離子的減少而降低。有研究[7]顯示，超重/肥胖男青年經6周高強度間歇訓練骨鈣素水平顯著增加，血清鈣水平低于對照組。

1.3 運動誘導細胞調節因子、激素的變化對骨代謝的作用

依據臨床上已有的研究[8-12]發現，參與調控和介入骨代謝以進行骨的改建、重建的激素有很多種，包括性激素、甲狀腺素、甲狀旁腺素、活性維生素D等。運動則可通過誘導激素的變化，參與骨代謝以防治骨質疏松。前期一項關于運動對絕經后女性骨代謝及骨質疏松相關研究[13]表明，運動組的骨強度、雌二醇和肌肉含量均高于非運動組；骨質疏松低于非運動組，提示運動能促進雌激素的分泌、降低內臟脂肪量和增加四肢肌肉含量來有效防控絕經后女性骨質疏松的發生。溫霜威等[14]研究發現，有氧運動顯著增加左旋甲狀腺素及維生素D3改善亞臨床甲減大鼠的骨質疏松，可見在重視甲狀腺素、維生素D3激素治療的同時也要注意加強有氧運動的綜合性治療手段。此外，還有多種細胞因子參與骨代謝的過程而在骨質疏松發病機制中起到重要作用[15-16]。運動可促進骨生成、抑制骨吸收，而相應的細胞因子表達也會隨變化而影響骨代謝，在OP的發生和進展過程中發揮著重要作用[17-18]。

1.4 運動對骨代謝信號通路的調節作用

通過調節Wnt/β-catenin、TGF-β、OPG/RANK/RANKL、NFKB、JNK/AP-1等信號通路刺激骨骼，抑制破骨細胞形成或促進成骨細胞分化而維持骨代謝的穩定性[8,19-22]，而運動可通過對信號通路的激活和調控相關蛋白的表達以達到防治OP的作用[19,22]。另外，相關細胞調控因子的表達也可隨運動而上調，通過信號通路的介導對骨生成的調控和骨穩態的維持起到改善作用，以達到防治OP的作用。Zhang等[23]研究發現，骨髓間充質干細胞(bone mesenchymal stem cell，BMSC)通過BMPs信號通路的介導，其在運動訓練后的小鼠模型中更多地是向成骨細胞方向分化，而生長期小鼠的峰值骨量(peak bone mass，PBM)升高，老年性OP的發生被推遲。

1.5 運動的其他效應作用

因骨質疏松導致的骨折最主要的是影響患者的生活質量，因此針對OP的所有治療方法，其目的是有效預防骨折，而運動可促進人體加快新陳代謝，提高各系統功能。尤其是對于女性來說，肌肉體量本身就較男性偏低，再隨著絕經后激素水平的下降更易患OP。多項研究證實，運動作為簡單易行的非藥物治療方法在防治絕經后女性骨質疏松癥方面起到了重要的作用[24-25]。其次，運動可以增加肌肉量來提高基礎代謝率，并能改善身體的核心性、協調性和穩定性，減少意外跌倒的發生率。最后，它與治療骨質疏松的各類藥物相比，運動不良反應更小。

2 中醫傳統功法防治骨質疏松的機制

2.1 骨質疏松癥病因病機在傳統中醫學的認識

2.1.1腎與骨質疏松的關系：傳統中醫學按癥狀將OP歸于“骨痿、骨痹、骨枯”或 “腰背痛”等中醫診斷范疇。腎精足則生髓充骨，腎精不足則髓不能充骨，繼而出現骨軟、腰背疼痛等癥狀。經現代醫學研究，提出“腎精-骨質疏松-骨髓間充質干細胞(BMSCS)”這一理論，顯示3者之間存在緊密聯系，對中醫補益腎精以防治OP提供了更科學的依據[26]。此外，通過現代研究腎臟的內分泌功能，可知腎臟分泌的激素來調節鈣、磷代謝以此實現骨代謝具有重要作用，繼而影響人全身骨骼生長發育，闡述了“腎主骨”這一理論[27]。

2.1.2脾與骨質疏松的關系：脾為后天之本，主運化水谷精微，在體為肉。《儒門事親·指風痹痿厥近世差元說》: “胃為水谷之海……髓充則足能履也”中闡述了脾腎作為先后天之本相互影響和滋養，精虛骨骼失養從而誘發骨質疏松。另外，有研究探討了脾主肌肉這一機理與肌肉-骨骼-骨質疏松性骨折( osteoporotic fracture，OPF)間的相關性，重視補脾胃在防治OPF的作用[28]。可見，若脾胃運化正常，則腎精足，肌肉飽滿、骨骼堅實；若脾胃運化失常，則腎精不足，肌肉萎縮，日久則四肢痿軟無力及骨量減少。因此，脾胃運化正常則肌肉飽滿，可間接增加骨密度以降低因骨質疏松導致的骨折發生率，提高病患的生活質量。

2.1.3肝與骨質疏松的關系：肝藏血，主筋，主疏泄，司運動。生理上基于“肝腎同源，乙癸同源、精血同源”之說，認為肝腎是精血之源，精血充足以營養骨骼，使其生長與重塑。病理上在《素問·痿 論》闡述了肝、腎與骨之間的聯系，“腎者水臟也，今水不勝火，則骨枯而髓虛，故足不任身，發為骨痿”。陳靜欣等[29]從肝論治老年骨質疏松癥經驗，注重補肝柔筋，調理氣血陰陽，自擬骨松方在臨床上取得良效。另有研究[30]表明，基于補益肝腎的理論原則下治療絕經后骨質疏松癥，其能提高股骨頸BMD水平，改善疼痛和降低血磷血鈣水平。

2.2 傳統中醫導引運動療法防治骨質疏松的作用機制

目前研究較為多的中醫傳統運動主要是太極拳、五禽戲、八段錦等，雖然在運動形式上不盡相同，但在思想內涵和中醫理論對于骨質疏松的病因病機認識上是相同的。例如：①太極拳：基于氣一元論和陰陽理念，以調暢谿谷和三焦[31]。而脾為陰中之至陰；肝為陰中之陽；腎為陰中之陰；谿谷屬骨，因此太極拳在骨病上的防治機制是基于中醫對于該病的認識。國內專家及指南上也均有推薦太極拳作為防治OP的運動療法之一[32-33]。②五禽戲：通過模仿虎、鹿、熊、猿、鳥五禽的姿態來調節臟腑、平衡陰陽和疏通經絡，其中虎戲、熊戲和鹿戲分別主肝、脾、腎三臟與中醫對于骨質疏松的病因病機上是相同的，通過該中醫導引運動療法來防治OP。現代研究發現改良五禽戲延緩肝腎虧虛型絕經后OP者骨密度T值的下降幅度，并能明顯改善肝腎虧虛癥狀[34]。③八段錦：其動作特點是柔和輕緩、馳張有度、動靜結合、形神一體并氣貫始終[35]，該功法通過肢體活動來調和陰陽、氣血暢通則強五臟。彭冉東等[36]研究發現，八段錦可在常規藥物治療基礎上對絕經后2型糖尿病合并骨質疏松癥患者增加BMD、促進骨形成和抑制骨吸收。

傳統中醫導引功法正是將人作為一個有機整體，通過肢體活動由外到內的有序協調臟腑氣血，脾胃運化正常，腎精充養有道，肝筋強勁有力，髓充足則骨骼堅硬，減少骨量的丟失以防治OP，同時傳統功法還可以提高神經對肌肉的控制，可提高核心力、平衡力和協調性以此防止跌倒導致的骨質疏松性骨折。可見，傳統中醫導引運動療法作用機制與中醫認為OP主要是與腎、脾、肝三臟有關是一致的。另外，傳統功法是建立在“動靜結合”理論基礎上的思維內涵，倡導陰陽平衡的身心功能康復觀[37]。

3 總結

合理及適量的運動可通過對骨骼的應力刺激、促進骨鈣沉積、調節骨代謝相關細胞因子等機制，有效預防骨質丟失，具有治療OP的療效。中醫運動療法-導引功法是以中醫的整體觀念、辯證施治和經絡學說等基本理論為指導，運用運動調理臟腑氣血，并“以形導氣”、“以息導氣”、 “以意導氣”等練習形式，將動靜結合起來，強健筋骨，從而達到防治骨質疏松的目的。結合我國目前的現狀，尚不能全民化參加專業人士進行指導的體育健身活動，因此，簡便易行的中醫導引功法在我國的推廣和臨床應用中具有獨特的優勢。但其完整的理論體系及循證醫學的驗證還需要進一步的規范和標準化，以發揮其“簡、便、廉、效”防治骨質疏松的目的。