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《自然》子刊:高纤饮食能增加骨密度,缓解骨质疏松?真正的大BOSS是Ta!

2018-02-06 01:24:53医学界
核心提示:呵呵,你们这些渺小的人类!

  最近,关于骨健康这块的研究那是相当多呢,前有补钙和维生素D预防骨折无益的meta分析(太颠覆!JAMA发表中国论文:钙剂/维生素D不能降低老年人骨折风险,吃多了还有害!),后有中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会关于要不要补钙和维生素D的声明(钙和维生素D到底要不要补?权威回答来了!)。

  今天,我们来聊点新鲜的!听说最近有研究发现高纤饮食能增加骨密度,缓解骨质疏松?

  高纤饮食,听上去就很健康呐,平时生活中我们也提倡大家要多吃富含纤维素的蔬菜水果,但高纤饮食和骨健康怎么会扯上关系呢?

  1  高纤饮食的确能影响骨骼健康!

  饮食、肠道微生物、免疫系统和骨骼健康的话题已经并不新鲜[1-4]。目前,人们主要是基于动物实验的结果,对饮食通过肠道微生物的介导影响骨骼健康[1]以及肠道微生物通过免疫系统影响骨骼健康的机制[2]有所了解。

  研究发现,高纤饮食(high fiber diet, HFD)在肠道微生物的作用下产生短链脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs),而短链脂肪酸又可能与钙质吸收有关,从而影响骨骼的健康[1,2]。

  科普时间到!

  ★ 骨骼健康“好基友”:成骨细胞 & 破骨细胞

  骨骼虽然看上去一成不动,但实际上每时每刻都在被“建设”和“破坏”,成骨细胞(Osteoblast, OB)和破骨细胞(Osteoclast, Oc)就是一对维护骨骼健康的“好基友”。所谓先破后立,在骨骼重塑的过程中,破骨细胞首先吸收骨质产生空隙,随后成骨细胞被激活填充空隙,从而完成骨骼的更新换代[5]。

  

  Fig 1.1 成骨细胞与破骨细胞共同维护了骨骼健康[5]

  2  高纤饮食的背后,站着一帮肠道微生物

  ★ 高纤饮食经肠道微生物消化产生的短链脂肪酸,能够抑制骨吸收,增强骨密度

  近日发表于Nature Communications的研究[6]中,来自埃尔朗根-纽伦堡大学的Mario M. Zaiss博士及其研究团队发现,经过肠道微生物消化产生的短链脂肪酸能够影响破骨细胞的分化,抑制其骨吸收功能,从而增强骨密度。

  在这项研究[6]中,研究人员首先给正常小鼠补充了乙酸(C2)、丙酸(C3)和丁酸(C4),发现小鼠血清中的短链脂肪酸水平明显增加,小鼠的骨量也明显增加。而给小鼠喂食高纤饮食,效果与直接补充短链脂肪酸相似,小鼠的骨量同样有显著升高。

  

  Fig 2.1 补充SCFAs能增加小鼠骨量[6]

  进一步的研究发现,在一定浓度的短链脂肪酸中培养的破骨细胞前体细胞其氧化磷酸化会被抑制,从而阻止其向破骨细胞分化。TRAP染色后也显示在C3、C4中培养的紫红色破骨细胞明显减少,自然无法发挥后续“破坏”骨骼的功能,因此可以观察到小鼠骨量的增加。

  

  Fig 2.2 C3及C4能够抑制破骨细胞分化[6]

  ★ 高纤饮食或能预防绝经后骨质疏松

  在正常情况下成骨细胞和破骨细胞能够保持平衡,让骨骼不断更新换代,保持一定的强度,防止骨折等不幸的发生。可是,如果遇到破骨细胞太疯狂或者成骨细胞不够努力,比如绝经后妇女雌激素不足导致的破骨细胞功能太强的情况,骨质流失就随之而来了[5]。

  

  Fig 2.3 雌激素不足可能引起Oc功能过强[2]

  进一步的研究[6]发现,由于短链脂肪酸对于免疫系统可能的调节作用,高纤饮食或补充短链脂肪酸或许能够用于预防绝经后的炎症诱导的骨质疏松等骨质流失所导致的疾病。研究人员去除了小鼠的卵巢(OVX),以达到模拟雌激素不足的效果,结果发现补充了C3、C4的小鼠其骨量有明显增加,更接近于进行了假手术的对照组(Sham),有可能能够用于预防绝经后骨质疏松

  

  Fig 2.4 补充C3、C4或能预防绝经后骨质疏松[6]

  ★ 高纤饮食或能改善关节炎

  考虑到短链脂肪酸对于免疫的调节作用,研究人员尝试用短链脂肪酸喂食诱导了关节炎的小鼠(CIA/SIA),发现喂食了短链脂肪酸的小鼠关节炎评分更低,破骨细胞功能受到抑制,骨量更高;而喂食高纤饮食似乎也可以达到类似的效果。

  

  Fig 2.5 补充短链脂肪酸或能改善关节炎[6]

  

  Fig 2.6 高纤饮食或能改善关节炎[6]

  要不要先买两斤青菜吃起来?

  

  3  肠道微生物:我们才是真正的大BOSS!

  肠道微生物对骨骼的影响远不止于此,除了将膳食纤维转化为短链脂肪酸调节破骨细胞的功能和炎症反应之外,肠道微生物同样可能影响钙质的吸收以及血清素、维生素D的产生,调节成骨细胞的功能。

  

  Fig 3.1 肠道微生物同样可能影响Ob功能[2]

  对于骨骼以外的系统,肠道微生物也是不遗余力。在感染、饮食、药物、遗传等多种因素的作用下,肠道微生物可能会帮助你维持身体的健康,但也可能成为引发各种疾病的策源地。

  这些主要由细菌组成的肠道微生物不仅在数量上比人体细胞更多,甚至控制着我们的方方面面,简直比猫主子还可怕……

  不但消化系统的疾病基本都可以和肠道微生物扯上关系[7-9],内分泌、免疫一众系统也脱不了干系[3,4],就连呼吸、心血管、神经各个系统,甚至肿瘤都要看肠道微生物的脸色[10-13]。

  

  Fig 3.2 多种因素均可能影响肠道微生物[4]

  原来,真正的大BOSS是它们呐!

  4  肠道微生物:愚蠢的人类呵,你们不过是装我们的“瓶子”

  我不服气!我堂堂一个站在进化之巅的人类,怎么会是一个装细菌的瓶子呢?

  那你不如猜猜你身上有多少细胞?

  如果你是一个体重70kg的成年人,组成你身体的细胞大约为30万亿个[14]。

  看上去很多?但是你再猜猜你肚子里有多少细菌?

  

  嗯……不好意思,有38万亿个[14]。

  

  Fig 4.1 人体内肠道微生物数量超过人体细胞数[14]

  所以从细菌的角度来说,我们可能真的只是一个装它们的瓶子而已。

  

  Fig 4.2 我承认我是个瓶子还不行么?[14]

  好吧,我承认我是个瓶子,你们是BOSS!

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骨质疏松
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杨静副主任医师 长沙市第一医院

擅长领域:内分泌系统和代谢性疾病的诊断和治疗,如糖尿病、甲状腺疾病、肾上腺疾病和骨质疏松症等。熟悉内科常见病和多发病的诊断和治疗。