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      日常保健

      /Daily health
      鎂缺乏與骨質疏松
      時間:2017-07-31 11:55:45

      骨質疏松是一種進行性的骨代謝疾病,好發于中老年人特別是絕經后婦女。其特征為骨強度下降,骨脆性及骨折風險增加。以至于輕微的創傷即可以導致骨折,對于患者及其家人造成嚴重的生理、心理、經濟和社會負擔。如何防治骨質疏松,對于正在面臨人口老齡化的中國、日本等國家正逐步成為的重要的公共衛生問題。

      鎂是人體內含量第二的二價陽離子,成人體內鎂含量約1.1mol,其中50%70%存在于骨骼中,約30%的骨骼鎂是可交換鎂。它是體內300多種酶的輔酶,在機體的能量代謝、核酸和蛋白質合成及炎癥免疫反應過程等中起著重要的作用。同時,鎂也直接影響骨細胞功能及羥基磷灰石結晶的生長,在骨組織穩態維持上發揮重要功能。鎂元素廣泛存在于食物中(尤其豆類、蔬菜、堅果等),故嚴重的鎂缺乏現象很少出現于健康人群。但許多因素如酗酒、胃腸道疾病,使用利尿劑及接受化療等,仍可以通過增加腎臟排泄等途徑促進鎂的丟失,據估計全世界有2.5%15%的人口患有不同程度的低鎂血癥。在發達國家如美國,據統計約一半人口的鎂攝入量低于估計平均需求量(EAR)

      除鈣和vitamin D之外,越來越多的營養元素如鎂在預防和治療骨質疏松中的作用正逐步受到重視。鎂攝入不足及低鎂血癥可導致一系列相關疾病,包括偏頭痛、II型糖尿病、代謝綜合癥、高血壓、動脈粥樣硬化、心源性猝死甚至結腸癌。近年來一系列實驗發現不同程度鎂缺乏動物伴有不同程度的骨量下降、骨小梁變細和骨脆性增加的現象,其特點是成骨細胞與破骨細胞的數目與活性發生異常,一系列炎性因子的釋放增加,內分泌水平及其作用機制的改變。一些小型流行病學統計發現,食物中鎂攝入與人骨密度也具有相關性。故有人提出鎂不足可能是骨質疏松的危險因素之一。

       

      一、骨質疏松患者體內鎂的狀態

       

      目前,評估骨質疏松癥患者體內鎂含量狀態的研究很少,一部分研究結果顯示:骨質疏松癥患者的血清及紅細胞中鎂濃度下降,對鎂負荷試驗呈現高滯留率,提示骨質疏松癥患者體內鎂缺乏的狀態。但并非所有結果都一致,也有研究發現血清鎂含量正常甚至升高。結果的差異可能與檢測方法及研究對象狀態(性別、年齡、是否絕經等)的差異相關,除此之外鎂負荷試驗對于骨質疏松患者體內鎂含量狀態評估的準確性仍有待進一步探討。

       

      二、缺鎂導致骨質疏松的機制

       

      在生物體生命過程中,骨骼持續地處于動態重構,破骨細胞持續性地分解舊骨質(骨質吸收)而成骨細胞不斷產生新骨質予以補充(骨質生成),保證了骨骼解剖與功能的完整性。成骨細胞分泌骨基質成分包括Ⅰ型膠原及各種糖蛋白等,并且提供調控破骨細胞分化的因子,如噬細胞集落刺激因子(M-CSF)和核轉錄因子(NF)-κB配體受體激動因子(RANKL),在骨形成與骨吸收過程中均起到關鍵作用。骨質更新的平衡依賴于成骨細胞的增殖,分化,遷徙,分泌和凋亡過程。其中任何過程被擾亂,使以上平衡被打破,都有可能導致骨量下降、骨脆性及骨折風險的增加,暨造成骨質疏松。

       

      1.缺鎂對細胞的影響

      鎂在細胞增殖、分化、遷徙與發揮功能方面起著重要的作用。鎂缺乏可以造成DNARNA及蛋白質的合成障礙,從而影響細胞增殖。鎂可以促進培養基中成骨細胞的有絲分裂,而缺鎂(<0.8mmol/L)則抑制細胞生長、遷徙和分化等過程。最新實驗表明低鎂可以通過上調誘生型一氧化氮合酶(iNOS)表達來抑制SaOS-2類成骨細胞系增殖,故細胞鎂濃度平衡是成骨細胞正常生長及發揮功能的保證,鎂缺乏可能是骨質疏松等疾病的危險因素之一。

       

      2.缺鎂導致炎癥因子釋放

      鎂缺乏導致的炎癥因子的激活與多種疾病相關。研究發現破骨細胞的數目及其覆蓋、侵蝕表面積在鎂缺乏鼠會出現上升,提示破骨細胞性骨吸收是缺鎂鼠骨量丟失的重要原因之一。目前其機制尚未研究透徹,可能與鎂缺乏導致骨骼中炎性細胞因子增加,增強破骨細胞的數目及其骨吸收功能增強有關。骨骼中包含含有神經肽的神經纖維如P物質(SP)等,鎂離子可以抑制N-甲基-D-天門冬氨酸受體(NMDAR)激活,細胞外鎂缺乏可以降低激活NMDAR的氨基酸濃度閾值,增加一系列神經遞質的釋放,從而誘導T細胞釋放細胞因子如:TNF-α、IL-1β、IL-6等。這些細胞因子,無論是系統釋放或是在骨骼微環境中生成,均會激活人與實驗動物體內破骨細胞的募集,增強骨質的吸收。Rude等通過免疫組化技術,發現鎂缺乏嚙齒動物TNFα增高。隨后他們通過對比低鎂飲食35天的TNFα受體敲除(TNF-r-KO)小鼠與野生型小鼠的各項骨轉化指標發現:野生型鎂缺乏小鼠的骨轉化強于TNF-r-KO小鼠。

       

      3.缺鎂對內分泌及1,25二羥維生素D3的影響

      鎂缺乏患者多伴有PTH分泌量異常,另外,缺鎂患者尿羥脯氨酸、磷酸鹽、cAMP及血鈣水平下降的現象提示終末器官(骨骼與腎臟)對PTH的作用存在抵抗。PTH分泌異常的原因尚未研究透徹,可能與包括Gα蛋白亞基激活在內的細胞信號系統紊亂有關。

      缺鎂也可以抑制1,25-(OH)2D3的合成和作用。大部分鎂缺乏伴低鈣血癥病人的血清1,25(OH)2D3含量低于正常,其原因可能有以下兩點:1PTH1,25-(OH)2D3生成主要刺激因素之一,其分泌受擾和靶器官抵抗會影響1,25-(OH)2D3生成。2、鎂缺乏直接影響1,25-(OH)2D3的生成(體外實驗證實腎臟1α-羥化酶活性依賴鎂離子)。同時,缺鎂可以使機體對維生素D及其一系列代謝產物產生抵抗,其確切機制目前尚未研究透徹。由于PTH1,25-(OH)2D3這兩種物質均具有營養成骨細胞的作用,其分泌異常或終末靶器官的抵抗都有可能導致骨質疏松。另外,鎂缺乏造成的血清1,25(OH)2D3濃度下降可以導致部分腸道吸收鈣減少,而缺鈣恰是骨質疏松的主要危險因素之一。補充鎂可以改變以上這些生化指標異常。

       

      4.缺鎂對骨骼晶體形成及礦化的影響

      骨骼礦物晶體的構型決定了其機械強度,當晶體過大時將無法承擔正常負荷。鎂與組織礦化過程密切相關,尤其是在骨骼和牙齒組織中。近年來體外研究發現低鎂和高鎂均會影響細胞分化及外基質的礦化過。鎂可以與羥基磷灰石結合,抑制羥基磷灰石的形成與生長,同時也影響骨骼晶粒大小、晶格常數及礦化產物構型。喂養過量鎂小鼠的骨骼中羥基磷灰石晶粒體積小于對照組,而鎂缺乏小鼠的骨骼晶粒體積增大,結構更加對稱。在人體試驗中,利用紅外分光光度法發現,患有骨質疏松的絕經后婦女的擁有體積更大,更“完美”骨骼結晶。另一項實驗發現,老年骨質疏松患者的骨骼鎂含量及結晶系數下降,而接受激素替代治療后骨骼鎂含量和結晶系數反而上升,以上均提示骨鎂與結晶度指數存在著負相關。

       

      三、補鎂對骨質疏松的效應

       

       鎂在許多生理過程中起重要作用,鎂能激活成骨細胞增殖,促進骨礦化,以及增強靶組織(骨、肌肉)對PTH1,25(OH)2D3的敏感性。根據美國RDA標準,成年男性和女性的鎂元素推薦攝入量分別為420mg/d320mg/d。補充鎂對于骨質疏松患者的預防及治療的效應尚未進行廣泛的研究。靜脈補充鎂可以使血清PTH濃度、骨代謝指標與1,25-(OH)2D3上升,提示鎂可以促進PTH的分泌和發揮作用。補鎂對于骨量的影響主要在于骨密度的增加。通過檢測一系列骨轉化相關生化指標,研究發現短期內(30)口服枸櫞酸鎂(1830mg/d)可以降低患骨質疏松的絕經后婦女的骨轉化率。在一個回顧性研究中,給骨質疏松的絕經后婦女每日補充200mg鎂,1422個月后與實驗組比對照組患者腰椎骨密度增加1.6%,但無統計學意義。在一個為期兩年,以絕經后骨質疏松婦女為對象的的前瞻性對照實驗中,實驗組前6個月根據耐受力口服氫氧化鎂250~750mg,從第6至第24個月,每日補充氫氧化鎂250mg,第一年末實驗組橈骨遠端骨密度平均增加2.8%P<0.02),第二年無明顯變化。谷物蛋白敏感性腸病(GSE)病人接受補鎂治療,每日口服約575mg鎂化合物,為期2年療程末檢測發現股骨近端與腰椎骨密度較前顯著提高。此外,研究還發現長期最適度以下量補鎂對骨組織有益,而長期過量補鎂反而損害骨組織。補鈣有時會導致便秘,若同時補充鎂則有助于維持腸道功能的穩定,增進鈣及其他營養物質的吸收。

      但也有不同的觀點,早些年一些實驗并未發現補鎂對骨質疏松具有治療效果,體外實驗中增加細胞外鎂離子濃度(0.85mmol/L)并不能增強成骨細胞的增殖,甚至抑制其分化及細胞外基質礦化過程。另外一項來自WHI的研究報道高鎂攝入反而會增加腕部骨折風險。故補鎂對于骨質疏松癥的治療效應尚需具有更大樣本量、更長時期的雙盲對照實驗來證實。將補鎂作為骨質疏松癥的治療方法,目前仍需進一步研究。值得注意的是,面對骨質疏松這一多因素疾病,應采用綜合防治的方法,而非單純通過口服藥物補充鈣、鎂等元素,同時合理的膳食、適當的體育鍛煉、良好的生活習慣也尤為重要。

       

      四、結語

       

      一直以來,對骨質疏松發病機制的研究多集中在鈣元素上,但缺鈣不是導致骨質疏松的唯一原因。鎂與鈣相似,且體內大部分鎂存在于骨組織中,在骨骼代謝如細胞增殖分化、炎癥因子釋放、內分泌改變、骨骼晶體形成及礦化的過程中同樣發揮著重要作用。因此,鎂在骨質疏松癥發生發展過程和防治方面的作用及機制氶待進一步深入探索。

       

      (來源:中國骨質疏松雜志

       

       

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