国外医学老年医学分册2000年1月第21卷第1期

华西医科大学公共卫生学院（610041）余增丽（综述）李 云（审校）

摘要锌是生物体所必需的微量元素，它参与机体新陈代谢的多个方面。近年研究表明，锌与骨质疏松关系密切，本文就锌与骨质疏松关系作一阐述，并对锌影响骨质疏松的生理机制作一探讨，展望了锌在骨质疏松中的治疗和预防作用。

关键词：锌骨质疏松骨和骨组织/代谢

锌是人和动物正常生理活动不可缺少的必需微量元素之一，锌缺乏与妇女绝经后骨质疏松密度相关^[1]。骨质疏松是一种骨代谢性疾病，表现为低骨量、骨组织微细胞结构破坏，伴有骨脆性增大和骨折的易患性。60岁以上妇女骨质疏松发病率为60%～70%，男性为25%～35%。随着社会人口逐渐趋于老龄化，骨质疏松已成为一个世界性的公共卫生问题。目前，预防是唯一经济有效的降低骨质疏松发生率的手段。预防的重点在于建立和维持峰值骨密度，减少骨量的丢失。另外，锌还可以协同细胞因子、雌激素等调节骨细胞的代谢^[2～3]。上述研究表明，锌在骨发育和代谢过程中起着重要的调节作用。

中国是以谷类食品为主的国家，而植物性食物含锌较低，又存在干扰吸收利用的因素，因此，人群缺锌普遍存在，其严重后果不仅不能补救老年时的骨丢失，且不能使青少年有效及时地达到峰值骨密度。营养因素在骨质疏松的预防中占有很重要的位置，合理的营养可将骨质疏松的影响减少一半以上。补钙在预防骨质疏松中的作用已得到公认，但补钙的同时，适当补充锌等其它微量元素，会比单纯补钙的效果更明显。所以，研究锌在骨发育、代谢及衰老中的作用无疑在中国具有重要意义。

1骨再建的失衡

骨是代谢活跃的组织，在骨的一生中，旧骨的吸收和新骨的形成在不断的进行，这种作用主要是通过破骨细胞和成骨细胞的共同作用来完成的。破骨细胞在骨吸收表面形成吸收陷窝，骨吸收持续约3周，经过短暂的反转期，在吸收陷窝底部，成骨细胞开始形成类骨质，类骨质形成到完全钙化约需2周，骨形成持续3～6个月直至下一个骨吸收开始。在骨再建过程中，如果激素的系统调节和各种细胞因子的局部调节发生变化，会导致激活频率增加或骨吸收和骨形成偶联机制障碍，使骨再建失衡。这主要表现为两种情况，一是骨吸收明显增加，而骨形成正常或轻度增加；二是骨吸收正常或轻度增加，但骨形成明显降低。无论何种情况发生，都是骨吸收大于骨形成，导致骨量丢失，骨密度降低，发生骨质疏松的危险性增加。

许多研究证明，锌在骨再建中起着重要的调节作用。如恒河猴在生长过程中若给予低锌饲料，其结果与饲以正常饲料对照组相比骨钙化不完全，骨骺中心出现迟缓，从骨X线片可见骨质变薄，骨密度降低，骨外型的表现与维生素D₃缺乏所致骨钙化障碍相似；生长板变薄增宽，仅有微弱的暂时性钙化，所不同的是缺锌后血钙未降低，但是钙含量降低；母体锌缺乏可引起胚胎骨生长板功能及结构异常，软骨细胞酶活性降低，软骨内成骨障碍。将新生期大鼠的破骨细胞和UMR-106-01成骨细胞共同培养，当培养基中锌浓度为1×10^-4mmol/L时，锌能够将骨陷窝的数目降低50%^[4]。用成骨细胞株MC3T3-E体外培养发现^[5]，锌可促进细胞增殖分化，使DNA、蛋白质的合成增加。放射自显影术可在生长中的骨组织钙化与未钙化界面间发现锌，这个界面富含AKP成骨矿化过程的一个重要酶类，与骨中AKP的最大含量一致，骨锌主要集中在钙化前的类骨质中，矿化开始后锌逐渐增多，结合到骨组织中，并保留在钙化组织中，只有骨被吸收后，锌才从钙化组织中移出。这些研究结果提示锌可能通过某种机制影响骨再建过程。临床观察已证明，给绝经期妇女补充微量元素锌，结果钙缺乏组与不缺乏组的骨密度均增加，给妇女绝经后骨质疏松病人补充钙剂的同时补充锌要比单纯补钙效果更明显。在用激素替代疗法治疗妇女绝经后骨质疏松时发现^[6]，治疗3个月，尿锌排出减少35%；治疗1年，尿锌排出减少26%，同时骨密度的变化与尿锌排泄呈负相关关系。长期以来以尿钙和尿羟脯氨酸作为监视骨吸收情况的指标，但尿羟脯氨酸易受饮食的影响而且羟在肝脏代谢，仅能反映实际骨解率的10%，并且它不仅来源于成熟胶原的降解也来源于新生成的前胶原；而尿锌则几乎不受饮食中各种食物成分的影响，因此有人建议用尿锌作为激素替代疗法效果和妇女绝经后骨吸收的一个观察指标。

2内分泌激素的全身系统调节

胰岛素、生长激素、雌激素等对机体的生长发育及骨的形成和吸收起着重要的调节作用。缺锌可影响这些激素的合成与分泌。胰岛素虽然不调节骨吸收，但它能明显促进骨形成的激素，此外，胰岛素对正常的骨矿化也必不可少。锌是胰岛素的重要组成成分，每个胰岛素分子含两个锌原子，当机体锌缺乏时循环胰岛素含量降低。组化方法显示^[7]垂体前叶内的锌属于有生物活性的结合松弛型，参与垂体前叶激素的合成、贮存和释放，如果锌缺乏，则生长激素合成减少，RNA和DNA减少，软骨素的合成和骨基质的形成降低。雌激素对处于生长阶段个体的骨骼发育和成熟十分重要，而且对预防成年后骨量丢失也十分重要。在成骨细胞上有雌激素受体，是一种锌结合蛋白，锌与17β-雌二醇同时作用于成骨细胞，受体在同DNA相互作用位点上有两个锌指，它不仅稳定锌结合蛋白的构象，而且能识别靶基因上的特异序列并启动RNA的转录，Zn²⁺在锌指中起着不可替代的作用，它加强雌激素受体同DNA的结合，提示锌具有增强成骨细胞雌激素受体的作用，为锌治疗与预防骨质疏松提供了依据^[8～9]。

3细胞因子的局部调节

用成骨细胞株MC3T3-E体外培养发现^[10]，锌可促进成骨细胞分泌β-转移生长因子（TGF）和类胰岛素生长因子（IGF）。IGF是骨再建过程中的重要生理调节因子，能促进成骨细胞的增殖和骨基质中胶原的合成，增加成骨细胞AKP活性和骨钙素生成。TGF能诱导软骨细胞生长，刺激成骨细胞增殖与形成，同时，可抑制颅骨组织培养中加入PGE2所引起的骨吸收，在骨形成及骨折修复中，TGF-β通过促进成骨细胞增殖，促进骨和软骨细胞及基质蛋白的合成，并刺激钙化而促进骨折愈合。TGF对破骨细胞和成骨细胞均有作用被认为是骨吸收和骨形成之间的调节和偶联因子。严重缺乏兼骨质疏松的病人血中TGF水平降低。有人报告^[11]，给146名生长迟缓的儿童补钙能引起生长速度的增加和血浆IGF-1浓度的显著增加（P=0.018）。锌可直接促进体外成骨细胞合成与分泌IGF和TGF，进一步支持锌在骨形成和钙化方面所起的重要调节作用。

4某些特殊酶导致的骨再建失衡

碱性磷酸酶、胶原酶、磷酸酐酶等都是含锌的金属酶，锌以二硫键与半胱氨酸残基相连，不仅影响这些酶的活性，而且直接参与核酸、蛋白质的合成以及细胞的分裂、生长和再生等。锌是AKP的辅基。缺锌时，AKP活性降低，骨钙化不全；显微镜下，可见软骨和生长中的骨组织出现骨化不全。

5研究展望

综上所述，锌影响骨代谢的方式有直接作用和间接作用，锌既是骨形成的潜在激活剂，又是骨吸收的有效抑制剂，这为锌在骨质疏松、骨伤愈合等疾病的治疗和预防中开辟了新的应用领域。

参考文献

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2 Yamaguchi M,Mastsui T.Calcif Tissue Int,1997;60:527-532

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6 Herzberg M et al.Elsevier Science Inc,1996;87(6):1035-1040

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