运动与骨骼内分泌

张青青

【摘要】传统观念认为，人体的骨骼系统是一种惰性器官，支持及保护肢体、维持钙磷稳态、造血和作为靶目标等功能是其主要的作用。最新的骨生物学发现，骨骼作为一个新型内分泌器官能够合成和分泌多种生物活性物质，包括骨调节蛋白、活性多肽、生长因子、脂肪因子、炎性因子、激素和外泌体等。其中研究的重点主要是骨钙素（OCN）和成纤维细胞生长因子23（FGF23）。本文主要是概括OCN和FGF23在人体中作用机制，以及运动对OCN和FGF23合成及分泌的影响。

【关键词】骨骼内分泌；骨钙素；成纤维细胞因子23

骨组织是由骨组织细胞、胶原纤维和基质共同组成的复杂组织。骨组织细胞包括骨细胞、骨原细胞、成骨细胞及破骨细胞。既往研究认为骨骼的主要功能包括: 机械支持、保护重要器官、提供造血微环境、参与钙磷代谢，是甲状旁腺激素(PTH)、降钙素(CT)和固醇类激素等的靶目标。近年越来越多的证据表明,骨骼不仅是接受神经和体液调节的“惰性器官”,而且是具有生物活性的“内分泌器官”。

骨骼能合成和分泌多种生物活性物质,包括骨调节蛋白、活性多肽、生长因子、脂肪因子、炎性因子、激素和外泌体等。这些生物活性物质既能通过自分泌和旁分泌方式作用于骨自身,调节骨骼系统的发育和代谢,又能经循环系统以远距分泌的方式作用于各靶器官和组织，发挥相应的生物学作用,包括调节机体能量代谢、参与炎症反应、维持内分泌稳态、生育能力调节、参与肿瘤的侵袭和转移、调节造血微环境、饮食摄入等[1]。

1骨钙素（OCN）

骨钙素由成熟的骨细胞和成骨细胞(OB)合成与分泌，占非胶原蛋白的10%～20%，分子质量为6ku，由4个外显子和3个内含子组成，人与小鼠在OCN外显子序列上有70%的相似度，包括98个氨基酸残基，即由23个残基信号蛋白、26个残基肽和49个残基成熟蛋白3部分构成。OCN可通过瘦素、脂联素、胰腺等多种反馈调节信号作用于骨。OCN由维生素K依赖性γ-谷酰基羧酶(GGCX)催化而发生羧化反应，在骨和血液中，均可发现羧化完全骨钙素(cOCN)和羧化不全骨钙素(uOCN)。它们可以通过血液循环调控胰ⁱ腺和脂肪细胞，维持着骨和这些器官的信号交流。维生素K羧化系统功能发生紊乱时，会引起OCN合成障碍，从而引起骨代谢等相关性疾病的发生。cOCN不具备活性能力，主要结合羟磷灰石(HA)，储存在骨基质中。uOCN包含1～2个γ-羧基谷氨酸残基，与骨的结合能力低并具有活性，主要存在于血液循环中，可促进小鼠胰岛β细胞增殖、胰岛素分泌、改善胰岛素抵抗、增加能量的消耗[2]。

2成纤维细胞生长因子23（FGF23）

成纤维细胞生长因子23由骨细胞与成骨细胞合成并分泌，由251个氨基酸构成的蛋白质，属于FGF13亚基，相对分子质量为32ku。FGF23是FGF超家族中一个独特的成员，由于其结构特殊,很容易释放并进入血液,发挥类似内分泌激素的作用。循环中的FGF23有调节血磷、骨化三醇浓度和肾功能的作用，而大多数其他FGF家族成员被认为在局部水平调节各种细胞功能。FGF23主要通过抑制肾小管磷酸盐重吸收和1,25二羟维生素D3[1,25-(OH)2D3]的生物合成，维持磷酸盐的稳定。FGF23基因敲除小鼠可诱导类似衰老的特征，包括寿命缩短、生长迟缓、性腺功能减退、认知障碍、听力损失、血管钙化和心肌肥大。除了在磷酸盐稳态和骨生物学方面的作用外，FGF23还被发现是心血管和肾脏疾病的潜在生物标志物。高血FGF23水平与慢性肾脏疾病和冠心病相关。FGF23增加了远端肾小管对Na+的摄取并导致体积扩张，作为瘦素的一些代谢作用的基础。

3运动对OCN和FGF23的影响

运动在调节OCN回路中，对骨内分泌的改善本身就不是一个孤立性问题，运动在对骨产生作用时，同样也会对脂肪细胞、胰腺、下丘脑等作出调节。不同方式运动对骨内分泌中的一系列组织和器官是起到叠加的效果？还是产生互相抑制反应？仍需要进一步的探究，而不是简单的对一个或几个指标进行分析。尤其是长期运动对骨内分泌的改善，涉及到每条通路中的每个环节，这些过程更加的复杂。

FGF23受食物摄入量和血磷水平的影响，饮食磷增加则体内FGF23升高；饮食磷受限，体内FGF23和血磷均降低。在短时间或一次性运动中，对机体内FGF23及血清磷没有产生实质性的变化。长期运动会改善提高血液中FGF23的含量，从而调节体内磷的变化，降低磷的含量，维持机体的内稳态。

4小结

对于OCN、FGF23的研究发现，骨作为一种内分泌器官，可通过OCN调节糖代谢、改善靶器官对胰岛素的敏感性、促进胰岛素分泌；并通过FGF23调节血磷平衡，这些对糖尿病的预防和治疗开辟了全新的领域。就目前的研究思路，可将糖尿病与骨内分泌系统进行相关联，糖尿病会引起骨细胞和成骨细胞的功能减退，结果引起OCN和FGF23分泌受到抑制，而OCN降低引起胰岛素分泌减少和胰岛素抵抗增加；FGF23的减弱导致高磷血症，引起恶化动脉硬化。虽然在药物上改善糖尿病症状有一些研究，以及运动改善糖尿病也有一些讨论，但是对于运动如何通过骨内分泌系统改善糖尿病还没有深入的研究和完善的解释，又由于运动本身对机体调节会产生多方面的影响，运动-骨内分泌系统-多种疾病(尤其是Ⅱ型糖尿病)三者的关系仍然处于一种模糊化的状态，相关的研究还需要进一步探索。

参考文献

[1]李文洲,解琪琪,史卫东,邓亚军,马玉靖,谢建琴,康学文,汪静.骨骼内分泌功能研究进展[J].生命科学研究,2018,22(06):483-490

[2]徐帅,李世昌,方幸.运动与骨内分泌系统研究进展[J].体育学刊,2017,24(03):139-144.

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