骨質(zhì)量與骨質(zhì)疏松

1、2024/3/12,1,骨質(zhì)量概念的新進展,骨質(zhì)量為骨骼能夠?qū)雇饬Χ话l(fā)生骨折的能力，主要包括：骨微結構（Bone Microarchitecture）礦化成分 （Mineral Composition ）有機基質(zhì) （Organic Matrix）骨轉(zhuǎn)換 （Bone Turnover）骨微損傷 （Bone Microdamage）,2024/3/12,2,,管狀骨的骨質(zhì)疏松特點,,,,,,,,r,R,2024/3/12,

2、3,管狀骨骨質(zhì)疏松特點,內(nèi)徑（r)與外徑(R）比值 （?）增大 ? = r/R 骨量 只與 ? 有關，與外徑（R）和內(nèi)徑 （r） 的絕對尺寸無關 30歲左右正常年輕人下肢骨骨干中部 ? 值接近0.35,,2024/3/12,4,松質(zhì)骨的生物力學強度,松質(zhì)骨由許多單個骨小梁互相連接而成網(wǎng)狀結構，材料硬度是指單個骨小梁硬度，結構硬度是指網(wǎng)狀結構硬度,2024/3/12,5,管狀骨與松質(zhì)骨骨質(zhì)疏松特點,管狀骨與松

3、質(zhì)骨不僅結構不同，其骨質(zhì)疏松特點也存在差異管狀骨骨質(zhì)疏松表現(xiàn)為管壁變薄，骨骼橫截面上內(nèi)徑增大，而松質(zhì)骨則表現(xiàn)為平均骨密度減少,2024/3/12,6,人體脊柱松質(zhì)骨隨年齡變化,皮質(zhì)孔隙增加，微構筑減弱縱、橫行骨小梁的強度均降低,2024/3/12,7,骨質(zhì)量的概念,骨質(zhì)量為骨骼能夠?qū)雇饬Χ话l(fā)生骨折的能力，主要包括：骨微結構 （Bone Microarchitecture）礦化成分 （Mineral Composition ）

4、有機基質(zhì) （Organic Matrix）骨轉(zhuǎn)換 （Bone Turnover）骨微損傷 （Bone Microdamage）,2024/3/12,8,骨礦鹽,膠原原纖維內(nèi)存在骨礦鹽結晶，原纖維的結構及機化能限制結晶的大小并控制方向,2024/3/12,9,骨礦鹽,礦鹽提供剛度及強度結晶大小結晶分部的范圍結晶的同質(zhì)性及異質(zhì)性在年老骨，骨礦含量↓，結晶大小平均↑，分布變窄，復合材料減弱,2024/3/12,10,骨礦鹽,

5、骨越礦化，彈性模量越高；硬度增加高礦化及高結晶 → 降低塑性變形，在極限衰竭前啟動微裂隙的發(fā)生骨重建被抑制后，可使骨更老化、更高礦化，↓ 對骨打擊的吸收能量,2024/3/12,11,骨礦化程度,骨強度決定于骨基質(zhì)體積、骨微結構及骨礦化程度骨的蛋白質(zhì)含量越多，礦化程度越低象牙質(zhì) 礦化程度 > 齒質(zhì) > 鈣化軟骨 > 交織骨 > 板狀骨板層骨含膠原纖維最多，礦化組織化最少,2024/3/12,12,骨質(zhì)量

6、的概念,骨質(zhì)量為骨骼能夠?qū)雇饬Χ话l(fā)生骨折的能力，主要包括：骨微結構 （Bone Microarchitecture）礦化成分 （Mineral Composition ）有機基質(zhì) （Organic Matrix）骨轉(zhuǎn)換 （Bone Turnover）骨微損傷 （Bone Microdamage）,2024/3/12,13,骨膠原,膠原提供延性及韌性，作為生物復合體的軟蛋白，能減輕礦鹽結晶及蛋白/礦鹽界面的打擊損害膠原

7、性能的變化能改變礦鹽含量及其沉積隨年齡增加，膠原含量減少，礦鹽/膠原比例↑膠原損害將降低骨韌度及強度而非剛度,2024/3/12,14,基質(zhì)細胞外蛋白(Matrix Extracellular Protein,MEPE),蛋白多糖 大的硫酸軟骨素蛋白多糖 小的富亮氨酸蛋白多糖 ：二聚糖等糖氨聚糖：透明質(zhì)酸糖蛋白：骨連接素，骨橋蛋白，涎蛋白，小的整合素連接N-鏈接糖基化（SIBLINGS），生長因子維生素K依賴

8、蛋白：骨鈣素，Gla蛋白,2024/3/12,15,骨基質(zhì)蛋白,骨基質(zhì)蛋白及蛋白多糖可能與成核及礦鹽沉積有關；直接或間接參與骨重建，募集細胞附著于骨骨基質(zhì)蛋白與細胞因子、生長因子、細胞表面受體及其他基質(zhì)蛋白間有重要相互作用,2024/3/12,16,骨質(zhì)量的概念,骨質(zhì)量為骨骼能夠?qū)雇饬Χ话l(fā)生骨折的能力，主要包括：骨微結構 （Bone Microarchitecture）礦化成分 （Mineral Composition ）有

9、機基質(zhì) （Organic Matrix）骨轉(zhuǎn)換 （Bone Turnover）骨微損傷 （Bone Microdamage）,2024/3/12,17,骨轉(zhuǎn)換和骨轉(zhuǎn)換率,對成年人來說，一般骨轉(zhuǎn)換即指骨的重建過程，確定骨轉(zhuǎn)換狀況的金標準是骨的組織形態(tài)學計量分析。骨轉(zhuǎn)換率可簡單地理解為骨的代謝率，可用骨重建率來衡量。后者又主要由三個因素決定，即骨重建單位的重建速度、一定時間內(nèi)參與的骨重建單位數(shù)量及骨重建單位形成后的體積（容量）。

10、如果骨重建速率加快，參與骨重建單位的數(shù)目增多和形成的骨重建單位體積變小即可導致骨量丟失，相反則可增加骨量或延緩骨量丟失。,2024/3/12,18,骨重建,具兩種不同但相關功能： 一、形成骨結構：在骨的大小、形狀、骨量及強度上以最優(yōu)狀態(tài)適應當前力學負荷 二、維持鈣體內(nèi)平衡：由細胞控制進出骨的礦鹽流動,2024/3/12,19,骨重建,結構性骨重建可視為骨骼更新，包括 BMU 及器官水平，也包括疲勞性損害的修復移除及代替已接

11、近生命終期骨的微結構，使骨處于更適合生理情況的微環(huán)境是應用抗骨吸收藥物減少骨折風險的主要基礎,2024/3/12,20,骨重建影響骨質(zhì)量的機制（1）,,2024/3/12,21,骨重建影響骨質(zhì)量的機制（2）,2024/3/12,22,骨重建影響骨質(zhì)量的機制（3）,,,,微小損傷,正 反 饋,骨重建,骨質(zhì)量,,正 反 饋,,2024/3/12,23,骨質(zhì)量的概念,骨質(zhì)量為骨骼能夠?qū)雇饬Χ话l(fā)生骨折的能力，主要包括：骨微結構 （Bon

12、e Microarchitecture）礦化成分 （Mineral Composition ）有機基質(zhì) （Organic Matrix）骨轉(zhuǎn)換 （Bone Turnover）骨微損傷 （Bone Microdamage）,2024/3/12,24,微損害,骨在負荷時逐漸積累微裂隙，當負荷量、循環(huán)次數(shù)、微裂隙的數(shù)目及大小和時間不斷增加，微裂隙逐漸融合為一個大的裂隙，后者逐漸發(fā)展，終致斷裂,2024/3/12,25,微裂隙,一個

13、裂隙易于啟動但生長困難，較一個很難啟動但一旦開始即能達到臨界大小，對疲勞衰竭有更大抵抗能抵抗疲勞衰竭的材料多能抵抗裂隙的生長而非裂隙的啟動骨轉(zhuǎn)換被抑制后，裂隙不僅聚集，而且長期存在，多能生長至臨界大小裂隙長度是決定能否抵抗骨折的重要變數(shù),2024/3/12,26,微裂隙,生理情況下，骨產(chǎn)生的微裂隙較小且孤立，骨本身的生物過程有時間消除，但有時微裂隙會早熟形成及擴展骨的微損害決定于微結構限制微裂隙大小和數(shù)目生長的能力骨的粘合線及

14、板層界面是停止或消除微裂隙的重要微結構典型的微裂隙沿板層間界面到達粘合線，停止或沿粘合線分叉,2024/3/12,27,Reproduced with permission from Seeman E. Advances in Osteoporotic Fracture Management 2: 2-8, 2002 and Fyhrie DP. Bone 15:105-109, 1994,人體松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨微損傷,2024/3/

15、12,28,,Reproduced with permission from Mashiba T et al. J Bone Miner Res 15:613-620; 2000,*P<.05 vs placebo**P<.01 vs placebo,Microcrack Surface Density(?m/mm2)Mean ± SEM,,,,,,,,,,,,,Placebo,Risedronate,20,

16、15,10,5,0,*,,,,,,Alendronate,**,,應用大劑量二磷酸鹽對狗微裂隙表面密度的影響,2024/3/12,29,Reproduced with permission from Mashiba T et al. Bone 28:524-531, 2001,微裂隙,,,Risedronate,Alendronate,2024/3/12,30,,Reproduced with permission from Komat

17、subara S. J Bone Miner Res 18: 512-520, 2003,2024/3/12,31,疲勞與微損傷,在小于屈服點的外力重復作用下，骨組織的力學強度或楊氏模量隨時間延長而降低，稱為疲勞（fatigue），骨結構中微裂隙由疲勞積累形成微裂隙在外力重復作用下可逐漸延伸、增長和相互連接，使已經(jīng)“疲勞”的骨組織產(chǎn)生骨折所需外力比正常要小得多,2024/3/12,32,骨的疲勞及微損害,骨作為復合結構，是一種多層次非

18、同質(zhì)材料，有廣泛界面，并有潛勢在不同水平產(chǎn)生骨基質(zhì)損害骨的完整性包括骨微損害及其修復骨的微裂隙或微損害是骨微結構疲勞的結果骨單位重建能移除及代替（修復）微裂隙,2024/3/12,33,疲勞損害對力學完整性的影響,骨疲勞損害聚集時，抗骨折能力： 低水平疲勞：相當于 15% 剛度丟失，力學行為與微損害的骨相似，有一定比例的剛度、強度與抗骨折力（骨折做功及屈服后變形） 較高疲勞水平：剛度及強度成比例丟失，骨

19、折做功與屈服后變形遠較剛度變化要大，有的不顯屈服后變形而立即斷裂,2024/3/12,34,如何調(diào)節(jié)微損害的骨重建,骨細胞的小管突起伸展到骨基質(zhì)內(nèi)，有發(fā)展良好的骨架，通過粘連分子附于周圍骨基質(zhì)，并通過間隙連于鄰近細胞，可覺察到周圍基質(zhì)破壞的影響骨細胞由于喪失覺察周圍基質(zhì)損傷的能力而死亡，致疲勞微損害聚集緊鄰微損害的骨細胞將發(fā)生凋亡，位于以后遭受破骨細胞的吸收部位,2024/3/12,35,需要解決問題,了解骨脆性引起骨折風險的各種相