骨骼与身体的“对话”

方陵生

骨骼让我们能够直立行走，并保护我们的内脏不受损伤。同时，骨骼也让我们能够随意自如地活动四肢，强健的骨骼还能防止我们跌倒。

年少时，骨骼与我们一起成长。年幼时，我们若不小心摔倒骨折，很快就会愈合。但当我们渐渐变老，骨骼也会变得松脆。此时，我们若是不慎跌倒，骨骼就有可能会断裂，甚至需要通过置换人工关节来恢复活动能力。如果骨骼只是起着支撑作用的身体结构，那么它为我们做到以上这些也就足够了不起了。

事实上，骨骼对于我们的身体健康还起着普通人不了解的更多作用。例如，骨骼可为钙和磷提供一个方便的储存场所。钙和磷是神经和细胞正常工作必不可少的矿物质。每天，在骨骼海绵状的内部结构——骨髓里面，还会产生數千亿个血液细胞，以及组成软骨和脂肪的其他细胞。

当然，骨骼所起的作用还远不止于此。过去几十年里，科学家们有了令人惊奇的新发现：骨骼还参与了与其他身体部位沟通的复杂的化学“对话”，它的“对话”对象包括肾脏、大脑、脂肪和肌肉组织，甚至还包括生活在人体肠胃里的微生物。

这一发现着实令人惊讶！骨细胞如何向其他器官发送信号、如何理解和回应来自身体其他部位的分子信息，这些疑问仍需进一步破译。但科学家已经开始思考，如何利用骨骼与身体的“对话”开发新的治疗方法，来保护和增强骨骼。

骨骼是一种独特的机体组织，它不仅包含可构建坚硬基质使骨骼具有强度的细胞，同时还包含分解基质的细胞，使骨骼在人体生长期可重塑自我，并在一生中拥有自我修复的能力。构建骨骼的细胞被称为“成骨细胞”，而分解骨骼的细胞则被称为“破骨细胞”。如果两种细胞数量失衡，就会导致骨质太多或太少。如骨质疏松症是一种因骨质减少造成骨骼变脆的病症，主要是新骨质合成的速度跟不上老骨质降解的速度而导致的。

除了成骨细胞和破骨细胞，骨骼还含有另一种细胞类型，叫作“骨细胞”。骨细胞占所有骨骼细胞的90% 以上。对骨细胞的研究，始于大约20 年前一位名为琳达· 伯恩瓦尔德的细胞生物学家。当时，有同事劝告琳达不要将时间浪费在对骨细胞的研究上。因为当时人们普遍认为，骨细胞所发挥的作用很小，只是用来感知机械力，调节骨骼重塑而已。

但琳达并没有因此而放弃。骨细胞确实能感知机械负荷，但它们所起的作用远不止这些。最近，她在《生理学年度评论》上发表的文章中，详细阐述了骨细胞对肾脏、胰腺和肌肉的重要性。

琳达关于骨细胞与其他器官交流最早的一个发现是，骨细胞会产生一种名为“FGF23”的生长因子，这种生长因子通过血流抵达肾脏。如果身体里FGF23 过多（如软骨症患者），那么肾脏就会向尿液中释放更多的磷，身体里这种必需矿物质会越来越少，由此产生的症状包括骨骼软化、肌无力或僵硬，以及牙齿问题等。

在琳达潜心研究骨细胞的同一时期，生理学家杰拉德· 卡尔桑蒂也开始了对骨骼重塑和能量代谢之间潜在关系的研究。杰拉德研究发现，脂肪细胞会产生一种叫作“瘦素”的激素，瘦素会在骨骼重塑和能量代谢这两种生物过程中起作用。老鼠动物实验证明，瘦素可抑制骨骼重塑。食物匮乏时，瘦素可抑制早期骨骼生长和食欲，为维持日常功能节省身体能量。

杰拉德的研究小组对由于基因突变而缺乏脂肪细胞和瘦素的几名儿童的手骨和腕骨进行X 光检查后发现，这些儿童的骨骼都比他们的实际年龄大几个月甚至几年。显然，没有瘦素的抑制作用，骨骼会加速生长。这是骨骼会“倾听”其他人体器官“信息”的一个例子。杰拉德还提出，骨骼对于身体的能量使用也会产生影响。他发现，缺乏骨钙素的老鼠在调节血糖水平方面存在困难，骨钙素是由成骨细胞产生的一种蛋白质。

进一步的研究发现了骨钙素与身体沟通之后发挥的多种作用，如通过影响性激素的产生促进男性的生育能力，通过改变大脑中神经递质水平改善学习和记忆能力，在运动中增强肌肉功能，以及参与骨骼与身体的其他“对话”活动。

杰拉德认为，骨骼与身体其他部位有着如此密切的关系，这可能与早期脊椎动物为生存而进化出的应激反应有关。骨钙素使得早期的脊椎动物，无论是雄性还是雌性，都能通过睾酮和肌肉的作用来提高能量水平，在发现天敌时及时作出反应，如逃跑，或产生规避危险和威胁的记忆等。由此可得出结论，骨骼可定义为在生理上能感知危险的一种身体器官。

目前，骨钙素对危险反应的假说仍存在一些争议。但无论是否真如杰拉德提出的“骨钙素在脊椎动物进化中发挥了重要作用”，这些发现都使科学家对骨骼与人体其他部位的沟通方式产生了极大的兴趣。

在人体运动中，骨骼和肌肉通常协同工作，人们早已知晓它们之间的相互作用。当肌肉“拉动”骨骼，肌肉力量变强时，骨骼也会对这种增加的物理拉力作出反应，变得更强，以适应身体的需求，使肌肉和骨骼可以更有效地协同工作。

在骨骼与肌肉协同工作的过程中，一场化学“对话”也正在进行。例如，骨骼肌细胞会产生一种叫作“肌肉生长抑制素”的蛋白质，以防止骨骼肌细胞过量增长。在老鼠动物实验以及对人体的观察后发现，肌肉生长抑制素还能控制骨量。

此外，在运动锻炼过程中，肌肉产生的一种BAIBA 分子会影响脂肪和胰岛素对能量消耗增加的反应。BAIBA 是运动中由肌肉产生的一种代谢物，参与了运动对代谢紊乱的有益调节作用。研究发现，BAIBA 可以保护骨细胞免遭细胞代谢的危险副产物——活性氧（一类高度活性的氧化物，包括自由基、过氧化物等）的侵害。实验表明，给患有骨骼和肌肉萎缩症的幼鼠提供额外的BAIBA，有益于骨骼和肌肉的健康。此外，研究还发现，另一种随运动量增多而增加的肌肉分子——鳶尾素，也有助于骨细胞保持活力，促进骨骼重塑。

当然，骨骼与肌肉的这种“对话”并不是单向的，作为回报，骨细胞会定期产生促进肌肉生长的前列腺素E2。当感受到来自肌肉的拉力增加时，骨细胞会促进这种分子信使的产生。

骨骼与肠道的“对话”同样也引发了研究人员极大的关注与兴趣。人体内拥有大量的微生物，就如同人体器官一样发挥着不可替代的作用。肠道微生物群帮助消化食物，防止有害细菌滋生，并与包括骨骼在内的其他人体器官交流。

美国康奈尔大学生物力学专家克里斯托弗· 埃尔南德斯指出，骨骼与肠道微生物群的“对话”似乎是单向的，迄今尚无人观察到骨骼向肠道微生物群发送信息，但骨骼可以从肠道微生物群那儿获得很多有用的信息。假如某人严重食物中毒，需要身体发动所有资源来抵抗感染，当然，骨骼也不能例外，此时，合成骨质、构建骨骼的任务就会暂时搁置。

发现骨骼与肠道微生物群之间“对话”的第一个线索来自2012年的一项研究，实验对象是在无菌环境中长大的老鼠。这些老鼠的体内破骨细胞较少，因此骨量更高，如在短期内给老鼠补充肠道微生物可使骨量恢复正常。

“肠道微生物对骨骼的影响”这一发现不仅令科学家们十分惊讶，而且促使他们开始探索骨细胞和肠道微生物之间许多复杂的“对话”，以及这些“对话”对人体整体健康的影响。

最令人兴奋的是，骨骼与身体其他部位之间的“对话”为开发具有创造性的治疗方案开辟了新的途径。例如，通过药物作用于人体的不同部位来促进骨骼健康。

对于患有骨质疏松症的患者来说，尽管现有的一些药物可以减缓骨质分解，还有一些药物可以加速骨质形成，但这些药物可能都有副作用，其效果几乎也未能达到预期。肠道微生物可能是一个很好的切入点。含有益生菌和其他微生物的食物，如发酵牛奶等，可以帮助人体建立健康的肠道微生物群。有研究小组发现，一种特殊的益生菌——罗伊氏乳杆菌，可以保护老鼠避免抗生素治疗后出现的骨质流失。一组绝经后妇女（最易患骨质疏松症的人群）尝试了三种乳酸杆菌组合，接受治疗的女性在为期一年的研究中没有出现骨质流失，而安慰剂对照组女性则有骨质流失现象的出现。

随着骨骼老化，产生炎症的衰老骨细胞会积累起来，炎症反过来影响骨骼的形成和分解，导致骨质疏松。动物研究发现，抗生素让骨骼变脆易碎，这是因为抗生素会对肠道微生物产生影响，进而干扰肠道微生物与骨骼的正常沟通。比如，肠道细菌制造以及输送至肝脏和肾脏的维生素K 都会随之减少。显然，肠道微生物与骨骼健康息息相关。

关于骨骼和身体其他部位之间的“对话”，科学家们需要了解的还有很多。随着时间的推移，骨骼研究可能会带来更多的治疗方法，不仅可以保持骨骼健康，还可以让与骨骼“对话”的人体其他部位更加健康和强壮。

目前的研究已经清晰的是，骨骼不仅是身体的机械支撑，而且与人体的其他部位保持着持续不断的沟通和交流。骨骼对于人体整体有着广泛的影响，在机体组织日常运行的幕后，默默地发挥着重要的作用。

有鉴于此，下次当你享用一杯酸奶时，或者在锻炼身体时，甚至在排空膀胱的时候，一定不要忘记在幕后默默无闻付出的骨骼。我们要感谢骨骼的付出，感谢它能够对微生物信号作出反应，感谢它与肌肉之间的“对话”，还要感谢它为防止身体里的磷减少和流失做出的贡献。