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新植物 | “脊髓损伤所致的骨质流失”无计可施?李子干或许值得一试!

图源:Getty Images

脊髓损伤(SCI)是指由于各种原因引起的脊髓结构、功能损害,造成损伤水平以下正常运动、感觉、自主功能的障碍,不仅增加患者骨折的风险,同时还加重了功能障碍与疼痛症状,带来身心双重痛苦。作为脊髓损伤最常见的并发症之一,骨质疏松症严重降低了脊髓损伤患者的生活质量,增加了患者在恢复期骨折的风险和家庭经济负担。

脊髓损伤患者的“骨丢失”危机

通常来说,患有脊髓损伤的个体会经历极其迅速的骨质流失,极易造成骨折、骨质疏松以及总体发病率和死亡率的风险增加。在SCI患者中,骨形成率以每周1%的速度下降,骨矿密度(BMD)下降高达40%[1,2]。据报道,约52%的SCI患者在受伤后12个月内被诊断患有骨质疏松症[3]。与健康个体相比,SCI患者的骨折愈合更具挑战性,高达83%的脊髓损伤患者的长骨骨折需手术干预。[4]

人体的骨骼代谢主要赖于骨的吸收与重塑,使之维持动态平衡,并保持骨骼的质量与形态。在脊髓损伤后,人体微环境发生变化,破骨细胞与成骨细胞的活性随之改变,影响骨骼重塑,这是造成患者骨质疏松症的重要原因。同时脊髓损伤后,尿液中的吡啶、脱氧吡啶、钙及羟脯氨酸表达水平提升,强化了破骨细胞发挥功能,引起骨骼再吸收上升,更易诱发骨质疏松症。因此,脊髓损伤后骨质疏松的发生与成骨细胞及破骨细胞的相互作用密切相关。

此外,脊髓损伤后肢体的废用、神经的变化、激素的变化同样与骨质流失有一定相关性。近日,Wiley期刊发表的一项文章显示,日常膳食中补充李子干(DP)或相关产品,将可能是防治脊髓损伤患者骨质流失的有效方法。[5]

李子干或可减轻脊髓损伤所致小鼠的骨丢失

脊髓损伤(SCI)通常伴随着骨质的快速丢失,增加低冲击骨折风险。常见的临床药物治疗方法在防治脊髓损伤后的骨丢失方面相对无效,一些相关研究前景虽被看好,但患者的依从性、不良副作用、成本和长期疗效方面的问题仍然存在。作为替代治疗方法,特定食物和营养补充剂的使用得到越来越多的关注。研究显示,饮食补充DP对人体骨骼健康有显著积极作用[20]。这项最新研究中,研究人员进一步测试了DP在预防和修复脊髓损伤后的骨质流失方面的作用。

研究主要包括两个部分:预防和康复。在预防实验中,研究人员观察了在饮食中添加DP是否对SCI引起的骨质流失有抵御作用;在康复实验中,研究小组则主要检测DP饮食是否有助于恢复SCI已致的骨流失。

  • 预防:DP可防止SCI引起的骨质流失

在预防评估中,雄性C57BL/6J小鼠(3个月大)先接受脊髓损伤,并在长达四周的时间里分别被喂食李子干饮食(DP组,饲料中含25%体重的李子干)或饲料(对照组)。期间对受试小鼠进行三次体内微型CT扫描,时间点分别为小鼠脊髓损伤前(基线)以及脊髓损伤后的2周、4周。

结果显示,饮食中添加DP可防止与脊髓损伤相关的骨质流失与骨强度降低。对照组小鼠在受伤后2周的骨量损失高达53%,4周骨量损失71%;相比之下,DP组小鼠骨量与基线基本无差别;对照组小鼠的骨小梁厚度、数目和连接密度均有所下降,而DP饮食组则无明显变化;此外,对照组小鼠4周后的骨强度明显降低;与对照组相比,DP组小鼠在脊髓损伤后4周的皮质骨厚度明显增加。

上图:两组小鼠在基线、2周以及4周后股骨远端干骺端的uCT图像;下图:uCT结果定量

图:两组小鼠在基线、脊髓损伤后2周和4周后,股骨远端干骺端的uCT图
  • 康复:李子干有助于恢复SCI所致骨流失

为了确定DP是否能够恢复由于SCI所致的骨丢失,在康复试验中,研究人员先喂食小鼠普通饲料2周(达到一定量的骨流失),之后转向DP饮食持续2周(DP组);对照组喂食普通饲料。同样使用微CT分析、骨组织形态计量学和力量测试评估SCI后在膳食中补充DP对骨骼的反应。

结果显示,持续2周的DP饮食修复了部分小鼠之前因SCI而流失的骨质,骨小梁数目也有所增加,此外还减弱了骨骼肌指数(SMI)、组织密度和连通性密度的变化。此外,与连续4周以普通饲料喂养的对照组小鼠相比,后2周接受DP饮食的小鼠骨骼强度更大。

上图:DP组与对照组小鼠股骨远端干骺端的uCT图像;下图:股骨骨干的定量结果

背后机制仍需进一步探讨

参与机体骨代谢的成骨细胞有助于构建新骨,而破骨细胞本质上则是“吃骨者”,具有分解骨的功能。作者认为,李子干具有抑制破骨细胞功能的作用,从而有助于产生更多骨质。不过目前尚不清楚DP中的哪些生物活性化合物对骨骼健康有益,但作者指出,其多酚含量可能是原因之一。在接受DP饮食的小鼠中,包括槲皮素在内的几种多酚的血清水平均有增加,而槲皮素已被证明可减少糖尿病小鼠的骨质流失。[6]

此外,DP中的非多酚类化合物(比如维生素K、锰)可能也有参与。虽然DP几乎不含高浓度钙和维生素D,但它含有相对高浓度的维生素K,这是影响骨骼健康的重要因素之一。[7]

肠道菌群是骨骼健康的关键调节因子,肠功能不全的SCI患者肠道微生物群明显低于正常对照组,表明SCI后肠道微生物群发生改变[8]。既往研究表明,通过补充益生元和益生菌来改善菌群组成,或可防止或逆转骨质流失。DP中含有益生元因子,微生物的改变也与矿物质代谢的变化有关。维生素K可在肠道中产生,肠道微生物群的改变可能影响其合成。这些结果表明,DP对SCI患者骨骼的影响也可能通过肠道微生物群的改变来介导。

曾有临床研究证实,绝经后妇女对李子干有良好的骨骼反应。基于动物的研究表明,李子干对暴露在辐射下的个体,如太空中的宇航员,也有类似的积极影响。而饮食中添加DP也被证实有助于防止急性脊髓损伤模型中的骨丢失,恢复部分SCI后小鼠已形成的骨质流失,减轻SCI后的骨强度损失。考虑到李子干是健康饮食的一种,且易获得、经济、安全,未来或将成为临床防治SCI的有效补充。

参考文献:
[1] Bauman WA, Cardozo CP. Osteoporosis in individuals with spinal cord injury. Pm R. 2015; 7(2): 188-201.
[2] Dauty M, Perrouin Verbe B, Maugars Y, Dubois C, Mathe JF. Supralesional and sublesional bone mineral density in spinal cord‐injured patients. Bone. 2000; 27(2): 305-309.
[3] Gifre L, Vidal J, Carrasco JL, et al. Risk factors for the development of osteoporosis after spinal cord injury. A 12‐month follow‐up study. Osteopor Int. 2015; 26(9): 2273-2280.
[4] Frotzler A, Cheikh‐Sarraf B, Pourtehrani M, Krebs J, Lippuner K. Long‐bone fractures in persons with spinal cord injury. Spinal Cord. 2015; 53(9): 701-704.
[5] Xuhui Liu, Mengyao Liu, Russell Turner, st al. Dried plum mitigates spinal cord injury‐induced bone loss in mice. Journal of the Orthopaedic Research Society – Spine. 2020.07.
[6] Liang W, Luo Z, Ge S, et al. Oral administration of quercetin inhibits bone loss in rat model of diabetic osteopenia. Eur J Pharmacol. 2011; 670(1): 317-324.
[7] Bügel S. Vitamin K and bone health in adult humans. Vitam Horm. 2008; 78: 393-416.
[8] Gungor B, Adiguzel E, Gursel I, Yilmaz B, Gursel M. Intestinal microbiota in patients with spinal cord injury. PLoS One. 2016 Jan 11; 11(1):e0145878.

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