李春竹,邢川綜述 何冰審校

骨是一種復(fù)合組織，由礦物質(zhì)、有機(jī)基質(zhì)、水和細(xì)胞組成。骨骼經(jīng)歷不斷的分解和合成，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為建模和重構(gòu) 。蛋白質(zhì)占骨骼體積的50%，約占其質(zhì)量的1/3，它提供骨的結(jié)構(gòu)基質(zhì)，而鈣是該基質(zhì)中的主要礦物質(zhì)，膠原蛋白和各種非膠原蛋白構(gòu)成骨骼的有機(jī)基質(zhì)，因此，充足的飲食蛋白質(zhì)攝入量對(duì)成人骨量的最佳獲取和維持是必不可少的。蛋白質(zhì)可以通過(guò)其氨基酸含量影響骨礦物質(zhì)代謝，通過(guò)提高胰島素和胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF-1)等合成代謝激素、抑制甲狀旁腺激素合成對(duì)骨量產(chǎn)生影響[1-2]。組成蛋白質(zhì)的生糖氨基酸(特別是丙氨酸和谷氨酰胺)能增加胰島素分泌，而血漿葡萄糖無(wú)任何顯著變化[3]。芳香氨基酸可最有效地刺激IGF-1的分泌，而支鏈氨基酸則相反[4]。IGF-1對(duì)骨生長(zhǎng)有不同的作用，包括促進(jìn)骨骺生長(zhǎng)板中的軟骨細(xì)胞增殖和分化，參與成骨細(xì)胞增殖、分化和礦化，骨小梁和皮質(zhì)骨形成和膠原合成等。IGF-1水平降低可導(dǎo)致腸道中鈣和磷吸收減少。氨基酸亞型的不同作用可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)攝入量的不同，這種蛋白質(zhì)攝入量因蛋白質(zhì)來(lái)源而異[5]。此外，蛋白質(zhì)攝取也會(huì)增加生長(zhǎng)激素的釋放，而這些激素對(duì)骨骼有合成代謝作用。在中年人中，飲食蛋白質(zhì)可能是決定循環(huán)IGF-1水平的一個(gè)因素，進(jìn)一步了解蛋白質(zhì)如何改變骨代謝的機(jī)制，延緩衰老導(dǎo)致的骨丟失非常重要[6-7]。

1 蛋白質(zhì)對(duì)BMD、BMC的影響

用雙能X射線吸收法(DXA)測(cè)量的骨密度(BMD)和骨礦含量(BMC)被認(rèn)為是骨質(zhì)疏松性骨折的主要決定因素，通過(guò)飲食蛋白質(zhì)預(yù)防骨折、骨質(zhì)疏松來(lái)改善患者活動(dòng)能力并提高其生活質(zhì)量至關(guān)重要[5]。然而，世衛(wèi)組織(WHO)強(qiáng)調(diào)，使用DXA法生成的面骨密度(aBMD)僅反映骨強(qiáng)度的60%～70%，需要在骨強(qiáng)度外考慮體積骨密度(vBMD)、骨幾何形狀和骨結(jié)構(gòu)。體型較大、骨骼較大或較厚的肥胖者通常具有較高的aBMD，而較瘦的人往往表現(xiàn)出較低的aBMD。因此體質(zhì)量是BMD的重要決定因素，體質(zhì)量較高的個(gè)體具有較高的BMD和較低的骨折風(fēng)險(xiǎn)[8]。有研究顯示，高總蛋白質(zhì)攝入量可能損害BMI<30 kg/m2的婦女骨骼健康，但與BMI>30 kg/m2的婦女無(wú)關(guān)[9]。Huang等[10]發(fā)現(xiàn)飲食限制會(huì)導(dǎo)致aBMD減小，骨礦物質(zhì)積累減少，說(shuō)明過(guò)度限制飲食可能導(dǎo)致骨量受損。

1.1 蛋白質(zhì)種類(lèi)與攝入量對(duì)BMD、BMC的影響 各國(guó)膳食蛋白質(zhì)推薦值略有不同。我國(guó)蛋白質(zhì)推薦攝入量 (recommended nutrient intake，RNI)男性為65 g/d，女性55 g/d。RNI被廣泛認(rèn)為是蛋白質(zhì)攝入的最適參考量。而飲食蛋白質(zhì)種類(lèi)及攝入量對(duì)BMD和BMC的影響是有爭(zhēng)議的。一項(xiàng)橫斷面研究顯示，高乳蛋白攝入量與老年男性較高的橈骨遠(yuǎn)端和脛骨遠(yuǎn)端的估計(jì)骨折負(fù)荷相關(guān)，較高的動(dòng)物蛋白攝入(不含乳制品)僅在橈骨遠(yuǎn)端與骨折負(fù)荷相關(guān)。植物蛋白質(zhì)攝入量與任何部位的骨折負(fù)荷無(wú)關(guān)[11]。Singhal 等[12]未證明較高的蛋白質(zhì)攝入量對(duì)早產(chǎn)兒的長(zhǎng)期生長(zhǎng)或骨骼健康的作用。Mejía 等[13]則觀察到植物蛋白可以促進(jìn)兒童骨發(fā)育。Kouvelioti等[14]發(fā)現(xiàn)乳制品有利于骨骼結(jié)構(gòu)和發(fā)育，不影響兒童和青少年的骨骼成分或體型。Hu等[15]研究得出高蛋白替代脂肪的飲食方式與中老年男性和女性的腰椎BMD無(wú)關(guān)，而較高的植物蛋白攝入量可能對(duì)中年非西班牙裔白人婦女的骨骼有益。Perna等[16]雖然觀察到在西方飲食中，肉類(lèi)(魚(yú)肉除外)飲食習(xí)慣對(duì)骨骼有負(fù)面影響，但從魚(yú)或肉中攝取的蛋白質(zhì)對(duì)骨骼無(wú)害。 一項(xiàng)薈萃分析發(fā)現(xiàn)[17]，人群的蛋白質(zhì)攝入量在0.8～1.3 g·kg-1·d-1內(nèi)與健康成年人的BMD無(wú)關(guān)。Kerstetter等[18]的一項(xiàng)隨機(jī)雙盲安慰劑對(duì)照試驗(yàn)表明，乳清蛋白補(bǔ)充劑不會(huì)影響骨骼健康或腎功能。另一項(xiàng)對(duì)186例超重和肥胖受試者進(jìn)行的36周運(yùn)動(dòng)和飲食干預(yù)研究發(fā)現(xiàn)，高達(dá)60 g的額外乳清蛋白補(bǔ)充不會(huì)對(duì)BMC產(chǎn)生負(fù)面影響[19]。Shams-White等[20]的薈萃分析證據(jù)表明，較高的蛋白質(zhì)攝入量可能對(duì)腰椎的BMD有保護(hù)作用，但對(duì)全髖、股骨頸或全身BMD、骨生物標(biāo)志物無(wú)影響。Li等[21]則觀察到蛋白質(zhì)攝入量與全髖的BMD呈正相關(guān)。Beasley[22]等發(fā)現(xiàn)，較高的蛋白質(zhì)攝入量與總體及髖部、脊柱部位較高的基線BMD均顯著相關(guān)。攝入更多蛋白質(zhì)的女性也更有可能長(zhǎng)期保持BMD。蛋白質(zhì)對(duì)BMD的影響可能與觀察對(duì)象的性別有關(guān)，Sahni等[23]觀察到女性蛋白質(zhì)攝入量與股骨頸、大轉(zhuǎn)子和腰椎的BMD呈正相關(guān)，但在男性的任何骨骼部位均未發(fā)現(xiàn)明顯的相關(guān)性。

1.2 不同飲食模式對(duì)BMD和BMC的影響 Movassagh等[24]分析青少年飲食模式與青少年或成人BMD和BMC的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，以深綠色蔬菜、雞蛋、非精制谷物、100%果汁、豆類(lèi)/堅(jiān)果/種子、添加脂肪、水果和低脂牛奶的“素食型”為飲食模式的青少年，其全身、股骨頸和腰椎的BMC和aBMD呈上升趨勢(shì)，而堅(jiān)持高脂肪牛奶、番茄、紅肉和豆類(lèi)、堅(jiān)果和種子的“高脂、高蛋白”的飲食模式對(duì)骨骼健康不利。Shin[25]等納入韓國(guó)健康雙胞胎隊(duì)列中的1 828例作為受試者，研究4種飲食模式(米飯和泡菜；雞蛋、肉和面粉；水果、牛奶和全谷物；快餐和蘇打)與BMD之間的關(guān)聯(lián)，結(jié)果證明，“水果、牛奶和全谷物”模式可能對(duì)成年人的骨骼健康有積極作用。青春期大量食用低脂乳制品、全谷物和蔬菜對(duì)骨骼發(fā)育有益[26]。

1.3 蛋白質(zhì)聯(lián)合體力活動(dòng)對(duì)BMD和BMC的影響 生長(zhǎng)周期結(jié)束時(shí)達(dá)到的骨量和強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)“峰值骨量(peak bone mass，PBM)”，是晚年脆性骨折風(fēng)險(xiǎn)的重要決定因素。目前認(rèn)為PBM增加1.0標(biāo)準(zhǔn)差將降低50%的脆性斷裂風(fēng)險(xiǎn)。一般認(rèn)為在整個(gè)生命周期中有3個(gè)不同的骨骼發(fā)育階段：(1)骨積累(出生到大約30歲)；(2)相對(duì)骨骼穩(wěn)定性(30～45歲)；(3)骨丟失(大約>45歲)。其中大約90%的骨量是在20歲之前獲得的。階段(1)和(3)是維持骨骼健康的關(guān)鍵點(diǎn)，在青春期前到青春期中后期增加蛋白質(zhì)攝入對(duì)骨健康產(chǎn)生積極影響[27-28]，增加骨積累，降低骨損失，對(duì)于防止骨質(zhì)疏松至關(guān)重要。而體力活動(dòng)被認(rèn)為是整個(gè)生命周期中骨積累和維持的基本決定因素[29-30]。一項(xiàng)對(duì)6.5～8.5歲健康男性長(zhǎng)達(dá)8年的隊(duì)列研究顯示，高蛋白飲食可增強(qiáng)股骨近端和脛骨遠(yuǎn)端的承重能力。在蛋白質(zhì)攝入量較高的受試者中，聯(lián)合體力活動(dòng)可增強(qiáng)骨的合成代謝作用。高蛋白攝入和體力活動(dòng)對(duì)BMC的影響可能持續(xù)存在[27]。

Isanejad等[9]還發(fā)現(xiàn)每日總蛋白質(zhì)(total protein，TP)攝入和動(dòng)物蛋白(animal protein，AP)攝入與股骨頸的BMD和BMC呈負(fù)相關(guān)。每千克體質(zhì)量攝入TP≥1.2 g的女性股骨頸、腰椎的BMD和BMC較低。在隨訪分析中，TP攝入與腰椎的BMD和股骨頸的BMC變化呈負(fù)相關(guān)。然而在有體力活動(dòng)的女性中，則顯示出正相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，男性的BMD高于女性，女性BMD隨年齡增長(zhǎng)下降速率也略高，特別是在絕經(jīng)后早期[31]。個(gè)體若在兒童和青少年時(shí)期產(chǎn)生足夠高的PBM，正常的骨丟失速率往往不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的臨床問(wèn)題。

2 蛋白質(zhì)、肌肉與骨的關(guān)系

人類(lèi)骨骼肌蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)包括刺激肌肉蛋白質(zhì)合成(muscle protein synthesis，MPS)和肌肉蛋白質(zhì)分解的過(guò)程[32]。一方面，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)合成速率超過(guò)蛋白質(zhì)分解時(shí)，就會(huì)發(fā)生肌肉肥大，這可能是由膳食蛋白質(zhì)攝入引起的高氨基酸血癥所致；另一方面，蛋白質(zhì)攝入量不足使蛋白質(zhì)合成速率降低，導(dǎo)致凈蛋白質(zhì)分解和肌肉分解代謝增加[32]，最終骨骼肌萎縮，肌肉功能下降。

許多研究表明，與年輕人相比，健康老年人對(duì)膳食氨基酸的利用功能減弱或受損。這種合成代謝不足需要通過(guò)更高水平的蛋白質(zhì)/氨基酸攝入來(lái)彌補(bǔ)。最近研究表明，25～30 g蛋白質(zhì)可達(dá)到老年人MPS最大刺激閾值[33]。從20～90歲，MPS隨著年齡的增長(zhǎng)以每10年3.5%的速度下降。低蛋白質(zhì)飲食可能加速肌肉組織的丟失。陳艷秋等[34]發(fā)現(xiàn)，全天蛋白質(zhì)攝入量均勻分布(≥30 g/餐),可能對(duì)增加或保持骨骼肌量有一定作用;且每日2餐、每餐30～35 g的膳食蛋白質(zhì)攝入量,可能是增加和維持老年人骨骼肌量的一項(xiàng)有利措施。Genaro等[35]發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)攝入量不足可能減少老年人的骨骼肌量和BMC。骨骼的形態(tài)和密度取決于肌肉收縮施加在骨骼上的力。較高水平的蛋白質(zhì)攝入量會(huì)增加老年人的肌力，間接影響骨骼強(qiáng)度。Bauer等[36]則認(rèn)為，老年人應(yīng)攝取蛋白質(zhì)1.0～1.2 g·kg-1·d-1。老年人每日蛋白質(zhì)和氨基酸攝入量的合成代謝閾值高于年輕人，每餐應(yīng)補(bǔ)充25～30 g(含2.5～2.8 g亮氨酸)的蛋白質(zhì)。還有研究表明，在65歲以上的人群中，較高的飲食蛋白質(zhì)(1.25 g·kg-1·d-1)伴隨較高的亮氨酸攝入量(7.1 g/d)與更高的肌肉保持量有關(guān)[37]。研究報(bào)道，瘦體質(zhì)量(lean body weigh,LM)越高，對(duì)BMD越有益。而低蛋白質(zhì)攝入量可導(dǎo)致老年人LM下降[38]?？傮w而言，增加飲食蛋白質(zhì)攝入量對(duì)于保持肌肉質(zhì)量和功能非常重要。

3 蛋白質(zhì)、酸與骨的關(guān)系

高磷、高蛋白質(zhì)和高硫氨基酸的飲食可能導(dǎo)致低度代謝性酸中毒，從而增加飲食的酸性負(fù)荷[39]。在西方，飲食中酸負(fù)荷主要由肉、魚(yú)、牛奶和奶制品，以及雞蛋等產(chǎn)生，其次是谷物。相反，產(chǎn)堿飲食以相對(duì)較高的水果和蔬菜攝入量為特征，含有豐富的有機(jī)陰離子鹽。其代謝物可以逆轉(zhuǎn)亞臨床酸中毒，并可能減少骨轉(zhuǎn)換。然而，酸堿平衡對(duì)骨骼影響的假說(shuō)在理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上受到了質(zhì)疑，因?yàn)閷?duì)于慢性腎臟疾病患者，高蛋白飲食可能與個(gè)體腎結(jié)石形成的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[40]。Mangano等[41]在橫斷面研究中也觀察到，只有在鈣攝入量低(低于800 mg/d)的男性中飲食酸負(fù)荷和股骨近端BMD之間呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明高蛋白飲食在充足的鈣攝入條件下不會(huì)降低BMD。

4 蛋白質(zhì)和鈣的交互作用對(duì)骨的影響

最近的一項(xiàng)對(duì)90例絕經(jīng)前婦女(年齡19～45歲)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)表明[42]，在減肥期間(骨丟失的一個(gè)危險(xiǎn)因素)，攝入更多的乳制品、鈣和蛋白質(zhì)對(duì)骨生物標(biāo)志物具有保護(hù)作用。對(duì)于絕經(jīng)后婦女而言，通過(guò)在飲食中加入乳制品，每天攝入超過(guò)1 200 mg的鈣對(duì)BMD具有積極的影響，鈣缺乏普遍存在于BMD低的人群中[43]。BMD與膳食蛋白質(zhì)攝入量之間的正相關(guān)性似乎取決于膳食鈣的充足供應(yīng)[44]，當(dāng)鈣攝入量充足時(shí)，增加膳食蛋白質(zhì)攝入量可能不僅維持肌肉質(zhì)量，而且還支持骨骼健康[10]。

5 蛋白質(zhì)對(duì)骨折的影響

Drevet等[45]研究發(fā)現(xiàn)，在社區(qū)居民家庭中蛋白質(zhì)能量營(yíng)養(yǎng)不良(protein energy malnutrition，PEM)與跌倒和骨折有關(guān)， Langsetmo等[46]也發(fā)現(xiàn)，對(duì)于50歲以上的成年人，低蛋白質(zhì)攝入量(低于15%總體能量攝入)可能導(dǎo)致骨折風(fēng)險(xiǎn)增加。蛋白質(zhì)來(lái)源是BMD的決定因素，但不是骨折風(fēng)險(xiǎn)。但均未指出蛋白質(zhì)對(duì)不同骨折部位的影響。Langsetmo等[47]在隨后的隊(duì)列研究中觀察到，飲食蛋白質(zhì)是骨折的潛在危險(xiǎn)因素。蛋白質(zhì)與骨折的相關(guān)性因骨折部位而異；TP與髖部骨折風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)，但與臨床脊柱骨折無(wú)關(guān)?？傊鞍踪|(zhì)攝入量高(特別是動(dòng)物蛋白攝入量高)的人骨折風(fēng)險(xiǎn)降低。事實(shí)上，超過(guò)75歲的老年人中有1%會(huì)發(fā)生髖部骨折。幾乎30%的髖部骨折發(fā)生在男性；髖部骨折后喪失一般勞動(dòng)力的概率和病死率在男性人群中也更高[48]。Isanejad等[49]也發(fā)現(xiàn)，根據(jù)北歐營(yíng)養(yǎng)建議(2012年)提出的老年人蛋白質(zhì)攝入量標(biāo)準(zhǔn)，每公斤體質(zhì)量蛋白質(zhì)攝入量≥1.1 g(動(dòng)物蛋白質(zhì)攝入為主)可能有利于預(yù)防老年婦女骨折的發(fā)生，另有研究顯示，增加飲食中TP攝入量可能降低髖部骨折的風(fēng)險(xiǎn)，并與蛋白質(zhì)種類(lèi)無(wú)關(guān)[15]。

Groenendijk等[50]也建議，為降低髖部骨折的風(fēng)險(xiǎn)，65歲以上老年人TP攝入量需超過(guò)推薦膳食攝入量(RDA)0.8 g/kg。然而， Beasley等[22]用生物標(biāo)記物校正飲食蛋白質(zhì)后并未發(fā)現(xiàn)較高的蛋白質(zhì)攝入量與髖部骨折風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)，但得出較高的蛋白質(zhì)攝入量與前臂骨折風(fēng)險(xiǎn)降低7%相關(guān)。

6 小 結(jié)

飲食蛋白質(zhì)是骨骼健康的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)素，充足的營(yíng)養(yǎng)在骨結(jié)構(gòu)的發(fā)展和維持中起著重要的作用。目前膳食指南建議蛋白質(zhì)應(yīng)占總熱量的10%～35%，而蛋白質(zhì)最佳攝入量在骨骼健康中的作用尚不清楚，也可能取決于其他因素。蛋白質(zhì)攝入量與骨骼健康關(guān)系的研究結(jié)論不一致，可能和不同的研究設(shè)計(jì)，包括隨訪時(shí)間，飲食的主要蛋白質(zhì)來(lái)源，鈣含量，生活方式因素，不同測(cè)量方法及不同性別、年齡、健康狀況的研究對(duì)象有關(guān)[5]。未來(lái)應(yīng)加大對(duì)各年齡段人群的蛋白質(zhì)攝入情況與骨健康的研究，深入探討蛋白質(zhì)對(duì)骨代謝的機(jī)制，明確不同人群不同蛋白質(zhì)來(lái)源的最佳攝入量從而制定最佳的飲食模式[7，21],加強(qiáng)骨健康的管理，降低骨質(zhì)疏松風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)防骨折發(fā)生。