就在前段時(shí)間，各大鈣片廠商迎來了一次頗為嚴(yán)峻的危機(jī)公關(guān)。根據(jù)《JAMA》發(fā)布的一項(xiàng)隊(duì)列研究，額外補(bǔ)充鈣劑和維生素D竟然對(duì)降低骨折風(fēng)險(xiǎn)毫無益處[1]！

不過吧，這項(xiàng)研究還有存在爭(zhēng)議的地方，作者也在文中寫道，“臨床指南推薦骨質(zhì)疏松的老年人群補(bǔ)充鈣和維生素D，來預(yù)防骨折。但是根據(jù)迄今為止發(fā)表的研究成果，分別補(bǔ)充鈣、維生素D或聯(lián)合補(bǔ)充，并沒有與骨折風(fēng)險(xiǎn)得出一致結(jié)論?！?/p>

家里的鈣片要不要扔還是個(gè)問題，更重要的是，想骨頭健康點(diǎn)到底得吃啥？科學(xué)家說，或許可以吃點(diǎn)菜試試！

近期，《自然通訊》雜志發(fā)表了一項(xiàng)研究成果，來自德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)Mario Zaiss博士團(tuán)隊(duì)揭開了高膳食纖維飲食與骨骼之間的小秘密。膳食纖維經(jīng)過腸道微生物消化，產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，能夠影響破骨細(xì)胞的代謝，顯著降低骨吸收、增加骨密度[2]。

考慮到短鏈脂肪酸本身也對(duì)免疫系統(tǒng)有正面的影響[3]，補(bǔ)充短鏈脂肪酸或進(jìn)行高膳食纖維飲食，能夠預(yù)防絕經(jīng)后的骨質(zhì)疏松和關(guān)節(jié)炎帶來的鈣流失，并一定程度上緩解炎癥！

說起來這個(gè)事兒還有點(diǎn)神奇。膳食纖維想必大家都不陌生，這種健康成分對(duì)人體好處多多，增加飽腹感、促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，對(duì)于三高人群和愛美人群真是再好不過。但是真是沒想到啊，居然對(duì)骨骼也有好處！

骨骼呢，主要有兩種細(xì)胞，一種是成骨細(xì)胞，一種是破骨細(xì)胞。顧名思義，成骨細(xì)胞是形成骨頭的細(xì)胞，破骨細(xì)胞則會(huì)吸收骨質(zhì)中的有機(jī)物與礦物質(zhì)，“破壞”骨頭。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，隨著我們長大，骨頭長長變粗，這是成骨細(xì)胞的功勞；骨頭變粗了，骨髓腔也要變大呀，這就要靠破骨細(xì)胞的骨吸收作用了。

成骨與破骨過程的平衡，是骨骼維持正常形態(tài)的關(guān)鍵。媽媽輩的女性，因?yàn)榧に厮降淖兓?，破骨?xì)胞活躍，骨質(zhì)流失加快，骨壁變薄，也就更容易骨質(zhì)疏松。

考慮到骨骼穩(wěn)態(tài)與免疫激活密不可分[4,5,6]，不約而同的，膳食纖維的微生物代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸（SCFA）也具有一定的免疫調(diào)節(jié)能力[3]，研究者不由得想，這是否意味著短鏈脂肪酸能夠影響骨骼穩(wěn)態(tài)呢？

研究者嘗試著給小鼠補(bǔ)充短鏈脂肪酸。在為期8周的實(shí)驗(yàn)中，研究者給正常的小鼠分別補(bǔ)充了乙酸（C2）、丙酸（C3）和丁酸（C4），小鼠血清短鏈脂肪酸水平顯著增加。結(jié)果顯示，小鼠的骨體積分?jǐn)?shù)增加、骨小梁間隔縮短，在CT下，可以看到小鼠的骨量明顯增加。

骨體積分?jǐn)?shù)增加（a），骨小梁間隔縮短（b），骨量明顯增加（c）

進(jìn)一步分析，研究者發(fā)現(xiàn)小鼠血漿中CTX-1的水平降低了。CTX-1是骨吸收的標(biāo)志物，這意味著，導(dǎo)致骨骼降解的破骨細(xì)胞顯著減少了。同時(shí)，骨形成的的一些生物指標(biāo)并沒有發(fā)生變化，說明短鏈脂肪酸只影響破骨細(xì)胞，不影響成骨細(xì)胞。

此外，給人體補(bǔ)充14天的丙酸鈉，也顯著降低了骨吸收，骨形成則不受影響。

補(bǔ)充丙酸鈉之后，骨吸收標(biāo)志物下降

接下來檢測(cè)了小鼠的免疫細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)雖然調(diào)節(jié)T細(xì)胞（Treg）的數(shù)量有所上升，但是相關(guān)的一些細(xì)胞因子水平基本上保持了不變。嗯？難道短鏈脂肪酸對(duì)骨骼的影響不是通過免疫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的嗎？

為了確認(rèn)這一點(diǎn)，研究者換了一種天生免疫缺陷的小鼠，它們不能產(chǎn)生成熟的T細(xì)胞和B細(xì)胞。結(jié)果挺有意思，補(bǔ)充C3和C4的小鼠，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與上文一致，但補(bǔ)充C2的小鼠破骨細(xì)胞沒有減少。一方面，這說明T細(xì)胞和B細(xì)胞摻和短鏈脂肪酸與骨骼的親密關(guān)系；另一方面，C2的作用機(jī)制很可能與C3、C4并不一樣。

正常小鼠（f）與缺陷小鼠（j）破骨細(xì)胞

可見C2治療在缺陷小鼠中沒能降低破骨細(xì)胞數(shù)量

最令人高興的是，研究者直接給小鼠喂了8周的高膳食纖維飲食（HFD），效果與直接補(bǔ)充短鏈脂肪酸是一致的，小鼠破骨細(xì)胞減少、骨量增加，同時(shí)骨形成作用不變。而且，不管是吃高膳食纖維飲食還是直接補(bǔ)充短鏈脂肪酸，小鼠的體重變化都是很正常的，和對(duì)照組一樣。

為了探索這背后的機(jī)制，研究者在體外進(jìn)行了細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)C3和C4能夠抑制前破骨細(xì)胞的代謝，增加糖酵解，減少氧化磷酸化。要知道前破骨細(xì)胞的分化，可是十分依賴氧化磷酸化的呢！這也就是說，在一定濃度下，短鏈脂肪酸能抑制破骨細(xì)胞的分化。

破骨細(xì)胞數(shù)量減少

可見破骨細(xì)胞（紫色）分化幾乎被完全阻止

既然在正常的骨骼中都能夠增加骨量，那么短鏈脂肪酸能不能用來治療那些病理性的骨質(zhì)流失呢？

研究者嘗試給骨質(zhì)疏松和關(guān)節(jié)炎的小鼠喂C3和C4。結(jié)果令人興奮，補(bǔ)充C3和C4能夠有效地預(yù)防骨質(zhì)流失！這些小鼠骨量基本正常，體內(nèi)CTX-1水平、破骨細(xì)胞數(shù)量都與沒做處理的正常小鼠一致。同時(shí)，血漿中短鏈脂肪酸的濃度達(dá)到了體外實(shí)驗(yàn)的有效值。

其實(shí)，在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，短鏈脂肪酸濃度還要比體外實(shí)驗(yàn)的有效值更高一些，這也說明，在骨骼中的各種作用其實(shí)是更加復(fù)雜的，還需要進(jìn)一步的探索。

骨質(zhì)疏松模型中，補(bǔ)充短鏈脂肪酸能夠預(yù)防骨質(zhì)流失

從目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，補(bǔ)充短鏈脂肪酸、尤其是丙酸和丁酸，或者是采取高膳食纖維飲食，能夠平衡骨穩(wěn)態(tài)、抑制骨吸收，或許是用來治療骨質(zhì)疏松的一個(gè)不錯(cuò)的思路。考慮到短鏈脂肪酸對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，對(duì)關(guān)節(jié)炎的緩解效果可能會(huì)更好。

Mario Zaiss博士說：“我們能夠證明，一種對(duì)細(xì)菌友好的飲食具有消炎作用，并且對(duì)骨密度有積極作用。我們的研究結(jié)果為開發(fā)治療炎性關(guān)節(jié)疾病的創(chuàng)新療法以及治療絕經(jīng)后婦女經(jīng)常遭受的骨質(zhì)疏松癥提供了有希望的方法?！?/p>

嗯，為了骨頭更健康，或許我們可以從多吃高膳食纖維飲食開始。高膳食纖維的食物都有啥？葉蔬、水果、豆類、全麥?zhǔn)称罚琤alabala，吃去吧~

參考資料：

[1]Jia-Guo Zhao, et al. Association Between Calcium or Vitamin D Supplementation and Fracture Incidence in Community-Dwelling Older Adults. A Systematic Review and Meta-analysis. JAMA, 2017, 318(24): 2466-2482.

[2]https://www./articles/s41467-017-02490-4

[3]Correa-Oliveira, R., Fachi, J. L., Vieira, A., Sato, F. T. & Vinolo, M. A.Regulation of immune cell function by short-chain fatty acids. Clin. Transl.Immunol. 5, e73 (2016).

[4]Takayanagi, H. Osteoimmunology: shared mechanisms and crosstalk between the immune and bone systems. Nat. Rev. Immunol. 7, 292–304 (2007).

[5]Gao, Y. et al. IFN-gamma stimulates osteoclast formation and bone loss in vivo via antigen-driven T cell activation. J. Clin. Invest. 117, 122–132 (2007).

[6]Teitelbaum, S. L. Bone resorption by osteoclasts. Science 289, 1504–15082000).