骨折是高昂的、會(huì)導(dǎo)致患者衰弱的創(chuàng)傷性事件。在美國(guó),每年有超過(guò)600萬(wàn)例的骨折事件發(fā)生,隨著全球人口老齡化和預(yù)期壽命的延長(zhǎng),脆性骨折的發(fā)生率無(wú)疑會(huì)增加。據(jù)估計(jì),大約5-10%的患者會(huì)經(jīng)歷愈合困難,導(dǎo)致延遲愈合或不愈合。這些情況通常需要大量的手術(shù)干預(yù),并與生活質(zhì)量的嚴(yán)重下降有關(guān)。與延遲愈合和錯(cuò)位的高發(fā)生率相關(guān)的費(fèi)用會(huì)給個(gè)人帶來(lái)相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)、身體和精神負(fù)擔(dān),因此需要明確可負(fù)擔(dān)、有效和安全的戰(zhàn)略來(lái)治療骨折。 到目前為止,學(xué)者們已經(jīng)研究了許多提高骨折愈合質(zhì)量和速度的策略。其中,有一些既定的臨床方法可以用來(lái)加強(qiáng)骨折修復(fù),包括外源性低強(qiáng)度脈沖超聲、骨生物制劑和骨移植手術(shù)。盡管這些策略大多表現(xiàn)出相對(duì)較好的結(jié)果,但它們的臨床結(jié)果也有一些明顯的局限性,包括成本、侵襲性和潛在有害的副作用,這就強(qiáng)調(diào)了需要找到非手術(shù)手段來(lái)改善骨折愈合。優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)策略以促進(jìn)愈合是一個(gè)有吸引力的方法,這不僅是因?yàn)獒槍?duì)營(yíng)養(yǎng)因素的方法安全以及可負(fù)擔(dān),而且還因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)在骨骼生長(zhǎng)和平衡中的作用已得到證實(shí)。本綜述旨在強(qiáng)調(diào)該領(lǐng)域的現(xiàn)狀,以及有關(guān)營(yíng)養(yǎng)狀況和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑對(duì)骨折愈合的影響的知識(shí)差距。 骨折是人一生中最常見的創(chuàng)傷之一,女性一生中發(fā)生骨質(zhì)疏松性骨折的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)為40-50%,男性為13-22%。非手術(shù)治療骨折有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn),包括為患者節(jié)省大量費(fèi)用,以及減少例如手術(shù)部位感染和再次手術(shù)在內(nèi)的并發(fā)癥。準(zhǔn)確的解剖復(fù)位和剛性固定是原發(fā)性骨愈合的要求;因此,在沒有手術(shù)干預(yù)的情況下,這種修復(fù)機(jī)制并不常發(fā)生。在繼發(fā)性骨折愈合過(guò)程中,再生過(guò)程是由一系列協(xié)調(diào)的生理事件驅(qū)動(dòng)的,這些事件可以歸納為最初的反應(yīng)期,然后是修復(fù)期,最后是重塑期,所有這些都將在下面描述(圖1)。 反應(yīng)期在創(chuàng)傷后立即發(fā)生,由局部血管和周圍軟組織破壞所驅(qū)動(dòng)。這種局部組織損傷促進(jìn)了血腫的形成,血腫最終凝固,成為形成骨痂的模板。同時(shí),這也啟動(dòng)了急性炎癥反應(yīng),將免疫細(xì)胞招募到骨折部位。這些細(xì)胞侵入血腫,促進(jìn)碎片的清除,并分泌細(xì)胞因子和趨化因子,招募來(lái)自骨膜、骨髓和全身循環(huán)的免疫抑制性間充質(zhì)祖細(xì)胞,以解決炎癥并啟動(dòng)修復(fù)期。 遷移到損傷部位的多能間充質(zhì)祖細(xì)胞開始進(jìn)行軟骨分化,產(chǎn)生無(wú)血管的軟骨骨痂。隨著軟骨細(xì)胞的肥大,引發(fā)了內(nèi)皮細(xì)胞的侵襲,促進(jìn)了軟骨基質(zhì)的血管化和礦化。在整個(gè)過(guò)程中,位于骨折部位外圍的間充質(zhì)祖細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞,并通過(guò)膜內(nèi)骨化作用在現(xiàn)有皮質(zhì)上沉積骨質(zhì)。這發(fā)生在骨折愈合的重塑期,依賴于破骨細(xì)胞的骨吸收和成骨細(xì)胞的骨沉積。成功的重塑體現(xiàn)在皮質(zhì)恢復(fù)到骨折前的結(jié)構(gòu),這發(fā)生在最初受傷后的幾個(gè)月到幾年。盡管骨骼具有顯著的自然愈合能力,但許多患者的特定因素,包括營(yíng)養(yǎng),都會(huì)影響骨折愈合的進(jìn)展。 創(chuàng)傷,包括骨折,會(huì)抑制食欲和食物消耗,反過(guò)來(lái)推動(dòng)體重下降。創(chuàng)傷誘發(fā)高代謝狀態(tài),部分是由損傷的炎癥反應(yīng)驅(qū)動(dòng)的。這會(huì)驅(qū)動(dòng)分解代謝壓力,其特點(diǎn)是氮損失和胰島素抵抗。 創(chuàng)傷的代謝反應(yīng)可分為三個(gè)階段:(i)代謝率下降期;(ii)分解代謝明顯增加;(iii)修復(fù)受損組織的合成代謝期(圖2)。盡管人們對(duì)燒傷、頭部和其他非骨骼創(chuàng)傷的營(yíng)養(yǎng)管理給予了很大關(guān)注,但對(duì)骨折后的營(yíng)養(yǎng)需求變化卻知之甚少。1930年發(fā)表的一項(xiàng)初步研究描述了長(zhǎng)骨骨折患者出現(xiàn)負(fù)氮平衡、組織消耗和體重下降的情況,這在大鼠模型中得到進(jìn)一步證實(shí),該模型顯示股骨骨折有明顯的高代謝反應(yīng)。 圖2:對(duì)創(chuàng)傷的新陳代謝反應(yīng)。受傷后立即有一個(gè)以能量消耗減少為特征的初始消退期。然后身體進(jìn)入高代謝流動(dòng)期,與分解代謝和增加能量消耗有關(guān),血清維生素D(Vit D)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鈷(Co)和鐵(Fe)減少。最后一個(gè)階段是合成代謝期,其中能量消耗恢復(fù)到受傷前水平。在高代謝流動(dòng)期和合成代謝期提供的營(yíng)養(yǎng)干預(yù)對(duì)最佳治療效果具有最大潛力。 除了一般代謝率和能量消耗的增加,骨折引起微量營(yíng)養(yǎng)素代謝的變化,似乎是由促進(jìn)骨痂形成和礦化的需求增加所驅(qū)動(dòng)。這種對(duì)骨折的反應(yīng)導(dǎo)致血清銅、鈷、鐵、維生素D和鋅減少,后兩者在骨折組織中積累。鈣的代謝也受到干擾,通過(guò)甲狀旁腺激素和骨折的全身炎癥反應(yīng)的協(xié)同作用,鈣從完整的骨骼中被調(diào)動(dòng)出來(lái)。這種破骨細(xì)胞介導(dǎo)的鈣動(dòng)員的增加可導(dǎo)致完整骨骼的骨量減少2-15%。 這些對(duì)骨折的代謝反應(yīng)具有極大的臨床意義,因?yàn)楣强苿?chuàng)傷患者的臨床或更常見的亞臨床營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)生率很高。在創(chuàng)傷的高代謝反應(yīng)背景下出現(xiàn)的營(yíng)養(yǎng)不良會(huì)阻礙傷口愈合。盡管營(yíng)養(yǎng)支持不太可能逆轉(zhuǎn)骨折后發(fā)生的所有的代謝變化,但它確實(shí)具有巨大的臨床價(jià)值,因?yàn)樗梢愿纳苹颊叩慕Y(jié)果,如住院時(shí)間和改善免疫功能,并可能促進(jìn)自然愈合。 營(yíng)養(yǎng)障礙,如營(yíng)養(yǎng)不良,已被明確為骨愈合受損的重要風(fēng)險(xiǎn)因素。營(yíng)養(yǎng)不良,尤其是營(yíng)養(yǎng)不足,經(jīng)常出現(xiàn)在老年骨折患者中,已知會(huì)導(dǎo)致延遲愈合。老年骨折患者預(yù)先存在的臨床或亞臨床營(yíng)養(yǎng)不良可能來(lái)自各種因素,包括食欲下降、飲食質(zhì)量下降和其他合并疾病,這些因素可能因受傷和手術(shù)的生理反應(yīng)而加劇,從而改變營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入、吸收和代謝需求。療養(yǎng)期間攝入足夠的宏量營(yíng)養(yǎng)素(即碳水化合物、脂質(zhì)和蛋白質(zhì))是至關(guān)重要的,這不僅是為了防止內(nèi)源性糖原、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)儲(chǔ)存的消耗,也是為了滿足骨折愈合修復(fù)期的能量需求(圖3)。這在一個(gè)臨床前模型中得到了強(qiáng)調(diào),在該模型中,喂食限制性飲食的Wistar大鼠經(jīng)歷了股骨骨折愈合的障礙。除了一般的熱量需求,充足的飲食蛋白質(zhì)似乎對(duì)自然骨折愈合至關(guān)重要,因?yàn)榇笫蟮呐R床前研究一直表明,模仿蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良的蛋白質(zhì)限制會(huì)損害骨折愈合。重要的是,在骨折時(shí)糾正蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良會(huì)導(dǎo)致更徹底地從蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良的影響中恢復(fù)過(guò)來(lái),從而改善骨折愈合。 圖3:營(yíng)養(yǎng)缺乏對(duì)骨折愈合的影響。骨科患者經(jīng)常出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良,特別是營(yíng)養(yǎng)素缺乏。營(yíng)養(yǎng)不良也可因新陳代謝增加、食物消耗和營(yíng)養(yǎng)吸收減少而產(chǎn)生。如果不加以處理,磷、蛋白質(zhì)、維生素C和維生素D的缺乏會(huì)損害愈合過(guò)程。鈣的缺乏對(duì)愈合沒有重大影響。臨床前研究表明,使用維生素C、蛋白質(zhì)和鈣/維生素D補(bǔ)充劑來(lái)糾正營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏,可以恢復(fù)愈合過(guò)程,但這是否能轉(zhuǎn)化為對(duì)人類的影響仍是未知數(shù)。 與蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良相比,在骨科創(chuàng)傷患者中更容易觀察到微量營(yíng)養(yǎng)素的缺乏。例如,40-70%脆弱骨折或創(chuàng)傷骨折的老年患者缺乏維生素D,這已被證明會(huì)增加發(fā)生不愈合的幾率(優(yōu)勢(shì)比為1.14;95%置信區(qū)間為1.05-1.22)。維生素D在調(diào)節(jié)鈣的平衡方面很重要,這兩者對(duì)促進(jìn)骨痂的礦化有關(guān)鍵作用,每立方厘米的骨痂需要沉積大約1.7-2.3克羥基磷灰石。在卵巢切除的小鼠中,只有骨痂的骨礦物質(zhì)密度(bone mineral density,BMD)受到鈣和維生素D缺乏飲食的明顯影響。然而,當(dāng)使用腸道鈣吸收不良的遺傳模型時(shí),與野生型對(duì)照組相比,骨折愈合沒有受到影響。缺鈣似乎沒有明顯影響骨折愈合,這可能是骨折后從完整骨骼中釋放儲(chǔ)存鈣的結(jié)果。嚴(yán)重的磷酸鹽缺乏會(huì)損害間質(zhì)祖細(xì)胞的增殖和分化,導(dǎo)致股骨骨折小鼠的骨痂量總體下降,而早期的骨痂軟骨卻持續(xù)增加。這些不利影響是由于骨折相關(guān)的間充質(zhì)干細(xì)胞中的骨形態(tài)發(fā)生蛋白信號(hào)-2(BMP-2)減少,以及晝夜節(jié)律周期的破壞,減緩了間充質(zhì)干細(xì)胞軟骨分化的進(jìn)程。盡管臨床前的動(dòng)物研究已經(jīng)揭示了嚴(yán)重的磷酸鹽缺乏對(duì)骨折愈合的負(fù)面影響,但重要的是要認(rèn)識(shí)到,由于磷的廣泛存在和生物利用率高,大多數(shù)美國(guó)人消耗的磷是推薦飲食量(recommended dietary allowances,RDA)的兩到三倍,所以臨床上很少觀察到磷的缺乏。 另一個(gè)重要的營(yíng)養(yǎng)問題是維生素C的狀況,尤其是考慮到估計(jì)有40-80%的住院老年患者缺乏維生素C。盡管在健康人群中較少觀察到維生素C缺乏,但維生素C缺乏也會(huì)增加骨折愈合受損的風(fēng)險(xiǎn),這不僅源于間充質(zhì)干細(xì)胞的軟骨和成骨分化受損,也源于骨結(jié)構(gòu)的重要組成部分——膠原蛋白的成熟受損。在豚鼠和成骨障礙的Shionogi(ODS)大鼠中,它們不能內(nèi)源性合成維生素C,當(dāng)給予缺乏維生素C的飲食或模擬亞臨床維生素C缺乏的飲食時(shí),修復(fù)過(guò)程實(shí)際上完全被抑制。一個(gè)25歲的婦女患有壞血病和肱骨近端骨折,在非手術(shù)治療6個(gè)月后,沒有影像學(xué)證據(jù)顯示骨折愈合,在糾正她的維生素C缺乏癥后不久,觀察到明顯的骨痂。 在大多數(shù)情況下,這些臨床前研究支持在骨科診所評(píng)估骨折患者的營(yíng)養(yǎng)狀況的重要性,尤其是老年人,他們更有可能遭受營(yíng)養(yǎng)缺乏。然而,這也帶來(lái)了一系列的挑戰(zhàn),因?yàn)橛糜谠u(píng)估營(yíng)養(yǎng)狀況的傳統(tǒng)蛋白質(zhì)(如白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和視黃醇結(jié)合蛋白)是負(fù)性的急性期蛋白質(zhì),在創(chuàng)傷后會(huì)減少(表1)。另外,許多營(yíng)養(yǎng)素(如維生素D、鋅)的血清水平在骨折的反應(yīng)過(guò)程中會(huì)下降,一些營(yíng)養(yǎng)素的缺乏,如鈣和磷,只能通過(guò)有內(nèi)在缺陷的飲食回憶評(píng)估來(lái)明確。這些局限性表明,傳統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)評(píng)估方法可能不適合在骨折的情況下使用,并強(qiáng)調(diào)了明確可靠的缺乏生物標(biāo)志物的重要性,這些標(biāo)志物可用于快速但準(zhǔn)確地告知有關(guān)骨折營(yíng)養(yǎng)管理的臨床決策。在這方面,當(dāng)然需要進(jìn)行臨床研究,以明確是否以及如何利用患者的營(yíng)養(yǎng)狀況來(lái)獲得最佳的骨折愈合效果。 表1:營(yíng)養(yǎng)不良的血清標(biāo)志物 在骨骼快速形成的時(shí)期,如青少年生長(zhǎng)高峰期,對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求較高,以滿足骨骼生長(zhǎng)的需要。因此,可以想象,在骨折修復(fù)的修復(fù)期和重塑期,食用超出既定RDA(表2)的營(yíng)養(yǎng)素可能對(duì)骨愈合有益。由于骨折患者有強(qiáng)烈的使用營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑的意愿,明確營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑是否會(huì)對(duì)愈合產(chǎn)生影響是很重要的。有幾項(xiàng)研究試圖解決這一關(guān)鍵問題,其中大部分是通過(guò)臨床前模型進(jìn)行的。維生素D、鈣和磷補(bǔ)充劑受到了最多的關(guān)注,這可能是由于它們?cè)诠趋郎L(zhǎng)和平衡中的作用已經(jīng)得到了證實(shí)。其中,維生素D是對(duì)脆性骨折患者最常規(guī)的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑之一。為了支持這種加強(qiáng)愈合的臨床方法,臨床前研究不斷報(bào)告積極的結(jié)果,表明維生素D可能對(duì)骨痂的形成和愈合有益。一項(xiàng)針對(duì)30名肱骨近端骨折并伴有骨質(zhì)疏松癥或骨量減少的老年婦女的研究表明,每天補(bǔ)充800 IU/天的膽鈣化醇和1000毫克的鈣,6周后骨折部位的骨密度有所增加。另一項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn),每天補(bǔ)充880 IU/天的25(OH)-膽鈣化醇和1000毫克的鈣對(duì)絕經(jīng)后橈骨遠(yuǎn)端骨折婦女的骨痂大小有好處。我們明確了一項(xiàng)研究,考察了每日補(bǔ)充維生素D(1200 IU)對(duì)骨折愈合的影響,該研究沒有發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑對(duì)上肢或下肢骨折的中年人群的影像學(xué)愈合有任何好處。盡管關(guān)于補(bǔ)充維生素D對(duì)人類有益的證據(jù)有限,但補(bǔ)充維生素D似乎對(duì)骨折愈合沒有任何不利影響,骨折后開始補(bǔ)充可能會(huì)促進(jìn)愈合過(guò)程。與維生素D不同,在動(dòng)物模型中,補(bǔ)充鈣對(duì)骨愈合的好處是混合的。相反,食用富含鈣質(zhì)的食物可以改善小鼠的骨折愈合,表現(xiàn)為骨痂的鈣含量增加,彎曲硬度增加,以及骨折股骨的BMD增加。最終,普遍缺乏數(shù)據(jù)支持補(bǔ)充鈣質(zhì)對(duì)骨折愈合的進(jìn)展有任何有益的影響,大多數(shù)現(xiàn)有的研究表明,補(bǔ)充鈣質(zhì)只能輕微地改善愈合。 表2:成人與骨折有關(guān)的營(yíng)養(yǎng)素的推薦膳食攝入量(RDA)。 在骨折修復(fù)的修復(fù)期和重塑期的快速骨形成期間,食用過(guò)量的磷可能有積極的作用。在動(dòng)物中,給腓骨骨折的Wistar大鼠提供高磷飲食,其愈合速度更快,在骨折后6周,軟骨完全被編織骨替代。在另一項(xiàng)研究中,發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充磷酸鹽對(duì)最初喂食低磷飲食的Wistar大鼠的愈合有積極作用,但對(duì)血清磷酸鹽正常的大鼠沒有影響。相反,補(bǔ)充磷酸鹽(60毫克/公斤體重)并沒有明顯減少股骨骨折兒童的愈合時(shí)間。 除了再生骨礦化所需的維生素D、鈣和磷,細(xì)胞增殖和膠原合成也需要蛋白質(zhì)。盡管向沒有蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良的動(dòng)物提供過(guò)量的蛋白質(zhì)并沒有轉(zhuǎn)化為改善愈合的結(jié)果,補(bǔ)充特定的氨基酸,即蛋白質(zhì)的組成成分,已經(jīng)顯示出促進(jìn)骨修復(fù)的一些希望。谷氨酰胺和精氨酸是必需氨基酸,在分解應(yīng)激期變得必不可少,對(duì)促進(jìn)傷口修復(fù)很重要。檢查谷氨酰胺對(duì)骨折愈合影響的前期臨床研究是矛盾的,其中一項(xiàng)研究顯示大鼠的骨痂發(fā)展更快,而另一項(xiàng)研究顯示對(duì)新西蘭白兔腓骨骨折的愈合沒有影響。另一方面,精氨酸補(bǔ)充劑似乎一直在改善骨折愈合,這表現(xiàn)在新西蘭白兔和豚鼠的血管化、骨痂形成、礦化和機(jī)械性能的改善。 補(bǔ)充維生素C可加速骨折修復(fù),包括在第10天出現(xiàn)突出的軟骨細(xì)胞肥大,在第15天出現(xiàn)發(fā)育良好的纖維軟骨骨痂,并形成骨質(zhì),軟骨骨痂向骨質(zhì)骨痂過(guò)渡的速度更快。與維生素C不同,以α-生育酚形式補(bǔ)充維生素E似乎在繼發(fā)性骨愈合的骨重塑期最有益。盡管α-生育酚是人體利用的主要維生素E異構(gòu)體,但與補(bǔ)充α-生育酚的大鼠相比,攝取富含生育三烯酚的補(bǔ)充劑可使愈合的骨骼具有更好的生物力學(xué)特性,這表明維生素E對(duì)骨骼愈合可能有異構(gòu)體的特異性影響。 盡管我們對(duì)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑對(duì)骨折愈合影響的理解在過(guò)去幾年里有了很大的進(jìn)步,但我們的知識(shí)還有一些空白,應(yīng)在未來(lái)的研究中加以解決。值得注意的是,關(guān)于向骨折患者提供營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑的最佳時(shí)間和最佳持續(xù)時(shí)間,幾乎沒有任何信息。對(duì)于每種營(yíng)養(yǎng)素應(yīng)該提供多少,也沒有什么共識(shí)。臨床前研究表明,營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑可以對(duì)骨愈合產(chǎn)生積極影響,然而,這種結(jié)果是否可以轉(zhuǎn)化為人類身上,還有待明確。也許,未來(lái)的臨床研究應(yīng)該解決我們知識(shí)中的這一關(guān)鍵空白,并進(jìn)一步明確是否有一個(gè)獨(dú)特的患者群體會(huì)從營(yíng)養(yǎng)治療中獲益最多(例如,營(yíng)養(yǎng)不良,老年人)。最后,盡管現(xiàn)有的大多數(shù)研究表明營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑對(duì)骨折愈合有表型,但很少有研究明確營(yíng)養(yǎng)影響修復(fù)過(guò)程的分子和細(xì)胞機(jī)制。這些方向的研究最終將提供必要的信息,以促進(jìn)建立臨床相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)治療策略,改善骨折愈合。 在早期康復(fù)階段改變營(yíng)養(yǎng)狀況被認(rèn)為是防止功能衰退和減少骨折后并發(fā)癥的有益方法。每日補(bǔ)充蛋白質(zhì)(20克)可減少全身并發(fā)癥,縮短住院時(shí)間,并降低死亡率。與蛋白質(zhì)類似,臨床前研究表明,鈣和維生素D補(bǔ)充劑也可能帶來(lái)一些超越骨折愈合的好處(圖4)。當(dāng)骨折后開始補(bǔ)充鈣和維生素D時(shí),可以防止完整骨骼的創(chuàng)傷后骨質(zhì)流失。盡管這些簡(jiǎn)單的治療方法可以對(duì)骨折后的病理生理學(xué)和康復(fù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,但患者依從性差被認(rèn)為是限制營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑有效性的一個(gè)重要因素。未來(lái)的研究應(yīng)該解決這些障礙以及克服這些障礙的策略,以告知患者骨折后提供營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑的最佳方法。 圖4:鈣和維生素D補(bǔ)充劑保護(hù)創(chuàng)傷后骨質(zhì)流失的機(jī)制。骨折后,血清中的甲狀旁腺激素(PTH)和全身炎癥增加,可通過(guò)破骨細(xì)胞的骨吸收將鈣從完整的骨骼中解放出來(lái)。服用鈣和維生素D補(bǔ)充劑可以防止這種骨質(zhì)流失發(fā)生。 非傳統(tǒng)的膳食補(bǔ)充劑 膳食生物活性化合物(如植物化學(xué)物質(zhì))是一種非營(yíng)養(yǎng)性的化學(xué)物質(zhì),普遍存在于植物性食物中,并作為膳食補(bǔ)充劑被消費(fèi)。盡管這些化合物中有許多具有保護(hù)骨骼的作用,但關(guān)于它們對(duì)骨骼愈合的影響卻知之甚少。姜黃素和甲狀腺素都是生物活性化合物,在骨骼健康方面受到很多關(guān)注,最近則是在骨骼愈合方面??诜S素可以通過(guò)誘導(dǎo)自噬增加了骨折骨痂內(nèi)成骨細(xì)胞的數(shù)量;而甲氧芐啶增加了股骨骨折骨痂內(nèi)的血管和VEGF及VEGF受體的表達(dá),可能是通過(guò)雌激素受體信號(hào)傳導(dǎo)。盡管單獨(dú)的生物活性化合物可以通過(guò)抗氧化和抗炎作用對(duì)健康產(chǎn)生廣泛的益處,但已知它們?cè)谝黄鹗秤脮r(shí)可以發(fā)揮附加作用和協(xié)同作用,以引起更明顯的生物效應(yīng)。最近的一項(xiàng)研究表明,含有許多植物化學(xué)物質(zhì)的葡萄籽酚類提取物通過(guò)增加股骨愈合的機(jī)械強(qiáng)度對(duì)骨愈合產(chǎn)生了積極的影響。最相關(guān)的問題是,是否可以通過(guò)食物來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)愈合的有利影響所需的劑量,或者是否需要超生理水平,而這只能通過(guò)飲食中補(bǔ)充分離的化合物或提取物來(lái)實(shí)現(xiàn)。 除了代謝變化外,創(chuàng)傷可以破壞腸道功能,促進(jìn)腸道微生物組成分的變化。使用益生菌補(bǔ)充劑來(lái)影響創(chuàng)傷后的腸道微生物組,越來(lái)越受到關(guān)注。這些膳食補(bǔ)充劑是有益于健康的活的微生物,老年人普遍食用,估計(jì)有3%的60歲以上美國(guó)人服用益生菌。越來(lái)越多的研究表明,益生菌對(duì)骨骼健康有保護(hù)作用。然而,迄今為止,只有一項(xiàng)研究報(bào)告了益生菌對(duì)骨折愈合的影響,該研究顯示,食用益生菌干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)Shirota的橈骨骨折老年患者在疼痛和功能方面有明顯改善。當(dāng)然,還需要進(jìn)行更多的研究,不僅要評(píng)估益生菌補(bǔ)充劑是否可以加速或加強(qiáng)骨修復(fù),還要明確益生菌對(duì)腸道微生物組的干預(yù)可以影響骨修復(fù)后遺癥的機(jī)制(圖5)。 圖5:新興領(lǐng)域和仍然存在的重要問題。膳食生物活性化合物、代謝組學(xué)、微生物組和營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)都是令人興奮的領(lǐng)域,在確定營(yíng)養(yǎng)在骨愈合中的作用方面有很大的希望。 通過(guò)綜合全息技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng) 基于全息技術(shù)的出現(xiàn)和最近的完善也為全面明確營(yíng)養(yǎng)在骨愈合中的作用提供了一個(gè)獨(dú)特的策略。營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)是一個(gè)很有前景的領(lǐng)域,它將個(gè)人的基因組構(gòu)成與營(yíng)養(yǎng)需求結(jié)合起來(lái)。明確患者的基因型是否會(huì)影響骨折后的代謝需求,以及他們是否會(huì)對(duì)補(bǔ)充劑作出反應(yīng),這將有助于設(shè)計(jì)個(gè)性化的營(yíng)養(yǎng)方法,以促進(jìn)自然愈合。另外,隨著代謝組學(xué)的發(fā)展,我們有能力解決有關(guān)骨愈合每個(gè)階段的代謝通量的基本問題,以明確損傷后全系統(tǒng)的代謝和循環(huán)代謝物的變化。代謝組學(xué)是對(duì)代謝物(如氨基酸)的高通量研究,可以同時(shí)評(píng)估代謝途徑的底物和產(chǎn)物庫(kù),為應(yīng)對(duì)病理生理?yè)p傷的全球代謝轉(zhuǎn)變提供獨(dú)特的見解。少數(shù)研究已經(jīng)利用這一工具來(lái)評(píng)估受傷后的新陳代謝;然而,它還沒有被應(yīng)用于骨折的情況。將代謝組學(xué)與營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)相結(jié)合,可能被證明是評(píng)估患者代謝狀態(tài)和營(yíng)養(yǎng)需求的有力工具,以告知主動(dòng)管理營(yíng)養(yǎng)狀況的最佳策略,從而獲得最佳的治療效果(圖5)。 迄今為止,大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究都集中在改善骨骼健康的機(jī)制上,目的是防止骨折的發(fā)生。盡管預(yù)防策略是值得的,也應(yīng)該被劃定,但骨骼骨折仍將是不可避免的現(xiàn)實(shí)??紤]到全球人口的整體老齡化,這一點(diǎn)尤其真實(shí),突出了明確可以加強(qiáng)和加速愈合過(guò)程的策略的必要性。在過(guò)去的幾十年里,我們對(duì)骨骼骨折修復(fù)的分子和細(xì)胞驅(qū)動(dòng)因素的理解有了很大的進(jìn)步,但我們對(duì)營(yíng)養(yǎng)不良如何阻礙愈合或通過(guò)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充來(lái)加強(qiáng)愈合的知識(shí)在很大程度上仍未得到探索,尤其是在人類身上。盡管數(shù)量不多,但目前的證據(jù)強(qiáng)調(diào)了療養(yǎng)期間適當(dāng)營(yíng)養(yǎng)的重要性,以及利用飲食因素加速骨折修復(fù)后遺癥的潛在效用。然而,鑒于目前缺乏高質(zhì)量的臨床研究,無(wú)法為骨折患者設(shè)計(jì)出一致的營(yíng)養(yǎng)干預(yù)措施,這仍由臨床醫(yī)生決定。最終需要進(jìn)行更多設(shè)計(jì)良好的臨床前和臨床研究,以填補(bǔ)我們?cè)跔I(yíng)養(yǎng)作為骨科輔助治療的意義和作用方面的許多知識(shí)空白。 |
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