盛佳智，弓腊梅，胡 敏

(1.四川文理学院体育学院，四川 达州 635000；2.广州体育学院运动健康系，广东 广州 510500)

·综 述·

骨髓脂肪的生物学功能及其与骨密度的关系研究进展

盛佳智1*，弓腊梅2*，胡 敏2

(1.四川文理学院体育学院，四川 达州 635000；2.广州体育学院运动健康系，广东 广州 510500)

近年来研究表明骨髓脂肪在不同的年龄段、不同的营养状况呈现不同的功能，其与骨密度的关系也呈现不一致性，且不同人群其含量变化趋势有差异。本文就骨髓脂肪与骨密度的关系及其潜在的生物学功能进行综述。

骨髓脂肪；骨密度；脂肪堆积

骨髓脂肪是骨髓微环境的重要组成部分，然而它的功能我们还是不清楚的。骨髓脂肪细胞、成骨细胞共同来源于骨髓基质细胞，二者存在基因同源性，在一定的条件下可以相互转分化[1]。在人体生长发育与衰老过程中骨髓会逐渐由红骨髓转变成为黄骨髓，即骨髓脂肪化，其本质是骨髓中脂肪细胞增多。骨髓脂肪细胞对造血微环境具有负调节作用，能抑制骨髓造血、抑制造血重建时造血干细胞在骨髓中的植入[2]。脂肪细胞来源于间充质干细胞，其分化过程经历了间充质干细胞、成脂肪细胞、前体脂肪细胞、不成熟脂肪细胞和成熟脂肪细胞几个阶段[3]。骨髓脂肪细胞具有和其他基质细胞有关的功能，如在部分血细胞成熟过程中起支持细胞作用，在骨形成中起成骨细胞作用[4]，主要在未成年阶段(比如青春期和青春前期等)[5]。前体脂肪细胞在人胚胎发育的后期开始分化为脂肪组织，但其主要分化过程在出生后进行[5]。许多研究表明；骨髓脂肪细胞和成骨细胞之间可以相互转换[1]，影响骨髓基质细胞向成骨或者成脂分化的途径主要有(1)hh-BMPs途径；(2)核激素受体途径；(3)G蛋白偶联受体途径；(4)缝隙接合通信途径；(5)有丝分裂原激活蛋白激酶信号通路途径[6]。

最新的研究显示骨髓脂肪与骨密度[7]、骨的完整性负相关[8]，因此，其可能是骨转化的一种重要调控器。本文的重点是讨论骨髓脂肪的生物学功能、与年龄以及骨密度的关系。因此，将来的动物实验和人体研究将对较好的理解骨髓脂肪的生理角色和临床应用更为必要。

1 骨髓脂肪的特征、测量方法和测试部位

1.1 特征 虽然骨髓脂肪来源于白色脂肪组织，却具有褐色脂肪组织的特征，骨髓脂肪具有特色的表现型，即白色脂肪组织和褐色脂肪组织，然而褐色脂肪组织为其标志物，由于年龄和2型糖尿病引起的褐色脂肪组织下降，有助于骨髓造血环境的负改变，支持骨重建和红细胞生成[9-10]。

1.2 骨髓脂肪的测量方法和测试部位 使用磁共振波谱分析，非侵袭性的精确量化髓质的脂肪组织含量以脂滴/水的形式[11]，也有研究使用T1-W磁共振测试的[12-13]。在测试方法上的争论，允许他们在较大的范围内测量骨髓脂肪，使用CT定量评价骨髓中的脂肪也是可行的方法[14]，最重要的是，这些方法都有相似的发现。在测试部位上众多研究测试的为腰椎[12]，也有测试部位在骨盆和全身，以及股骨[15]等处。

2 不同人群的骨髓脂肪

2.1 健康人群的骨髓脂肪 对于健康人群的研究，表明不论男性还是女性，骨髓脂肪含量均随着年龄的增长而增加，白色脂肪组织与骨密度的关系依从于位点作用。内脏脂肪组织在青少年和成年群体中与骨密度呈负相关[12]，然而，对于肥胖的青少年，皮下脂肪组织与骨密度正相关[10]；在高加索女人这个群体中，骨髓脂肪与骨密度呈负相关[16]；在亚、非和拉美的男性和中年女性(38～52岁)人群中也是这种趋势，这种相关关系在年轻和年老的群体也同样存在[17]。Wren等[15]研究显示：在两组年轻的个体(小于25岁)和年长的男女(大于55岁)中股骨皮质骨骨密度与骨髓脂肪呈负相关。然而：骨密度与骨髓脂肪的关系是复杂的，不是单一的负相关关系。比如：在青春发育期，骨髓脂肪与骨密度均增加[4]。暗示：不同的过程并不一直相伴相反的模式。相似的，虽然男性骨髓脂肪高于女性，但男性依然具有相当高的骨量。

2.2 特殊人群的骨髓脂肪 与普通体重正常的健康对照组相比，神经性厌食的个体具有较高的骨髓脂肪含量[18]，肥胖人群也具有较高的骨髓脂肪含量，且骨髓脂肪与内脏脂肪呈正相关，与胰岛素样生长因子1呈负相关。这暗示内脏脂肪对骨健康的有害影响可能部分通过胰岛素样生长因子1介导来调控骨髓脂肪与骨家族的关系，而骨髓脂肪在这个过程中起到什么作用是未知的[18]。

临床的研究描述：1型糖尿病显著的特征为较低的骨量，较高的骨折发病率，虽然其中的机制还不清楚[19]。最近的研究发现：与健康对照组比较，1型糖尿病患者骨髓脂肪含量没有显著不同。骨髓脂肪含量与代谢性疾病也没有发现显著相关[19]。因此，目前不清楚的是骨髓脂肪是否在糖尿患者的骨量流失过程中起到核心作用。进一步的研究需要调查1型糖尿患者的骨密度与骨髓脂肪含量之间的关系。在患有2型糖尿病的绝经期超重妇女群体中，骨髓脂肪含量与骨密度显著呈负相关，一个借助CT的研究发现，患有2型糖尿病的绝经期超重妇女，骨髓脂肪含量可能影响或者被糖控制或者影响[19]。

3 骨髓脂肪组织潜在的功能

目前对于骨髓脂肪功能的认识还是很有限的，几乎没有专门的数据表明骨髓脂肪组织、成骨组织或者造血增生方面的独立作用[20]。Naveiras等[9]认为骨髓脂肪细胞负调控造血微环境]。Baker等[21]对大鼠运用跑台模型，证实耐力运动显著降低了成年雄性C57BL/6大鼠股骨骨髓腔脂肪含量，增加了造血成分。而人体骨髓脂肪分泌的瘦素又可以通过交感神经系统来调控骨的形成，这支持Elefteriou等[22]和Takeda等[23]的研究结论，这里就有一个假设，通过对瘦素水平的调节从而进一步调控造血增生是一件值得思考的事情。另外Gevers等[24]发现生长激素在骨髓脂肪上有特殊的作用，而不是简单地调控骨和脂肪的代谢，且认为骨髓脂肪谱系对于生长激素是一个靶，且具有主要的作用，生长激素独立的降脂作用，提供更重要的激素提供局部的高能代谢。而Bathija等[25]更早地支持骨髓脂肪更多的涉及到造血过程，而不是能量代谢。

在和骨骼的关系方面的研究，笔者已经注意到(提示)在成骨作用降低和脂肪组织的浸入之间存在很强的相关性，这被Takeda等[23]和Schellinger等[26]证实。这些数据产生了一系列批判性的问题，尤其是骨髓脂肪在调控脂肪分化和功能方面的角色。

4 骨髓脂肪与年龄、骨密度的关系

4.1 骨髓脂肪含量与年龄 在人类，骨髓脂肪随着年龄的增长而增加，同时下降的荷尔蒙可能归因于这一因素。在动物模型，C57BL/6大鼠是一种频繁劳损的研究模型，大于20个月的大鼠，在其远侧股骨和近侧胫骨聚积了骨髓脂肪，而不是在椎骨，鉴于这一点，这是一种与年龄相关的骨小梁骨量下降，而不是皮质骨骨密度下降。Syed等[27]通过研究发现补充雌激素可以防止(阻止)切除卵巢大鼠的骨髓脂肪组织过多，这些发现主要体现在绝经期且补充雌激素的女性个体上。Justesen等[28]研究发现随着年龄的增长，骨髓脂肪/总骨体积比值增加，且与年龄显著正相关(r=0.53，P＜0.001；n=53)。在白种女性人群，骨盆骨髓脂肪含量亦随着年龄增长[13]。

4.2 骨髓脂肪含量与骨密度 Bredella等[29]对神经性厌食的成年女性调查发现，骨髓脂肪与骨密度负相关。一项比较10名神经性厌食和10名健康的对照组研究(年龄等相匹配)，在椎骨和股骨处的骨髓脂肪含量与腰椎和臀部的骨密度负相关，并且控制有无月经之后，那些关系依然显著。在对肥胖的女性研究发现，腰椎4骨髓脂肪与骨小梁骨密度负相关。Justesen等[28]在对骨质疏松的群体研究发现骨小梁体积/总体积与骨髓脂肪/总骨体积负相关，或者骨髓脂肪与骨密度负相关[13]，不论是在男性还是女性，都表现出这种结果[17]。

关于对冠状动脉疾病群体在此方面的研究，认为骨盆、腰椎处的骨髓脂肪与腰椎骨密度负相关[12]，同时，不论是在1型还是在2型糖尿病，均被证实骨髓脂肪含量与骨密度负相关[19]。在健康的群体，众多研究(包含我们的前期研究)显示骨髓脂肪与骨密度负相关，具体见表1。然而，Newton等[4]对青春期前期的25名黑人和34名白人女性研究发现，骨髓脂肪与总骨量正相关，这也说明在不同的阶段，骨髓脂肪的作用以及与骨量，骨密度的关系是不同的。

表1 支持骨髓脂肪与骨密度负相关的研究()

表1 支持骨髓脂肪与骨密度负相关的研究()

文献Justesen et al.[28]年份2001样本79 Shen et al.[13]200756组成骨质疏松：26，女对照组(31女22男) 56女年龄(岁) 70±3 65±3 47.4±7.6 Di Iorg iet al.[17]2008255女126/男129 BMI(kg/m2) 23±4 26±1 24.3±4.2其他特征骨质疏松17.9±1.9/18.3±1.8 Bredella et al.[29]200920女 实验组10/对照组10 24.2±4.4/23.3±3.7无无29.8±7.6/29.2±5.2 Di Iorgi et al.[14]20103939女17.2±1.4 Wren et al.[15]201117 Shen et al.[12]2012560 Slade et al.[19]201228 Min Hu et al.[7]201425年轻组：5女/3男年长组：3女/6男年轻组：(98男/180女)年长组：(82男/198女)男：13(5对照/8患病)女：15(7对照/8患病) 25男(14摔跤/11普通对照) 17.6±1.0/21.9±1.7神经性厌食症23.4±3.1无无无1型糖尿病主要结果骨小梁体积/总体积与骨髓脂肪/总骨体积负相关全身骨髓脂肪与骨密度负相关骨髓脂肪与腰椎和大腿骨密度负相关L4腰椎骨髓脂肪与骨密度负相关骨髓脂肪与皮质骨面积负相关股骨处骨髓脂肪与皮质骨骨密度负相关骨盆，腰椎处的骨髓脂肪与腰椎骨密度负相关骨髓脂肪与骨密度负相关21.1±2.4 62.6±4.2 29.4±5.8/30.3±5.3 58.4±13./57.1±13.9 36±14/37±12 38±13/40±12 22.9±3.4/22.4±1.6 22.9±2.6 27.1±5.3 25.2±3.7/26.2±6.2 26.2±3.9/27.4±5.4 26.2±3.7/27.7±4.2 22.0±3.0/24.0±5.2 23.2±1.5/21.1±2.3健康群体 腰椎2～4骨髓脂肪含量与腰椎骨密度负相关

在运动能否降低骨髓脂肪含量方面的动物模型[25]，对大鼠运用跑台训练，证实耐力运动显著降低了成年雄性C57BL/6大鼠股骨骨髓腔脂肪含量，增加了造血成分。王颖捷等[30]也取得了类似的发现。在人体实验方面，Casazza等[31]报道了每周训练3次，每次20 min，为期10周的中等强度训练，发现运动显著降低了发育期青少年的骨髓脂肪含量，增加了全身骨量。

5 结 论

骨髓脂肪在不同的年龄段其呈现生理功能是不同的，与骨密度的关系也是不一致的，在不同的人群其含量变化趋势有差异。不论是动物实验还是人体测试，大都揭示了骨髓脂肪组织与骨密度负相关。即骨髓脂肪含量越高，骨密度越低，发生骨折的可能性越大。不同的人群及营养状况，骨髓脂肪与身体成分的关系是不一致的。理解骨髓脂肪的功能和它的调控激素，对理解它在骨骼的完整性与骨髓脂肪在造血调控以及骨流失的病理学中的关系起着至关重要的作用。

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Research progress on biological function of bone marrow adipose and its relationship with bone mineraldensity.

SHENG Jia-zhi1*,GONG La-mei2*,HU Min2.

1.Department of Physical Education,Sichuan University of Artsand Science,Dazhou 635000,Sichuan,CHINA;2.Department of Sport Science and Health,Guangzhou Institute of Physical Education,Guangzhou 510500,Guangdong,CHINA

Recent studies showed that bone marrow adipose tissue(BMAT)displayed different functions with various ages and nutritional status,and it had diverse relationships with bone mineral density(BMD).Meanwhile,the content of BMAT was various in different groups.In this paper,the potential biological function of BMAT and its relationship with BMD was reviewed.

Bone marrow adipose tissue;Bone mineral density;Fat accumulation

R338.2+1

A

1003—6350（2014）24—3668—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.24.1428

2014-07-20)

国家自然科学基金(编号：30971419)；广东省自然科学基金项目(编号：S2012010009966)；四川省教育厅项目(编号：14ZB0311)*并列第一作者。

胡 敏。E-mail:whovmin@hotmail.com