日报标题：骨质疏松是人体的「豆腐渣工程」，该替爸妈了解一下
孙悦礼，骨科医师／生物工程／纽约州立大学石溪分校（Stony Brook University, SUNY）
（以下是 2017 年 1 月 21 日知乎 Live 讲座的文字整理版，大部分做了精简整理，去掉了很多口头用语，尽量言简意赅，具体细节可以重新返回 Live 平台 重新认识骨质疏松，找到相应的 PPT 页图片，听一下附近的几条语音）
大约在一年前，我偶然在知乎上开通了专栏，按照自己一贯的脑洞大开和灵魂画风，在知乎上写下了第一篇和自己专业相关的科普小文章说说我们的“贱”骨头——骨密度和骨强度，结果一夜之间这篇文章被偶然推送，一年不到的时间竟然已经有了 4K 的赞同数，看着点赞数与日俱增，对我每一天科研和临床工作也是一剂非常强大的「鸡血」。于是，在大家的鼓励和自己高昂的热情下，我把专栏的事情坚持到了现在，尽管临床任务繁重、做科研也需要花很多的时间了解国内外最新的进展，但我一直相信——
高频的输出目标会倒逼高质量的输入内容
感谢你们这一年的陪伴，无数次的阅读量，无数次的赞同改变了我，你们改变了我，同时我也要努力为这个世界带来一些改变！
马上就要过年了，在新的一年，我想我会把这事继续坚持下去，认认真真的用自己的专业所学，靠谱的解答各位的疑问，如果在这 1-2 小时里能让你有所收获，并在以后的生活中开始注意起来，那我的目的就达到了。关于讲座定价，未来无论讲什么疾病什么主题，我都会把它设置在知乎的最低价位——9.9 元。也希望可以把更多的知识让更多的人吸收。
言归正传，废话少说。接下来让我们开始讨论如何
重新认识骨质疏松
任何不提「骨折风险」的「骨质疏松症」的科普、预防和治疗，都是耍流氓！
「骨质疏松症」的发现是基于「骨折」这一铁一般的事实的。
当越来越多的医生发现某个年龄段、某个群体有非常高的骨折发生率，他们不禁开始关注其背后的原因，通过调查他们发现这部分骨折高发的人群的骨骼普遍比较“松脆”，于是就用拉丁语词根 ‘porous’ 加上和骨骼相关的词根 ‘osteo’，组成了 ‘Osteoporosis’ 来给这类疾病命名，翻译过来就叫做「骨质疏松症」。
所以，从一开始「骨质疏松」的诊断标准就是通过「骨折风险」来定义的。根据具体部位，骨骼可以按照承重任务进行划分，如果说那些承重任务并不繁重的头骨、肩胛骨、肱骨等骨骼相当于一座桥的“扶栏”的话，那么那些需要支撑体重的骨骼比如股骨、骨盆、腰椎、跟骨等就相当于一座桥下面的“桥墩”，所以它们尤其禁不住「骨质疏松」这样一个“豆腐渣工程”。
credits: MMG 2000
「腰椎压缩性骨折」是最常见的「骨质疏松骨折」之一，也是老年人身高变矮、驼背伴有腰背刺痛很常见的原因（因为骨折不是暴力发生，所以往往拍片了才发现已经骨折了，再发现原来已经骨质疏松了）
另一类常见的「骨质疏松骨折」为「股骨颈骨折」，主要因为年事已高的老年人不慎跌倒，本就疏松的“股骨颈”不敢重负的断裂。老人一旦发生股骨骨折，加上骨质疏松对骨折愈合的影响，他们将要面临 2-3 个月的卧床不起，这么久的卧床对于老年人来说是致命的，伴随着长期卧床，许多脏器都会逐渐出现功能退化，引起一系列后遗症状。
而在「骨折」发生之前定义出「骨质疏松」这样一个疾病，正是想通过及早发现而更早进行预防，防止「骨折」这一终点事件的发生。
作为一个很重要的预测指标，骨密度检查带来的比较准确的「骨量评估」逐渐取代了「骨折风险」，作为「骨质疏松」确诊的定义，通过更加量化而客观的数值，我们就可以通过了解自己的骨密度处于哪个区间，来更科学的“未雨绸缪”，预防骨折的发生。
在医院里做的 DEXA 骨密度检查有一个专业名字，叫做「双能 X 线吸收法测定」（DXA, Dual-emissionX-ray Absorptiometry）。DXA 仪器会对工作台上的手臂或躯干的骨骼发射一束两种能量峰值的低剂量 X 射线，一个能量峰值主要被软组织吸收，而另一个主要被骨骼吸收。通过这个方法，可以很快从整个手臂或躯干的总量中减去软组织的部分，得到的就是骨的 X 线穿透性，计算机根据原始数据的处理，可以获得体脂含量、肌肉含量以及骨矿含量等「估计值」。骨矿含量（骨密度）（BMD, bone mineral density）被作为诊断「骨质疏松」的“金标准”，成为了非常重要的诊断标准，临床上通过这个参数来预测骨折风险，所以检查往往会针对骨折最常发生的部位：腰椎、髋部和手腕。
T-score 简单来讲，就是
和年轻人比， 代表的是「你的骨密度与 30 岁健康人相比的差距」
我们的骨密度大约在 30 岁时候达到峰值，之后基本都维持在这个数值。当骨密度从峰值开始下降，骨折风险就会随之上升。
在结果报告中，T-score 是评估骨密度最重要的一项参考值。
>-1， 骨密度正常
-2.5～-1，骨量下降（存在骨质疏松风险）
<-2.5，骨质疏松
更多有关骨密度检查的知识，可以阅读是时候说一下「骨密度检查」（DXA）了进一步了解。
回到我们的骨头，除了作为运动系统的「支架」，保护我们的身体，帮助我们运动以外，骨骼还是很重要的「内分泌器官」，虽然它们非常需要「钙」来维持骨骼的硬度，但是骨骼归根结底还是钙的“仓库”，为正常的生理功能提供足够的钙离子和酸碱平衡。
一碗冒着热腾腾香喷喷的骨头汤大概是最早让我对骨头有了“亲眼目睹”的认识了，香浓的汤、表面的“脆骨”嚼在嘴里的喀吱喀吱声、骨头中间“空管子”里吸出来又香又嫩的骨髓、还有骨头切面上像马蜂窝一样纹路， 这些都是学医前骨骼留在我大脑最深处的记忆碎片。
当把我们的骨头从中间一剖为二，可以看到左图这样的结构——光滑坚硬的「骨皮质」外壳、中空的「骨髓腔」以及两端如同蜂巢的「骨松质」。
题外话，骨头汤之所以香气扑鼻，主要还是归功于骨髓腔里的「骨髓」，当骨骼没有发育和愈合骨折的任务时，骨髓是以脂肪为主的「黄骨髓」，所以喝着香浓的骨头汤其实和吃大肥肉的效果是一样的，并不会补钙。
而骨骼的骨松质和骨皮质，才是骨骼真正的承重结构，而在他们之上生活着三种细胞：它们是负责盖房子的「成骨细胞」、负责拆房子的「破骨细胞」以及作为老板调度工程的「骨细胞」。
如图所示，
左上为带着钙和胶原正在骨表面加固骨小梁（松质骨）的「成骨细胞」；
左下为正在用酸腐蚀并带走钙而被扫描电镜抓了现行的「破骨细胞」；
右边两幅有一些密集的就是骨骼结构内部的「骨细胞」，被钙磷结晶包裹住的它们，生根于骨骼的内部，通过长长的触角作为“力学传感器”，掌握「哪部分应力过大，结构承受不住」、「哪部分材料冗余结构过度」，它们会发出不同的信号，召唤成骨细胞或破骨细胞过来，或加固或拆迁。
这三个细胞具体工作的状态非常有意思，如果感兴趣，可以移步阅读 骨头大战，在灵魂的画风和拟人的文风下，有你想知道的关于这三个细胞的所有故事。
所以骨质疏松症说到底，还是这三个细胞之间配合出现了沟通的障碍，使得原有的「骨形成」和「骨吸收」的平衡被打破，「骨吸收」过度所产生的骨量下降。
而整个过程与工地原料“钙”的多少，几乎是毫无关系的。
具体「成骨细胞」和「破骨细胞」之间的沟通语言包括 M-CSF、RANKL-RANK 以及 OPG-RANKL 三种，围绕这几个基本“语言”，临床科学家们逐渐掌握了各种不同原因的骨质疏松的具体发生机理、可能的有针对的治疗方法以及预防方法。
根据骨质疏松的发病原因，主要分为原发性骨质疏松和继发性骨质疏松。
原发性骨质疏松主要来自于年龄增大和妇女绝经期；而继发性骨质疏松主要是因为激素类药物的副作用。
根据上文「成骨细胞」和「破骨细胞」之间的语言，我们可以知道绝经期妇女骨质疏松主要是因为雌激素的降低使得 RANKL 和 M-SCF 在体内积聚过多，使得活性的破骨细胞更加起劲的“吃骨头”，并从骨头里带走很多钙，放进了血液里；而激素类药物因为直接抑制了 OPG 这个“维稳信号”，使得成骨细胞“消极怠工”，破骨细胞正常拆迁，而引起的骨量减少。
而整个过程与工地原料“钙”的多少，几乎是毫无关系的。
临床上，除了用骨密度测试来评估骨质疏松程度以外，还需要通过一些实验室指标来进一步明确引起骨质疏松的可能原因。
健康的生活方式，少吸烟、少喝酒、少喝浓咖啡都可以有效降低骨质疏松症的风险；
同时，虽然钙只是作为原料，但我们还是要注意膳食的平衡，从食物中获取足够的钙，同时通过日照，让紫外线直接晒在皮肤上，让身体内的维生素 D 和钙结合，形成可以让成骨细胞使用的建筑原料，帮助骨骼变得更加坚固。同时尽量减少高盐分和高热量的饮食摄入。
上图两个表是 NIH 所公布的人体每日建议的钙摄入量以及相关食物中所能获得钙的量。
由图表可知，只要我们日常的饮食中多吃一些豆制品、乳制品和各种蔬菜，每天 1000mg 的钙是很容易达标的，如果在这情况下还继续服用钙片，那只会让你的尿液中含有更多的钙，同时也会增加血管钙化、结石等危险。
有人就要问了，既然钙片没用，为什么那么多保健品店里钙片、鱼肝油、关节宝会卖到脱销呢？
这时候，我想问回大家——
除了这些瓶瓶罐罐的保健品，和各种酷炫的名字彩头，我们还能怎么表达对父母的爱呢？
根据上文介绍的「骨形成」与「骨吸收」直接的平衡，科学家们发现成骨细胞与破骨细胞之间各种“沟通语言”后，就会有针对的使用对应的「抑制剂」或者「促进剂」来“协助沟通”。
比起复杂多变的信号通路，目前最主流的骨质疏松的治疗药物还是双磷酸盐，它在治疗原理上秉承「简单粗暴」的策略——只让破骨细胞没有活性，没有办法好好“吃骨头”。
目前针对骨质疏松症的一线用药仍然为「双磷酸盐化合物」，这类药物因为对体内矿化成分（骨骼）具有高度亲和力，所以针对性很强，而另一部分的化学成分又可以很好的抑制破骨细胞的活性，所以收到较好的临床效果。
而另一个和它原理相似的治疗药物——降钙素，因为近几年频繁地被报道存在致癌风险，现在已被移除出一线用药的建议名单了。
任何药物都有其副作用，双磷酸盐现在也被发现存在一个非常致命的局限。
就在去年，随着一个新的信号通路被挖掘出来，许许多多喜人的实验结果被报道，目前关于这个蛋白的新药已经进入美国 FDA 开始了临床实验，如果临床试验也顺利通过的话，可以说「骨质疏松症已经被人类治愈了！」
什么是 Sclerostin 呢？其实科学家们跳出了成骨细胞和破骨细胞之间絮絮叨叨的沟通语言，直接从它们的老板——骨细胞身上找到发号施令的语言，然后针对这个语言设计出“代发圣旨”的药物。
讲座花了三分之二的时间，都在围绕着“骨量”、“骨密度”，而且很多原理、预防、治疗都是针对“全身”的，但是「骨质疏松症」的定义里，还提到了“骨微结构”这个局部的概念～
那有什么方法可以改善局部的骨骼强度呢？
我目前的骨科实验室主要承担的项目下属于 NASA （美国航天航空局），研究内容主要关于宇航员在太空失重状态下如何保持肌肉骨骼强度的机制及临床实践转化推广。说白了，就是研究如何让宇航员在失重环境下也能保持「骨量」和「骨的强度」。
一项研究让宇航员在空间站不做任何锻炼，观察他们的肌肉和骨骼，结果发现除了手臂肌肉强度增大以外，其他部分均发生了非常大的流失。骨盆的骨骼（-1.26%/ 月）及腿部的肌肉（-3.03%/ 月）分别排名第一。为什么呢？我们一起来看看宇航员在空间站中的移动方式。
“用进废退”这个原则同样适用于骨骼的强度理论，也就是有名的沃尔夫定律（Wolff's Law）：
健康的人或动物的骨骼会适应所在部位所需承受的负载。
若特定骨骼的负载增加了，骨骼会慢慢变得强壮，来承受负载；
反之亦然，若骨骼负载减少，骨骼也会变细，因为该骨骼的新陈代谢不需要那么大的体积和材料。
骨骼中松质骨的骨小梁排列纹理都会顺着应力分布及大小进行优化加固。
右上图有限元分析中红色橙色的区域表示应力最为集中的区域，右下图 X 线片中最白的区域表示骨密度最大的区域，这两部分几乎是一致的。
上图是我的老板和 BME 系主任五年前发在 Nature 上的一篇综述的配图。
右边的图横坐标为力学刺激的频率（可以将它类比为日常锻炼的次数），纵坐标为力学刺激的幅值对骨产生的微应变（可以将它类比为日常锻炼的强度），这张图被一条粉色的曲线一分为二，曲线下表示骨量下降，曲线上表示骨量上升，由图可知，当频率一定的情况下，幅值越大对维持骨量和骨强度越好；而当频率不断变大时，维持骨量所需要的最小震幅也会相应减小。
转换到日常运动剂量设计的话，也就是——
如果运动次数很频繁，那只需要低强度的运动就可以很好的保持骨量和骨强度。
如果运动次数相对较少，那么就需要较高强度的运动给予骨骼足够的刺激，使它们保持足够的骨量和骨强度。
具体的操作主要包括主动的锻炼和被动的力学刺激。
最后，预祝大家新春快乐、阖家幸福～
如果对颈腰椎还有疑问的，可以移步阅读上一场 Live 的文字整理稿：重新认识颈椎病，重新认识腰椎病，或直接进入 Live 平台首听录播： 知乎 Live - 重新认识颈椎病， 知乎 Live: 重新认识腰椎病。
建议先从我回答过的问题里找相似的解答，如果问题太过个人需要私人咨询，欢迎扫码在值乎孙悦礼「值乎」里向我提问????????