Frontiers in Nutrion：陆军军医大学舒为群教授团队——喝天然矿泉水有益于骨骼健康

2022年3月21日，国际SCI学术期刊《Frontiers in Nutrion》(营养学前沿）发表了陆军军医大学舒为群教授团队的最新研究论文“Drinking Natural Mineral Water Maintains Bone Health in Young Rats With Metabolic Acidosis（喝天然矿泉水有助于缓解幼鼠代谢性酸中毒并增强骨骼健康）”。

富含天然矿物质的饮水是人体矿物质的重要来源

随着人们生活水平的提高，中国人群、特别是青少年和儿童的饮食逐渐偏向西方化，高能量、高盐、高蛋白，低水果蔬菜的摄入增加了代谢性酸负荷水平，严重时会有慢性代谢性酸中毒的发生。此时，机体会通过动员骨骼中的钙和其他碱释放到血液，从而缓冲血液中的氢离子以维持身体的酸碱平衡。频繁的骨骼动员将扰乱钙调节系统，导致过度的骨吸收和血钙增加，继而破坏骨微结构，减少骨矿物质，削弱骨生物力学性能，影响骨骼健康。

舒为群教授饮水与健康科普讲座视频

天然矿泉水可以稳定、持续地为人体供应矿物质（如钙、镁和碳酸氢盐），温和地缓解身体酸负荷，最终促进骨骼健康。本课题组前期研究显示，饮用富含矿物质的水可以改善大鼠的骨骼力学性能、骨矿物质含量和骨骼发育。虽然有研究表明，天然矿泉水尤其是高钙和碳酸氢盐浓度的矿泉水，可作为慢性酸负荷性老年骨质疏松症的临床预防药物（碱性盐）的替代品，但天然矿泉水是否对青年期个体在代谢性酸过量时的骨骼健康具有保护作用，还未有研究报道。

实验设计

该研究建立了青年期大鼠的代谢性酸负荷模型，随机分组后用三种瓶装水进行了连续16周的饮水干预实验。（1）三种饮水分别是纯净水（PW，对照），（2）天然富含碳酸氢盐矿泉水（天然矿泉水，Bic-NMW），（3）天然富含硫酸盐矿泉水（Sul-NMW）。终点检测指标有血酸碱、钙代谢、骨微结构、骨病理和骨生物力学强度等。

实验结果

结果显示：（1）与饮用PW（纯净水）相比，天然矿泉水Bic-NMW和Sul-NMW可使尿净酸排泄减少，股骨骨密度、生长板宽度和皮质骨骨小梁面积值增加，皮质骨骨髓腔面积减少（ P< 0.05）。（2）Bic-NMW（天然富含碳酸氢盐矿泉水）可降低血钙水平和破骨细胞数量（预示骨动员减少），但增加I型胶原C端交联端肽、血清降钙素、股骨骨小梁厚度、骨体积/总体积、皮质骨面积和极限应力（P < 0.05）。

研究提示，饮用天然矿泉水，特别是天然富含碳酸氢盐的矿泉水可有效改善青年大鼠的骨骼健康。这些骨骼益处包括缓和代谢性酸中毒、维持骨矿物质密度、改善骨微观结构以及增强骨生物力学性能。青少年时期的骨骼质量对于终生骨骼健康至关重要，多食有益骨骼健康的饮食（矿泉水、白开水、蔬菜水果、乳类等）、拒绝代谢产酸较多的饮食（纯净水、快餐、外卖等）对于增强骨骼质量、预防骨质疏松是十分必要的。

舒教授团队的研究第一次通过科学实验证实了 水中阴离子，例如碳酸氢根对于调节机体的酸碱平衡有积极作用，能够减缓慢性酸中毒导致的骨钙流失,从而证明了弱碱性天然矿泉水有助于维持代谢性酸中毒下的骨骼健康。该研究也得到国家重点研发计划、国家自然科学基金资助。

代表性结果及图表

1. 天然矿泉水Bic-NMW组和Sul-NMW组的尿净酸排泄量显著高于PW组（P < 0.05，图1B）。

(A)大鼠在酸负荷之前 (13 周) 和之后 (16 周) 的动脉血 pH 值，(B)酸负荷大鼠的净酸排泄量 (第 16 周)

2.天然矿泉水Sul-NMW组和Bic-NMW组骨密度水平显着升高（P <0.05，图2A、B）。Bic-NMW组骨体积/总体积分数显着升高（P <0.05，图2C）。Bic-NMW组骨表面/骨体积显着降低（P < 0.05，图 3D）。

图2 酸负荷后大鼠股骨的病理变化

(A) 代表性的股骨微 CT 三维微计算机断层扫描图像，(B)骨矿物质密度，(C)骨体积/总体积分数，(D)骨表面/骨体积分数

3. Bic-NMW（天然富含碳酸氢盐的矿泉水）组皮质骨面积更大（P< 0.05，图3A、B）。Sul-NMW组和Bic-NMW组皮质骨小梁面积较大，皮质骨髓腔面积较小，生长板宽度较大（P< 0.05，图3C-E）。Sul-NMW组肥大软骨区宽度增加（P< 0.05，图3F）。破骨细胞在Bic-NMW组最少（P< 0.05，图4A、B）。

图3 酸负荷后大鼠股骨的组织病理学变化

(A)苏木精和伊红染色的代表性股骨全幻灯片图像，(B)皮质骨区域，(C)皮质小梁区域，(D)松质骨髓腔区域，(E)生长板宽度，(F)肥大软骨宽度，(G)增殖区宽度

图4 酸负荷后大鼠的股骨破骨细胞

(A)用TRAP (40×)对破骨细胞进行免疫染色，(B)破骨细胞的数量

4.Bic-NMW组（天然富含碳酸氢盐的矿泉水））血清钙含量（P< 0.05，图5A）和骨吸收生物标志物I型胶原浓度的血清C-末端交联端肽含量（P<0.05，图5B）显著降低，血清降钙素水平（P< 0.05，图5C）显著升高。

图5 酸负荷后大鼠的骨代谢相关指标变化

(A)血清钙含量，(B)血清I型胶原C-末端交联端肽的含量，(C)血清降钙素含量

舒为群教授科研团队

作者：谭瑶 舒为群。编辑/责任编辑：张睿梅

文章来源于食品营养健康论坛微信号，点击下方阅读原文即可查看原文。

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