9000年骨迹衰老档案！年轻时的骨底子竟是老年“硬骨头”的关键

当一只恐龙在史前森林中悠然踱步时，它大概率不会想到，6700万年后，一群两脚兽通过查看它的骨骼，发现它的个头大小和长得快慢没有关系，而更多取决于它在一生中保持快速生长的时间[1]；

当阿拉斯加北部山脉的猛犸象来回迁徙时，它也不会想到，自己的生平经历会在17000年后，通过分析象牙中的同位素被还原[2]；

而在最近，横跨9000年时空的人类骨骼样本再次点亮了线索，递来了人类骨骼衰老的宝贵信息。原来，古人和今人的骨骼衰老模式如此相似，女性更易骨质疏松实则渊源已久[3]……

上了年纪，老年人们似乎不约而同的有着一种集体的“自觉”——关注补钙，小到各式各样的钙片，大到去诊所打针，以期这样能预防骨质疏松，好让自己七八十岁后的骨头仍能不掉队。

但这显然还不够，了解自己的骨头，特别是当它变老时内部的变化同样重要：

拿长骨来说，长骨最外面是外骨膜，中间是坚硬的密质骨，两端是松质骨，最里面则是装着红骨髓或黄骨髓的骨髓腔，在髓腔表面又有内骨膜。通常，骨膜是负责“造骨头”的成骨细胞和“拆骨头”的破骨细胞的重要活动区域。

图注：长骨解剖结构图示

衰老时的长骨会发生一个明显变化：里面的骨髓腔逐渐扩大，伴随着骨质加速流失。当然这并不被动，我们的骨头会尝试在最外面的外骨膜长出一些新骨头（外骨膜骨沉积），来补偿这种损害，从而继续维持骨头的整体强度。

图注：外骨膜骨沉积机制有点像时间久了木梁内部会慢慢被虫子掏空

在很多时候，这在一定程度上解释了为什么有的人存在骨质流失，但他的骨头依旧保持强劲的原因。不过，让人比较好奇的是，这种补偿效应有多大作用？是不是每个人都能靠此来维持骨骼的强度呢？

下面这份横跨9000年历史的人类骨骼样本研究，将给出其中答案。

此次研究中，科研人员分析了将近2000具欧洲全新世成人的骨骼，包括他们的肱骨（上臂骨）、股骨（大腿骨）和胫骨（小腿骨），这些人的生存年代从新石器时代（约7300年前）一直覆盖到了20世纪中叶（约1950年），无论从样本量还是时间跨度上都堪称史无前例。

图注：我们的星球现在正处于全新世，它始于大约12000年前[4]

研究重点聚焦于衰老时，人类皮质骨（即骨头外层坚硬的密致骨）流失和骨干强度的具体变化。为此，他们围绕相关指标（详见下表）进行了细致的观察。

图注：研究主要观察指标

话不多说，接下来，直接上结果：

全新世骨骼样本显示，随着年龄增长，人类普遍存在皮质骨流失情况。女性情况更严重，手臂骨（肱骨）比腿骨（股骨、胫骨）更严重。大约在45岁后，女性开始出现显著的皮质骨流失，男性则在55岁后才明显下降，但他们的手臂骨可能会提前到45岁左右。

图注：男女各部位骨头的皮质骨流失情况及不同年龄组间的比较

研究人员指出，皮质骨流失很可能受到了骨内膜吸收活动的驱动。因为骨髓腔面积也随着年龄逐渐变大，而女性“再胜一筹”，特别是40岁后，女性上臂骨和小腿骨的骨髓腔面积增大十分显著，提示此时内骨膜中破骨细胞可能过度活跃，从而导致了骨吸收活动的增强。

图注：男女各骨头的骨髓腔面积随年龄变大，女性更加明显

当骨头在变“脆”的路上一去不返时，按理说，外骨膜骨沉积的补偿效应应该已经启动（相对总截面积指标变大）在进行补偿了。

但实际观察显示，这些人的手臂骨和小腿骨的相对总截面积随年龄的变化并不显著（外骨膜几乎没有新骨生长），大腿骨的相对总截面积仅表现出轻微、有限的增大。也就是说，当衰老时，外骨膜骨沉积的补偿作用其实比我们想象的要有限得多。

图注：男女各骨头的外骨膜骨沉积情况和相对骨强度情况

在全局不利的情况下，整体骨强度却并没有随年龄增长而出现显著的变化：女性上臂骨和小腿骨的强度随年龄下降，但大腿骨强度保持的还不错，男性骨头的强度则几乎没怎么变。

研究人员指出：除了个体差异和环境的影响（如斯堪的纳维亚石器时代的男性，他们的股骨补偿能力比较强），骨强度可能更依赖于人类早期骨骼发育的基础，如果个体在青春期或少年期形成了较大的骨骼横截面积，成年后即使骨质在减少，他们骨骼强度仍能较好的维持。

图注：难怪青春期是骨骼发育的关键期

对于一群生于公元前7300年至公元20世纪初、普遍经历着农耕、狩猎等体力劳动的先民来说，因为在青年时期就拥有着较大的骨量和截面积，所以才在老年时能保持上面结果中较稳定的骨强度。但对现代人来说，结果还真不好说。

图注：生活在更远时期的尼安德特人的骨架与现代人类的比较

所以，让人比较担忧的是，这项研究在一定程度上否定了成年后外骨膜骨沉积的代偿作用，那如果成年后骨骼强度更多与青年时期骨骼发育的“底子”有关，是不是意味着成年后，我们再怎么想办法去提高骨骼强度其实都是一种“亡羊补牢”？

答案是否定的。

研究中指出，即使是少量的外骨膜沉积也会产生比较大的生物力学影响。这是因为外骨膜沉积的位置离骨骼生物力学中性轴更远，杠杆效应显著，微小增加便可显著提升骨骼抗弯曲或扭转的能力。所以，尽管外骨膜补偿效应有限，其作用却仍不容忽视。

整体来看，不同时期人类骨骼衰老具有相似的模式。在青春期、骨骼生长的黄金期全力“开源”（如注重营养、运动来增加骨量）很重要，在骨骼衰老后期，激发有限的外骨膜补偿效应、努力“节流”（如减缓骨质流失）同样重要。

目前，针对骨骼代谢中特定信号通路的靶向治疗药物正成为新的研究趋势。这些药物旨在通过促进骨形成或抑制骨吸收来增加骨密度。如硬骨抑素（一种骨细胞分泌的、抑制骨形成的蛋白）抑制剂Apc001，它能激活被阻断的Wnt信号通路，有效促进骨骼形成[5]。

图注：香港浸会大学开发Apc001，以治疗骨质疏松症和成骨不全症

此外，北欧健走运动在研究中被特别推荐。

通常我们的骨骼遵循着“用进废退”的沃尔夫定律。即当骨骼长期受到机械刺激时，会改变自己的形态和强度[6]，如格斗运动员，长期的拳击、踢击、摔投等高冲击训练，使他们的骨密度更大，骨头也更加结实。类似地，长跑对男性胫骨外骨膜骨沉积也表现出促进作用[7]。

而北欧健走，在行走的同时能通过手杖推撑动作显著增加个体上肢骨骼的受力，从而延缓其上臂骨等更容易随年龄衰退部位的骨质流失，比日常的步行（手臂缺少负荷刺激）能更加全面、更大规模地促进骨骼健康。

图注：任何年龄、性别或身体状况都可以尝试进行北欧式健走

当然，各式各样的骨骼健康监测设备[8,9]和间充质干细胞移植[10]等新技术也在不断涌现。尽管人类骨骼的衰老遵循着穿越万古的固有节律，但生于当世的我们，的确是有幸站在了一个有望更早洞察、精准干预的好时候！

参考文献: