肌肉和骨骼作為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的兩大重要組成部分，不僅具有運(yùn)動(dòng)及內(nèi)臟保護(hù)功能，同時(shí)也兼?zhèn)鋬?nèi)分泌與代謝調(diào)節(jié)等重要功能[1-4]。肌肉與骨骼間存在密切聯(lián)系，并相互調(diào)節(jié)，任何一方的結(jié)構(gòu)、功能改變均會(huì)影響另一方的結(jié)構(gòu)與功能，其相互影響機(jī)制包括力學(xué)作用和化學(xué)調(diào)節(jié)。因此，維護(hù)肌肉健康不僅能增強(qiáng)肌力，還能減少骨量丟失，改善骨強(qiáng)度；同樣，維護(hù)骨骼健康也能進(jìn)一步提高肌肉量和肌肉強(qiáng)度，改善人體平衡能力，降低跌倒風(fēng)險(xiǎn)，減少骨折發(fā)生。

肌肉組織起源于中胚層和外胚層的間充質(zhì)干細(xì)胞，在體內(nèi)或體外因素的作用下，間充質(zhì)干細(xì)胞分化為脂肪、軟骨、骨骼、肌肉、神經(jīng)等多種組織細(xì)胞。由于發(fā)育上的同源性，肌肉、骨骼細(xì)胞之間存在著某種內(nèi)在聯(lián)系。它們?cè)诮馄噬媳舜讼噜徃欣谒鼈冊(cè)诹W(xué)信號(hào)及化學(xué)信息方面的溝通。一方面骨骼供肌肉附著，作為肌肉運(yùn)動(dòng)的杠桿支持肌肉，以此提高肌肉的強(qiáng)度，而肌肉的收縮也同時(shí)影響骨骼結(jié)構(gòu)，有助于骨骼強(qiáng)度的增加；另一方面骨骼和肌肉還能通過化學(xué)信息的傳遞影響對(duì)方的功能。與脂肪含量相比，肌肉含量與骨量的關(guān)系更為密切，肌肉含量不僅與骨礦物質(zhì)含量相關(guān)，還與骨強(qiáng)度密切相關(guān)。

Ferreti等[5]用雙能X線吸收儀對(duì)778名正常兒童和青少年的骨礦物質(zhì)含量和去脂體質(zhì)量以及體脂含量進(jìn)行測(cè)量分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)去脂體質(zhì)量與骨礦物質(zhì)含量的關(guān)系比體脂與骨礦物質(zhì)含量的關(guān)系更為密切，去脂體質(zhì)量越高，骨礦物質(zhì)含量也越高。Bogl等[6]對(duì)57名同卵雙生和92名同性別異卵雙生成人的骨礦物質(zhì)含量和去脂體質(zhì)量以及體脂含量的關(guān)系進(jìn)行了類似分析，得出與Ferreti等[5]研究完全相同的結(jié)果，證實(shí)肌肉含量與骨礦物質(zhì)含量之間的密切關(guān)系。由于骨強(qiáng)度比骨礦物質(zhì)含量更能反映骨的生物(力學(xué))學(xué)特性，Jackowski等[7]對(duì)成年人的去脂體質(zhì)量與骨強(qiáng)度之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)成年人去脂體質(zhì)量與骨強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系。

上述研究表明，肌肉與骨骼存在著密切的關(guān)系，互相影響著對(duì)方的結(jié)構(gòu)和功能，但究竟是通過何種機(jī)制實(shí)現(xiàn)這種相互間的調(diào)節(jié)目前還不完全清楚，是研究的熱點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注，以下將通過肌肉與骨骼所受到的全身性共同調(diào)節(jié)，以及肌肉與骨骼間局部相互調(diào)節(jié)進(jìn)行闡述。

全身因素共同調(diào)節(jié)肌肉和骨骼

肌肉和骨骼作為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的兩大重要組成部分，共同受機(jī)體多種因素的調(diào)節(jié)[2-4]。在生長(zhǎng)發(fā)育中肌量與骨量密切相關(guān)[8]，肌肉生長(zhǎng)略快于骨骼，提示在成長(zhǎng)期肌肉生長(zhǎng)會(huì)促進(jìn)骨量積累。老年期肌量和骨量也呈密切正相關(guān)。全身調(diào)節(jié)因素共同影響肌肉和骨骼的主要證據(jù)：

由于成肌細(xì)胞和成骨細(xì)胞共同來(lái)源于多能間充質(zhì)干細(xì)胞，因此肌肉和骨骼可受到某些共同遺傳因素的調(diào)控。全基因組關(guān)聯(lián)分析研究(Genome-Wide Association Study，GWAS)提示 myostatin、a-actinin 3、 proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC-1a)、myocyte enhancer factor 2 C (MEF-2C)、GLYAT 和METTL21C等編碼基因同時(shí)與肌少癥和骨質(zhì)疏松癥密切相關(guān)[9]。

相關(guān)的內(nèi)分泌因子會(huì)同時(shí)影響肌肉和骨骼。老年人群中維生素D缺乏與肌少癥和骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生有關(guān)；GH/IGF-1 軸對(duì)骨骼和肌肉產(chǎn)生共同調(diào)節(jié)，運(yùn)動(dòng)后IGF-1 水平升高可能是運(yùn)動(dòng)對(duì)肌肉和骨骼正性作用所致。男性雄激素剝奪治療和女性絕經(jīng)后出現(xiàn)的肌量丟失和骨量減少，均表明性激素對(duì)肌肉及骨骼的重要調(diào)節(jié)作用。

某些疾病狀態(tài)同時(shí)累及肌肉和骨骼。皮質(zhì)醇增多癥患者會(huì)同時(shí)發(fā)生肌少癥和骨質(zhì)疏松癥；糖尿病患者的代謝異常，特別是糖基化終末產(chǎn)物的堆積，明顯增加肌少癥和骨折風(fēng)險(xiǎn)；慢性炎性反應(yīng)，如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和炎性腸病，會(huì)同時(shí)引起肌少癥和骨質(zhì)疏松癥。

老年人營(yíng)養(yǎng)缺乏普遍存在，營(yíng)養(yǎng)不良時(shí)肌少癥和骨質(zhì)疏松癥也可同時(shí)出現(xiàn)。

力學(xué)刺激同時(shí)影響肌肉和骨骼，既直接刺激成肌細(xì)胞和成骨細(xì)胞的分化，又分別誘發(fā)肌肉和骨骼釋放多種生物活性因子來(lái)相互調(diào)節(jié)。

肌肉對(duì)骨骼的調(diào)節(jié)

肌肉通過力學(xué)作用和化學(xué)調(diào)節(jié)對(duì)骨骼產(chǎn)生不同的影響。力學(xué)作用主要是通過肌肉收縮，對(duì)骨骼產(chǎn)生應(yīng)力作用，促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)發(fā)育，使骨密度和骨強(qiáng)度增加。而化學(xué)調(diào)節(jié)主要是指肌肉產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，通過旁分泌機(jī)制作用于間充質(zhì)細(xì)胞、成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞及骨細(xì)胞，從而促進(jìn)骨形成和/或抑制骨吸收。相比之下，力學(xué)作用的證據(jù)比較充分，被廣泛接受，而化學(xué)調(diào)節(jié)涉及多種內(nèi)分泌激素、肌細(xì)胞因子、炎性因子、骨細(xì)胞及成骨細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子等，同時(shí)與細(xì)胞的能量代謝有關(guān)，相關(guān)細(xì)節(jié)有待進(jìn)一步深入研究。

Rauch等[10]觀察了138名青春發(fā)育期少年，發(fā)現(xiàn)青春期男孩和女孩去脂體質(zhì)量的增加較骨礦物質(zhì)含量增加分別早0.51和0.36年，提示肌肉的發(fā)育早于骨骼的發(fā)育，推測(cè)肌肉的發(fā)育很可能對(duì)骨骼的發(fā)育有促進(jìn)作用。Gomez等[11]研究提示，MyoD和Myf5敲除后的小鼠由于缺乏骨骼肌，小鼠胚胎在母體子宮內(nèi)無(wú)自主活動(dòng)能力，出生后不能存活，這種小鼠還表現(xiàn)出骨骼礦化不良，新生骨中的破骨細(xì)胞數(shù)量增多，表示肌肉可能促進(jìn)骨骼的發(fā)育。由于骨骼作為肌肉附著的杠桿，力學(xué)作用的研究一直是關(guān)注的重點(diǎn)，Manske等[12]對(duì)動(dòng)物注射肉毒桿菌后發(fā)現(xiàn)，注射肉毒桿菌毒素雖然只是短暫擾亂動(dòng)物的行走步態(tài)，但導(dǎo)致的肌肉萎縮和骨量丟失卻持續(xù)存在，說(shuō)明肌肉含量的正?？赡苡兄谡９橇康木S持。Lam等[13]研究發(fā)現(xiàn)，刺激肌肉收縮能預(yù)防肢體懸吊失重動(dòng)物骨量丟失的發(fā)生，提示肌肉收縮在一定程度上能阻止骨量丟失，這正是肌肉通過力學(xué)作用對(duì)骨骼產(chǎn)生影響的結(jié)果。有研究發(fā)現(xiàn)肌肉可能通過化學(xué)物質(zhì)作用于骨骼，從而對(duì)骨骼產(chǎn)生正面的影響，Kaufman等[14]觀察到，當(dāng)動(dòng)物骨折處的骨骼與局部肌肉被硝酸纖維膜隔開后，骨折的愈合速度明顯減慢，且硝酸纖維膜微孔的孔徑越小，骨折愈合的速度也越慢，提示肌肉可能通過輸送某些化學(xué)物質(zhì)到骨骼，從而影響骨骼修復(fù)，至于是通過何種化學(xué)物質(zhì)影響骨骼，目前尚不清楚。Banu等[15]發(fā)現(xiàn)肌肉組織中IGF-1過表達(dá)的小鼠比野生型小鼠肌肉含量明顯增加，同時(shí)長(zhǎng)骨骨骼增粗、增長(zhǎng)，且長(zhǎng)骨皮質(zhì)骨厚度和面積、皮質(zhì)骨礦物質(zhì)含量和密度均相應(yīng)增加，雖然這項(xiàng)結(jié)果提示肌肉組織產(chǎn)生的IGF-1可能對(duì)骨骼的發(fā)育有促進(jìn)作用，但不排除是肌肉組織中的IGF-1通過提高肌肉質(zhì)量、強(qiáng)度促進(jìn)了骨骼的發(fā)育。也就是說(shuō)，肌肉組織產(chǎn)生的IGF-1對(duì)骨骼發(fā)育的促進(jìn)作用可能是直接作用，也可能是通過改善肌力后的間接作用。肌生成抑制素(myostatin)主要在骨骼肌組織中表達(dá)，其主要功能為抑制肌肉的生長(zhǎng)和再生。Dankbar等[16]發(fā)現(xiàn)，肌生成抑制素基因敲除能顯著增加小鼠肌肉含量及肌肉強(qiáng)度，同時(shí)抑制TNF-α誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞分化，表明肌生成抑制素對(duì)破骨細(xì)胞的分化有促進(jìn)作用。同樣，究竟肌生成抑制素對(duì)骨骼有直接作用，還是通過影響肌力對(duì)骨骼起間接作用，需要進(jìn)一步研究。

骨骼對(duì)肌肉的調(diào)節(jié)

與肌肉對(duì)骨骼的作用相似，骨骼也可能通過力學(xué)作用和化學(xué)調(diào)節(jié)對(duì)肌肉產(chǎn)生影響，與肌肉對(duì)骨骼的作用相似，骨骼對(duì)肌肉的作用究竟是通過機(jī)械應(yīng)力還是化學(xué)因子起作用，目前還難以明確，有待于進(jìn)一步研究。

軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞分泌的一種信號(hào)分子Indian Hedgehog (Ihh)可能對(duì)肌肉的生長(zhǎng)也有促進(jìn)作用。Bren-Mattison等[17]發(fā)現(xiàn)，骨骼特異性信號(hào)蛋白Ihh敲除的動(dòng)物在胚胎期就出現(xiàn)肢體肌肉明顯縮小，且骨骼肌組織中的成肌細(xì)胞凋亡增加，p21表達(dá)水平下降，并且異位組織表達(dá)Ihh后，可使肌肉含量恢復(fù)正常，說(shuō)明骨骼中的Ihh能直接促進(jìn)肌肉的生長(zhǎng)。Shen等[18]首次在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明骨組織分泌的活性分子可靶向作用于肌肉。他們的研究發(fā)現(xiàn)，骨特異性因子羧基化骨鈣素(Glu-OC)可部分修復(fù)功能受損的肌肉。小鼠骨骼成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞特異性敲除間隙連接蛋白Connexin43后，小鼠的皮質(zhì)骨變薄、密度減低，并同時(shí)伴有肌量的減少和肌肉強(qiáng)度的降低，表明骨骼細(xì)胞中的Connexin43可直接參與肌肉生長(zhǎng)和功能的調(diào)控。先前有研究認(rèn)為Connexin43有阻止成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞凋亡的功能[19]。Borsheim等[20]觀察到，使用抑制破骨細(xì)胞活性的帕米膦酸二鈉能預(yù)防嚴(yán)重?zé)齻麅和募∪馕s，提示骨骼可能有維持肌量的作用。

總之，骨骼與肌肉不僅有共同的起源，在解剖位置上相互依存，而且在結(jié)構(gòu)與功能上彼此調(diào)節(jié)，密不可分。骨骼與肌肉的緊密聯(lián)系，不僅與其相互作用的力學(xué)機(jī)制相關(guān)，還與彼此間存在著復(fù)雜而精密的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)及某些共通分子信號(hào)通路有關(guān)。骨骼與肌肉間究竟是如何通過機(jī)械應(yīng)力和生物活性因子相互調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)彼此在發(fā)育、穩(wěn)態(tài)維持及功能行使過程中的協(xié)同關(guān)系，有待進(jìn)一步的深入研究。

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