肌肉和骨骼作為運動系統(tǒng)的兩大重要組成部分，不僅具有運動及內(nèi)臟保護功能，同時也兼?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)、功能改變均會影響另一方的結(jié)構(gòu)與功能，其相互影響機制包括力學作用和化學調(diào)節(jié)。因此，維護肌肉健康不僅能增強肌力，還能減少骨量丟失，改善骨強度；同樣，維護骨骼健康也能進一步提高肌肉量和肌肉強度，改善人體平衡能力，降低跌倒風險，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)干細胞，在體內(nèi)或體外因素的作用下，間充質(zhì)干細胞分化為脂肪、軟骨、骨骼、肌肉、神經(jīng)等多種組織細胞。由于發(fā)育上的同源性，肌肉、骨骼細胞之間存在著某種內(nèi)在聯(lián)系。它們在解剖上彼此相鄰更有利于它們在力學信號及化學信息方面的溝通。一方面骨骼供肌肉附著，作為肌肉運動的杠桿支持肌肉，以此提高肌肉的強度，而肌肉的收縮也同時影響骨骼結(jié)構(gòu)，有助于骨骼強度的增加；另一方面骨骼和肌肉還能通過化學信息的傳遞影響對方的功能。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)，還與骨強度密切相關(guān)。

Ferreti等[5]用雙能X線吸收儀對778名正常兒童和青少年的骨礦物質(zhì)含量和去脂體質(zhì)量以及體脂含量進行測量分析，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)系進行了類似分析，得出與Ferreti等[5]研究完全相同的結(jié)果，證實肌肉含量與骨礦物質(zhì)含量之間的密切關(guān)系。由于骨強度比骨礦物質(zhì)含量更能反映骨的生物(力學)學特性，Jackowski等[7]對成年人的去脂體質(zhì)量與骨強度之間的關(guān)系進行了研究，發(fā)現(xiàn)成年人去脂體質(zhì)量與骨強度呈正相關(guān)關(guān)系。

上述研究表明，肌肉與骨骼存在著密切的關(guān)系，互相影響著對方的結(jié)構(gòu)和功能，但究竟是通過何種機制實現(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，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

肌肉和骨骼作為運動系統(tǒng)的兩大重要組成部分，共同受機體多種因素的調(diào)節(jié)[2-4]。在生長發(fā)育中肌量與骨量密切相關(guān)[8]，肌肉生長略快于骨骼，提示在成長期肌肉生長會促進骨量積累。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)：

由于成肌細胞和成骨細胞共同來源于多能間充質(zhì)干細胞，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)分泌因子會同時影響肌肉和骨骼。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 軸對骨骼和肌肉產(chǎn)生共同調(diào)節(jié)，運動后IGF-1 水平升高可能是運動對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，均表明性激素對肌肉及骨骼的重要調(diào)節(jié)作用。

某些疾病狀態(tài)同時累及肌肉和骨骼。皮質(zhì)醇增多癥患者會同時發(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險；慢性炎性反應，如類風濕性關(guān)節(jié)炎和炎性腸病，會同時引起肌少癥和骨質(zhì)疏松癥。

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

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

肌肉對骨骼的調(diào)節(jié)

肌肉通過力學作用和化學調(diào)節(jié)對骨骼產(chǎn)生不同的影響。力學作用主要是通過肌肉收縮，對骨骼產(chǎn)生應力作用，促進骨骼生長發(fā)育，使骨密度和骨強度增加。而化學調(diào)節(jié)主要是指肌肉產(chǎn)生的化學物質(zhì)，通過旁分泌機制作用于間充質(zhì)細胞、成骨細胞、破骨細胞及骨細胞，從而促進骨形成和/或抑制骨吸收。相比之下，力學作用的證據(jù)比較充分，被廣泛接受，而化學調(diào)節(jié)涉及多種內(nèi)分泌激素、肌細胞因子、炎性因子、骨細胞及成骨細胞分泌的細胞因子等，同時與細胞的能量代謝有關(guān)，相關(guān)細節(jié)有待進一步深入研究。

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，推測肌肉的發(fā)育很可能對骨骼的發(fā)育有促進作用。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)無自主活動能力，出生后不能存活，這種小鼠還表現(xiàn)出骨骼礦化不良，新生骨中的破骨細胞數(shù)量增多，表示肌肉可能促進骨骼的發(fā)育。由于骨骼作為肌肉附著的杠桿，力學作用的研究一直是關(guān)注的重點，Manske等[12]對動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物的行走步態(tài)，但導致的肌肉萎縮和骨量丟失卻持續(xù)存在，說明肌肉含量的正?？赡苡兄谡９橇康木S持。Lam等[13]研究發(fā)現(xiàn)，刺激肌肉收縮能預防肢體懸吊失重動物骨量丟失的發(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作用對骨骼產(chǎn)生影響的結(jié)果。有研究發(fā)現(xiàn)肌肉可能通過化學物質(zhì)作用于骨骼，從而對骨骼產(chǎn)生正面的影響，Kaufman等[14]觀察到，當動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物質(zhì)到骨骼，從而影響骨骼修復，至于是通過何種化學物質(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過表達的小鼠比野生型小鼠肌肉含量明顯增加，同時長骨骨骼增粗、增長，且長骨皮質(zhì)骨厚度和面積、皮質(zhì)骨礦物質(zhì)含量和密度均相應增加，雖然這項結(jié)果提示肌肉組織產(chǎn)生的IGF-1可能對骨骼的發(fā)育有促進作用，但不排除是肌肉組織中的IGF-1通過提高肌肉質(zhì)量、強度促進了骨骼的發(fā)育。也就是說，肌肉組織產(chǎn)生的IGF-1對骨骼發(fā)育的促進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，其主要功能為抑制肌肉的生長和再生。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度，同時抑制TNF-α誘導的破骨細胞分化，表明肌生成抑制素對破骨細胞的分化有促進作用。同樣，究竟肌生成抑制素對骨骼有直接作用，還是通過影響肌力對骨骼起間接作用，需要進一步研究。

骨骼對肌肉的調(diào)節(jié)

與肌肉對骨骼的作用相似，骨骼也可能通過力學作用和化學調(diào)節(jié)對肌肉產(chǎn)生影響，與肌肉對骨骼的作用相似，骨骼對肌肉的作用究竟是通過機械應力還是化學因子起作用，目前還難以明確，有待于進一步研究。

軟骨細胞和成骨細胞分泌的一種信號分子Indian Hedgehog (Ihh)可能對肌肉的生長也有促進作用。Bren-Mattison等[17]發(fā)現(xiàn)，骨骼特異性信號蛋白Ihh敲除的動物在胚胎期就出現(xiàn)肢體肌肉明顯縮小，且骨骼肌組織中的成肌細胞凋亡增加，p21表達水平下降，并且異位組織表達Ihh后，可使肌肉含量恢復正常，說明骨骼中的Ihh能直接促進肌肉的生長。Shen等[18]首次在體內(nèi)實驗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)可部分修復功能受損的肌肉。小鼠骨骼成骨細胞和骨細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，并同時伴有肌量的減少和肌肉強度的降低，表明骨骼細胞中的Connexin43可直接參與肌肉生長和功能的調(diào)控。先前有研究認為Connexin43有阻止成骨細胞和骨細胞凋亡的功能[19]。Borsheim等[20]觀察到，使用抑制破骨細胞活性的帕米膦酸二鈉能預防嚴重燒傷兒童的肌肉萎縮，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機制相關(guān)，還與彼此間存在著復雜而精密的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)及某些共通分子信號通路有關(guān)。骨骼與肌肉間究竟是如何通過機械應力和生物活性因子相互調(diào)節(jié)，實現(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，有待進一步的深入研究。

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