蛋白質(zhì)的攝入量及來源對骨密度的影響

劉蕾 范鷹

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院老年病科，黑龍江 哈爾濱 150000

骨質(zhì)疏松癥是一種以骨量減少，骨質(zhì)量受損及骨強(qiáng)度降低，導(dǎo)致骨脆性增加、易發(fā)生骨折為特征的全身性骨病[1]，該病及其相關(guān)性骨折引起致殘率、病死率增加，給家庭和社會帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。2018年中國疾控中心發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，我國是全球骨質(zhì)疏松患者最多的國家，目前已達(dá)1.6億；65歲以上人群骨質(zhì)疏松患病率達(dá)32%，其中男性為10.7%，女性為51.6%[2]。專家預(yù)測，到2020年我國骨質(zhì)疏松和低骨量患者人數(shù)將增加至2.8億。一項Mate分析結(jié)果顯示[3]，2010年我國治療骨質(zhì)疏松性骨折的醫(yī)療支出為649億元。據(jù)預(yù)測，至2050年我國骨質(zhì)疏松性骨折患病人數(shù)將達(dá)599萬，相應(yīng)的醫(yī)療支出將高達(dá)1 745億元，已經(jīng)成為我國面臨的重要公共衛(wèi)生問題。膳食中的多種營養(yǎng)元素都對全身骨量有影響，除鈣和維生素D外，蛋白質(zhì)也是維持骨骼生長發(fā)育、力學(xué)性能和骨折愈合的重要營養(yǎng)素[4]。但有關(guān)蛋白質(zhì)對骨密度影響方面的研究遠(yuǎn)不及對鈣和維生素D的研究，本文將對近些年蛋白質(zhì)對骨密度影響的研究情況進(jìn)行綜述。

1 蛋白質(zhì)在骨代謝中的作用

1.1 有機(jī)膠原蛋白是構(gòu)成骨骼有機(jī)基質(zhì)的基礎(chǔ)原料

人的骨骼是由骨細(xì)胞、骨礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)構(gòu)成的。有機(jī)膠原蛋白占骨骼的1/3，對維持骨結(jié)構(gòu)的完整及骨生物力學(xué)特性非常重要，它決定了骨骼的彈性特征。

1.2 蛋白質(zhì)在鈣磷、維生素D轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的重要作用

磷和鈣是骨形成的必需元素。進(jìn)入人消化道中的鈣離子，通過活性維生素D的作用，與細(xì)胞膜上的鈣結(jié)合蛋白結(jié)合，通過鈣泵的作用進(jìn)入血液。

1.3 很多與骨形成有關(guān)的激素、激酶、生長因子是蛋白質(zhì)

血漿中的生長激素(GH)如胰島素樣生長因子1(IGF-1)、骨鈣素(osteocalcin，OC)、骨堿性磷酸酶(bone alkaline phosphatase，BALP)、乳清堿蛋白(milk basic protein，MBP)都是調(diào)節(jié)骨鈣代謝、維持骨重建平衡的重要因子，對預(yù)防骨質(zhì)疏松、改善骨健康具有重要意義[5]。

同時，腫瘤壞死因子(TNF)家族的NF-kB受體激活子(RANKL)、其受體(RANK)和骨保護(hù)素(osteoprotegerin，OPG)組成的RANKL-RANK-OPG信號通路是調(diào)節(jié)骨重建過程中破骨細(xì)胞功能的重要通路。RANKL-RANK-OPG軸直接參與破骨細(xì)胞的增殖和凋亡[6]。

1.4 骨骼肌(主要成分是水和蛋白質(zhì))可以通過力學(xué)作用對骨產(chǎn)生影響

Qin等[7]提出肌肉收縮可減少破骨細(xì)胞生成，促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖。肌肉運(yùn)動后產(chǎn)生的的骨甘氨酸、鳶尾素、骨粘連蛋白、成纖維細(xì)胞生長因子2(FGF-2)、白細(xì)胞介素6(IL-6)、白細(xì)胞介素15(IL-15)和胰島素樣生長因子-1(IGF-1)等均可能影響骨代謝[8]。

2 蛋白質(zhì)攝入量對骨代謝的影響

國內(nèi)外有動物實(shí)驗研究蛋白質(zhì)攝入量與骨密度的關(guān)系。Gaffney-stomberg等[9]將80只雄性小鼠隨機(jī)分為4組，以4種不同蛋白含量的食物喂養(yǎng)16周，發(fā)現(xiàn)無論是乳蛋白還是大豆蛋白高攝入組均可以增加骨小梁骨密度而不影響骨強(qiáng)度。Clarisa等[10]對小鼠的實(shí)驗發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量低的飲食(2.5%)會對骨量產(chǎn)生負(fù)面影響，并放大維生素D和/或雌激素缺乏的不利影響。黃連芳等[11]研究發(fā)現(xiàn)低蛋白飼料(8%)可誘導(dǎo)小鼠脛骨上段松質(zhì)骨丟失，抑制骨形成。

在人體中，一定量的蛋白質(zhì)攝入也是必須的。Caryl等[12]的一項回顧性分析得出結(jié)論，美國居民蛋白質(zhì)推薦的蛋白質(zhì)攝入量0.8 g/(kg·d)[13](成年人，不區(qū)分年齡、性別)不足以完全滿足所有老年人的代謝和生理需求。且越來越多的研究者認(rèn)為老年人需要(1.0～1.5)g/(kg·d)的蛋白質(zhì)才能保持最佳健康狀態(tài)[14-16]。2017年Lidia等[17]在總結(jié)美國臨床營養(yǎng)學(xué)雜志(AJCN)發(fā)表的補(bǔ)充文件后得出結(jié)論，專家組建議將推薦蛋白質(zhì)攝入量從0.8增加到1.0～1.2 g/ (kg·d)。2018年，我國國家衛(wèi)生健康委員會最新發(fā)布的中國居民蛋白質(zhì)推薦攝入量[18]，參見表1(EAR；平均需要量，RNI：推薦攝入量)，該表建議成年男性每日攝入蛋白質(zhì)65 g，成年女性每日攝入蛋白質(zhì)55 g，不隨年齡增長而增加。各國居民飲食習(xí)慣的差異，地域特色、居民體質(zhì)差別或許是造成各國蛋白質(zhì)推薦攝入量不同的根本原因。

表1 中國居民膳食蛋白質(zhì)推薦攝入量(RNIs)(g/d)Table 1 Chinese Reference Nutrient Intakes (RNIs) of protein (g/d)

有研究者進(jìn)行了有關(guān)蛋白質(zhì)攝入量對骨量的影響的研究。早期多項臨床研究表明低蛋白水平(<65 g /d)會加重骨量流失，補(bǔ)充蛋白質(zhì)有利于鈣質(zhì)吸收，增加骨密度[19-21]。Afshinnia等[22]分析美國第三次全國健康和營養(yǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)(NHANES III)發(fā)現(xiàn)，在15 539名患者中(平均年齡48.6歲)15.2%的患者由于低蛋白血癥導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。張曉等[4]對117名不同性別人群的回顧性分析發(fā)現(xiàn)，白蛋白、血紅蛋白的降低可能是腰椎和股骨頸骨密度下降的年齡依賴的危險因素。

也有觀點(diǎn)認(rèn)為，高蛋白攝入會造成人體的酸性環(huán)境，造成鈣質(zhì)的大量流失、影響腸道對鈣的吸收，對骨代謝不利。Sabour等[23]的一項對103名脊髓損傷患者的隊列研究[Pro：(78.1±25.3)g/d，Ca：(742.7±406.2)mg/d]發(fā)現(xiàn)，總蛋白攝入量與脊髓損傷患者腰椎骨密度呈負(fù)相關(guān)。Thorpe等[24]研究發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)后婦女蛋白質(zhì)攝入量與骨密度呈正相關(guān)，但對腰椎的益處被蛋白質(zhì)硫酸負(fù)荷的負(fù)面影響所抵消。研究[25]表明每日膳食蛋白質(zhì)攝入量達(dá)到2.0 g/kg時，需攝入1 400 mg鈣才能達(dá)到鈣平衡。蛋白質(zhì)攝入每增加50 g，則尿鈣排出量會增加60 mg。

從上述研究可以看出，適量的蛋白質(zhì)攝入，配合鈣、維生素D有利于骨形成。如果蛋白質(zhì)攝入嚴(yán)重不足會影響骨的發(fā)育，但過量攝入含硫氨酸的蛋白質(zhì)，導(dǎo)致尿鈣排出增加，增加骨折疏松患病風(fēng)險。

3 不同來源蛋白質(zhì)對骨量的影響

3.1 動物蛋白質(zhì)對骨密度的影響

研究表明飲食蛋白中不同動物蛋白比率與骨密度關(guān)系復(fù)雜，目前尚無一致觀點(diǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)地中海飲食與較高的骨密度有關(guān)。Kontogianni等[26]對220名希臘婦女使用3-d食物記錄評估食物攝入量，發(fā)現(xiàn)以魚、橄欖油和低攝入紅肉為特征的地中海飲食模式與較高的骨密度有關(guān)。

多項研究認(rèn)為動物蛋白攝入量增加與骨密度呈負(fù)相關(guān)。Sabour等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在骨質(zhì)疏松癥和骨質(zhì)疏松癥風(fēng)險增加的人群中，動物蛋白攝入量與骨密度呈負(fù)相關(guān)。Sellmeyer等[27]對1 035名年齡>65歲的社區(qū)居住老年婦女的前瞻性隊列研究發(fā)現(xiàn)，含有酸化氨基酸的動物來源蛋白質(zhì)(如半胱氨酸和甲硫氨酸)會增加患骨質(zhì)疏松癥的風(fēng)險。

也有一些實(shí)驗研究，認(rèn)為動物源的膳食蛋白對鈣平衡或骨骼健康沒有影響。如Hunt等[28]發(fā)現(xiàn)，在補(bǔ)充與進(jìn)食蛋白量相匹配鈣劑基礎(chǔ)上，短期內(nèi)(7周))增加動物源的膳食蛋白質(zhì)對鈣平衡或骨骼健康沒有不利影響。Rodopaios等[29]通過對200名50～78歲參與者進(jìn)行長達(dá)31年的觀察研究發(fā)現(xiàn)，堅持COC禁食[定期禁食動物性食物(包括乳制品)]的老年男性和女性與同齡人骨礦物質(zhì)含量或骨質(zhì)疏松癥的患病率沒有差異，因此認(rèn)為定期禁止乳制品以及一般情況下的動物產(chǎn)品不會損害老年人的骨骼健康。

3.2 植物蛋白質(zhì)對骨密度的影響

最近的一項薈萃分析[30]得出結(jié)論，與雜食者相比，素食者和素食主義者在股骨頸和腰椎的骨密度較低，而且素食主義者的骨折率較高。

目前絕對素食與骨密度關(guān)系的研究較少，有一些研究是基于動物蛋白質(zhì)與植物蛋白質(zhì)攝入量的比值，評估蛋白質(zhì)攝入對骨量的影響。如Sellmeyer等[27]發(fā)現(xiàn)動物與植物蛋白質(zhì)攝入量的比值越高，骨質(zhì)流失風(fēng)險越高，并認(rèn)為絕經(jīng)后婦女增加植物蛋白攝入，同時減少動物蛋白攝入，可以降低飲食的凈酸負(fù)荷，從而減少骨量丟失。

4 蛋白質(zhì)與骨質(zhì)疏松骨折的關(guān)系

骨折是骨質(zhì)疏松的嚴(yán)重并發(fā)癥，大大降低患者的生活質(zhì)量。多項隊列研究表明，總蛋白攝入量和髖部骨折風(fēng)險之間沒有關(guān)聯(lián)[31-34]。然而，在一項包括30歲及以上成年人的研究中，觀察到豆類和肉類蛋白質(zhì)攝入量與髖部骨折風(fēng)險呈負(fù)相關(guān)[35]。Tengstrand等[36]的一項對曾有嚴(yán)重的股骨頸骨折史的60位70～92歲絕經(jīng)后婦女對比研究發(fā)現(xiàn)，接受高蛋白飲食組(2.0 g/kg)全身的骨密度都有不同程度的增加。這些臨床實(shí)驗說明適當(dāng)增加蛋白質(zhì)攝入可以預(yù)防骨質(zhì)疏松嚴(yán)重的并發(fā)癥——髖部骨折的發(fā)生，且骨折患者的補(bǔ)充蛋白質(zhì)可以增加全身骨密度。

綜上所述，蛋白質(zhì)與骨代謝有著密切的聯(lián)系。適當(dāng)增加蛋白質(zhì)攝入可以增加全身骨密度，還可預(yù)防骨折。以魚、橄欖油和低攝入紅肉為特征的地中海飲食模式與較高的骨密度有關(guān)。過多攝入含有酸化氨基酸的動物來源蛋白質(zhì)(如半胱氨酸和甲硫氨酸)會增加患骨質(zhì)疏松癥的風(fēng)險。素食者和素食主義者股骨頸和腰椎的骨密度低于雜食者，而且素食主義者的骨折率高于雜食者。