成骨細(xì)胞是骨代謝過程中的重要功能細(xì)胞之一。鐵對成骨細(xì)胞的分化、增殖和活性功能的發(fā)揮具有重要作用，因此鐵穩(wěn)態(tài)失衡之一——鐵缺乏影響著骨代謝。例如，缺鐵性貧血可影響骨代謝。有研究通過對人成骨細(xì)胞（hFOB1.19）進(jìn)行鐵過量或低鐵干預(yù)，結(jié)果顯示，鐵過量對成骨細(xì)胞活性的抑制作用呈劑量依賴性，而輕度鐵缺乏促進(jìn)成骨細(xì)胞活性，但更嚴(yán)重的缺鐵卻抑制成骨細(xì)胞活性。

已有動物實驗對飲食鐵限制與骨健康關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重的營養(yǎng)學(xué)鐵限制對骨質(zhì)有嚴(yán)重的負(fù)性影響，包括對骨質(zhì)密度（BMD）、骨礦物質(zhì)含量（BMC）、股骨力量的影響。大量動物實驗證實，其結(jié)果會導(dǎo)致骨形成減少和（或）骨吸收標(biāo)志物增加。這些指標(biāo)在給予高鐵飲食后均恢復(fù)正常。

通過研究月經(jīng)來潮女性（因這類群體是缺鐵性貧血的高危人群并且生理學(xué)上已達(dá)骨量頂峰）的骨-鐵關(guān)系發(fā)現(xiàn)，血清轉(zhuǎn)鐵蛋白與P1NP呈負(fù)相關(guān)，以此闡明骨轉(zhuǎn)換指標(biāo)和鐵狀態(tài)的關(guān)系。將這些女性分為三組：缺鐵性貧血（血紅蛋白＜12mg/dL，血清鐵蛋白＜30ng/mL）組、鐵缺乏（血紅蛋白＞12mg/d L，血清鐵蛋白＜30ng/mL）組、鐵充足（血紅蛋白＞12mg/dL，血清鐵蛋白＞30ng/mL）組，結(jié)果顯示，鐵缺乏人群相對于缺鐵性貧血和鐵充足人群NTx明顯升高，說明輕度鐵缺乏促進(jìn)骨吸收、促進(jìn)成骨細(xì)胞活性，而鐵過載和嚴(yán)重缺鐵抑制成骨細(xì)胞。因此，盡管各組P1NP沒有過多差異，但是成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的偶聯(lián)作用導(dǎo)致骨吸收升高高于骨形成速度。其機(jī)制有待研究。對這些女性進(jìn)行特殊干預(yù)，缺鐵人群使用硫酸亞鐵治療后血紅蛋白恢復(fù)正常水平，但是骨重塑減慢，即P1NP和NTx在治療結(jié)束后低于標(biāo)準(zhǔn)值。鐵缺乏人群使用兩種功能性營養(yǎng)干預(yù)，其中一組比較添加食用鐵果汁對于安慰劑的效果，這種營養(yǎng)食物對改善鐵水平有明顯作用，然而經(jīng)16周的干預(yù)后骨形成和骨吸收標(biāo)記水平并沒有改善；另外一組比較加鐵和加維生素D食物對骨代謝的影響，這種營養(yǎng)物對體內(nèi)鐵狀態(tài)無明顯促進(jìn)作用，維生素D如預(yù)期所料強(qiáng)化減少這類女性骨形成、骨吸收，但是鐵對骨的作用沒有看到。至于貧血女性鐵狀態(tài)恢復(fù)后骨沒有改善，而鐵缺乏女性服用含鐵果汁后骨重塑沒有變化，鐵缺乏病人服用維生素D后明顯改善這些結(jié)論仍有待進(jìn)一步研究證實（表19-1）。

表19-1 鐵缺乏對人體骨健康的影響研究

鐵缺乏影響骨的機(jī)制有不同的解釋。一方面，鐵是原骨膠原脯氨酸和賴氨酸殘基的基本輔因子；另一方面，鐵通過細(xì)胞色素P450參與維生素D代謝；此外，有可能因為低氧。當(dāng)組織氧供給減少時出現(xiàn)低氧，就像貧血。低氧是骨形成的主刺激原，包括成骨細(xì)胞生成及破骨細(xì)胞生成。常氧狀態(tài)下，α-酮戊二酸、氧分子、鐵參與脯氨酰羥化酶活化對HIF-1α退化起作用，組織HIF-1α表達(dá)。缺氧狀態(tài)下，HIF-1α不退化并且改變細(xì)胞核位置調(diào)控超過100個基因的轉(zhuǎn)錄。這些基因里，紅細(xì)胞生成素（EPO）、血小板衍生因子（PDGF）、轉(zhuǎn)鐵蛋白對缺鐵性貧血和骨健康有重要的調(diào)控作用。就這一點而言，除去EPO紅細(xì)胞生成作用。逐漸認(rèn)識到EPO的多效性作用。EPO直接或者間接參與重塑過程，誘發(fā)小鼠骨吸收過程。

代謝或組織本身的酸中毒可以誘發(fā)破骨細(xì)胞活性和骨量丟失，低氧導(dǎo)致酸中毒，而低pH會激活骨吸收釋放磷酸鹽恢復(fù)細(xì)胞外液酸堿平衡。然而也有研究發(fā)現(xiàn)，酸中毒情況下成骨細(xì)胞會改變表型，成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞活動會改變。

很重要的一點是，骨形成比骨吸收慢，鐵缺乏過程的延長會導(dǎo)致骨量丟失、增加骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生風(fēng)險，影響公共健康。

基于現(xiàn)有研究，提出假說認(rèn)為鐵缺乏（伴或不伴有貧血）通過多種可能機(jī)制對骨產(chǎn)生負(fù)面影響。為了證明慢性鐵缺乏導(dǎo)致骨量丟失、骨質(zhì)疏松癥、高骨折的發(fā)生風(fēng)險，還需做大量統(tǒng)計研究分析。仍不清楚何種程度的鐵缺乏或是輕度鐵缺乏會對骨骼有負(fù)面影響。不同激素（EPO、鐵調(diào)素等）和其他因素（如感染、酸中毒、貧血導(dǎo)致的低氧）在其中所起的作用均有待研究。此外，鐵和骨基因方面的關(guān)系也知之甚少。

（袁曄、趙理平）