髋关节骨折风险与纳米级骨骼粘合有关

伦敦帝国理工学院领导的这项研究发现，骨骼纳米结构的灵活性和密度是评估一个人发生骨折可能性的重要因素。

今天发布的调查结果科学报告，建议医生应该看起来不仅要看骨质密度在决定如何防止骨折时，还需要考虑骨骼的灵活性。

临床医生使用DEXA扫描，通过观察骨骼的疏松程度或密度来评估骨折。Dexa扫描骨质疏松症的骨骼弱点，一种导致骨骼弱化的条件，并告知治疗，如处方药双膦酸盐，帮助预防这些人的骨折。

然而，一些骨骼在DEXA扫描中看起来很健康的人比其他人更容易遭受骨折。为了找出原因，研究人员研究了骨骼的构成模块:弹性骨骼周围的坚硬矿物质胶原蛋白小纤维，它负责我们的骨头在绊倒和跌倒时的抗骨折。

他们使用由英国国家同步加速器钻石光源产生的高能强x射线束来检测纳米级的骨骼柔韧性。他们能够评估骨中的胶原蛋白和矿物质在负载下是如何在髋关节骨样品的纳米结构中弯曲和分解的。

他们将骨组织样品的行为与三组捐赠者之间的载荷进行了比较：那些没有患有髋部骨折的人，或任何其他骨折;那些没有双膦酸盐治疗史的人患有骨折臀部;和那些患有骨折臀部的双膦酸盐治疗历史的人。

研究小组发现，没有骨折的捐赠者比骨折的捐赠者更有可能拥有柔韧的胶原蛋白和矿物纳米结构。

无论双膦酸盐处理如何，胶原蛋白和矿物质在骨折患者的载荷下都是柔韧的，这意味着矿物在低得多的力下脱离胶原蛋白。

研究人员表示，骨骼可能具有裂缝，因为组织过度不灵活，并且不能在碰撞或摔跤期间吸收能量而变形 - 这凸显了胶原蛋白和骨骼矿物质中灵活性的重要性。

因此，纳米级的灵活性在预测未来的骨折和新治疗的目标方面可能是重要的 - 一种可以告知未来预防性骨骨折的发现。

该研究的合著者、帝国理工学院机械工程系的乌尔里希·汉森博士说:“我们往往认为我们的骨骼是坚实、坚硬的支撑结构，但灵活性似乎对骨骼健康极其重要。”如果骨头太硬，它们吸收冲击力的能力就会减弱，更容易折断。我们的研究表明，在预防骨折方面，柔韧性可能和密度一样重要。”

骨质疏松症的链接

年龄相关髋关节骨折的主要风险因素之一是骨质疏松症，一种骨密度损失的疾病，让患者容易发生骨折。通常，旧骨组织被分解并用新组织替换。骨疏松症发生在骨折后发生替代品。

英国有300万人，全球有2亿人患有骨质疏松症。患者通常服用二膦酸盐，二膦酸盐通过与骨表面结合并阻碍骨清除来解决这种不平衡。

在这项研究中，研究人员发现，在13岁之间接受双膦酸盐的髋部骨折的供体具有比未处理的骨折供体和对照组的组织强度和纳米级柔韧性。

在临床上被证明是通过增加骨质量和矿物质密度以及通过过度活跃的骨细胞产生的填充凹坑来降低骨折的风险。研究人员表示，他们的结果可能是因为在一些双膦酸盐的用户中，药物可能将自己束缚并硬化围绕骨内胶原纤维的矿物晶体。硬化可以使骨骼更柔韧，因此能够吸收撞击。

然而，这些发现也可能是患者骨质疏松的首要原因，而这些结果可能是因为研究人员无法控制其他因素，如疾病的初始严重程度。

研究报告的合著者、外科和癌症学系的理查德·阿贝尔博士说:“我们惊讶地发现，使用二膦酸盐的人的骨纳米结构似乎不那么灵活。”也许在一些患者经过一段时间的治疗后，纳米尺度的柔韧性会减弱，从而抵消了骨密度增加带来的强度益处。还需要更多的研究来确定这究竟是为什么，以及它将如何产生影响临床实践在长期的用户。

“也许我们需要在现有治疗框架的基础上添加新的诊断、治疗和后续措施，以解决纳米级骨骼健康问题，解决胶原蛋白，而不仅仅是矿物质。”这样我们才能尽可能以最好的方式对待每个人。”

来自机械工程系的首席作者马绍成博士说:“矿物应变的数量可能是引发骨折过程的关键。然而，对于长期服用二膦酸盐的患者，这种矿物质会变得太硬，导致它与胶原蛋白分离。这会释放胶原蛋白，使其失控拉伸，从而导致骨折。”

研究人员说，服用二膦酸盐的人应该继续遵循医生的建议，并在5年和10年后根据临床指南寻求治疗回顾。

目前，对脆性的诊断、治疗和随访集中在矿物中骨，但这项研究强调了胶原蛋白等其他因素的作用，以及它们之间的相互作用矿物纳米级的胶原蛋白。

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