骨吸収

骨吸収
破骨細胞の光学顕微鏡写真。典型的な特徴として、複数の核と「泡状の」細胞質を持つ大きな細胞が見られます。
専門	リウマチ学

骨吸収とは骨組織の再吸収であり、破骨細胞が骨の組織を分解し^[1]ミネラルを放出し、その結果カルシウムが骨組織から血液に移行するプロセスです^[2]。

破骨細胞は、多数のミトコンドリアとリソソームを含む多核細胞です。これらは骨吸収を担う細胞です。骨芽細胞は、通常、骨膜のすぐ下の骨の外層に存在します。破骨細胞が骨に付着すると、骨吸収プロセスが始まります。次に、破骨細胞は細胞膜の折り込みを誘発し、コラーゲナーゼや骨吸収プロセスに重要な他の酵素を分泌します。破骨細胞が石灰化した骨にトンネルを掘ると、高濃度のカルシウム、マグネシウム、リン酸、コラーゲンの産物が細胞外液に放出されます。破骨細胞は、乾癬性関節炎やリウマチ性疾患に見られる組織破壊に顕著に関与しています。 ^[3]

人体は常に骨のリモデリング状態にあります。^[4]骨のリモデリングは、古い骨の個々の部分を新しく合成されたタンパク質マトリックスのパケットに置き換えることで、骨の強度とイオンの恒常性を維持するプロセスです。^[5]骨は破骨細胞によって吸収され、骨化と呼ばれるプロセスで骨芽細胞によって沈着します。^{[6]このプロセスでは、}骨細胞の活動が重要な役割を果たします。骨量の減少につながる状態は、吸収の増加または骨化の減少によって引き起こされる可能性があります。小児期には、骨形成が吸収を上回ります。老化プロセスが発生すると、吸収が形成を上回ります。^[5]

閉経後の高齢女性では、閉経に伴うエストロゲン欠乏のため、骨吸収率が非常に高くなります。^[7]一般的な治療法には、骨密度を高める薬剤が含まれます。ビスフォスフォネート、RANKL阻害剤、SERM （選択的エストロゲン受容体モジュレーター）、ホルモン補充療法、カルシトニンなどが一般的な治療法です。^[8]軽い荷重運動は、骨吸収の悪影響を排除する傾向があります。^[9]

骨吸収は、カルシウムの需要に応じて、体の他の部分からの信号によって大きく刺激されたり、抑制されたりします。

副甲状腺のカルシウム感知膜受容体は、細胞外液中のカルシウム濃度を監視します。カルシウム濃度が低いと、副甲状腺の主細胞から副甲状腺ホルモン(PTH)の放出が刺激されます。^[4] PTH​​ は腎臓と腸に作用するほか、破骨細胞の数と活性を高めます。既存の破骨細胞の活性増加は PTH の初期効果であり、数分で始まり、数時間かけて増加します。^[4] PTH​​ 濃度が継続的に上昇すると、破骨細胞の数が増加します。これにより、カルシウムとリン酸イオンの再吸収が増加します。^[4]

一方、血中カルシウム濃度が高いと、副甲状腺からの副甲状腺ホルモン（PTH）の放出が減少し、破骨細胞の数と活性が低下し、骨吸収が減少します。 ビタミンDは腸管でのカルシウムとリン酸の吸収を増加させ、血漿カルシウム濃度の上昇につながり、^[4]骨吸収が低下します。

カルシトリオール（1,25-ジヒドロキシコレカルシフェロール）はビタミンD ₃の活性型です。^[10]カルシトリオールは血中カルシウム濃度に関わる多くの機能を持っています。最近の研究では、カルシトリオールは破骨細胞形成と骨吸収を減少させることが示されています。^{[11] [12]} したがって、ビタミンD _{3の摂取量を増やすと骨吸収が減少するはずです。ビタミンDの経口投与は、カルシトリオールの前駆体である}カルシフェジオールの血清レベルの上昇と直線的に相関しないことが示されています。 ^[13]

カルシトニンは、ヒトの甲状腺から分泌されるホルモンです。カルシトニンは破骨細胞の活動を低下させ、新しい破骨細胞の形成を減少させ、骨吸収を減少させます。^[4] カルシトニンは、成人よりも幼児に大きな影響を及ぼし、PTHよりも骨のリモデリングにおいて小さな役割を果たします。^[4]

骨吸収が骨化を上回っている場合、骨は再生されるよりもはるかに速く分解されます。骨はより多孔質で脆くなり、骨折のリスクにさらされます。体のどこで骨吸収が起こるかに応じて、歯の喪失などの追加の問題が発生する可能性があります。これは、副甲状腺機能亢進症やビタミンD欠乏症などの状態、または高齢者のホルモン産生の低下によって引き起こされる可能性があります。骨密度の低下の症状を伴ういくつかの病気には、骨粗鬆症やくる病があります。

骨吸収の増加と骨形成の減少を経験する人の中には宇宙飛行士もいます。無重力環境にいるため、宇宙飛行士は地上にいるときほど筋骨格系を酷使する必要がありません。ストレスがないため骨形成が減少し、骨吸収が増加するため、骨密度は全体的に減少します。^[14]

アルコールが骨密度(BMD)に与える影響はよく知られており、動物と人間の集団で十分に研究されています。直接的および間接的な経路を通じて、エタノールへの長期曝露は骨密度を低下させ、骨粗鬆症を促進することで骨折リスクを高めます。過度のアルコール摂取の間接的な影響は、成長ホルモン、性ステロイド、酸化ストレスを介して発生します。

成長ホルモンは成人の骨の成長とリモデリングの重要な調節因子であり、インスリン様成長因子I（IGF1）を介して骨芽細胞の分化を刺激する働きがあります。^[15]慢性アルコール依存症はIGF1のレベルを低下させ、GHの骨密度を高める能力を抑制します。^[15]

アルコール消費量の増加はテストステロンと血清エストラジオール濃度の低下と関連しており、その結果、破骨細胞の形成を促進するRANK（TNF受容体）タンパク質の活性化につながります。^{[16]エタノールが}NOX発現を誘導すると酸化ストレスが生じ、骨芽細胞でROSが生成され、最終的には細胞老化につながる可能性があります。^[17]慢性アルコール中毒の直接的な影響は、骨芽細胞、破骨細胞、骨細胞に明らかです。エタノールは骨芽細胞の活性と分化を抑制します。

同時に、アルコールは破骨細胞の活動に直接影響を及ぼします。その結果、骨吸収率が上昇し、骨のピット数とピット面積が増加するため、骨密度が低下します。^{[18] [19] [20]}研究では、生存可能な骨細胞（別の種類の骨細胞）は破骨細胞形成を阻害する可能性があるのに対し、アポトーシスを起こした骨細胞は破骨細胞刺激を誘導する傾向があることが示されています。アルコール曝露による骨細胞のアポトーシス刺激は、慢性的な飲酒者の骨密度低下を説明できる可能性があります。^{[20] [6]}

骨吸収は生理学的プロセスと病理学的プロセスの両方において不可欠な部分である。^[21]

病的な骨吸収は局所的な炎症によって引き起こされる限局性（局所的）なものであり、^[22]例えば外傷や感染では、成長因子、サイトカイン、プロスタグランジンなどの局所因子が活性化され、同時に骨吸収が引き起こされます。この骨吸収は、多くの代謝性骨格疾患、特に骨減少症や骨粗鬆症、内分泌疾患、リウマチ性疾患などの患者、および遺伝性疾患の患者でも観察されます。

生理的な骨吸収は骨機能の不可欠な部分であり、骨は骨組織の破壊と形成という2つのプロセスのおかげで絶えず成長しています。^[23]局所的には、歯小胞の移動に続いて顎骨組織の活発な吸収が起こると、歯の萌出に現れることがあります。古い骨の吸収と新しい骨の形成は、よく発達した骨格ではバランスが取れています。しかし、吸収は加齢とともにリモデリングプロセスで大きな役割を果たし始めます。歯科では、吸収を歯の構造の溶解または破壊と見なしています。これは炎症や象牙質またはセメント質の損失である可能性があります。

骨組織は活発な代謝を伴う動的なシステムです。^[24]骨組織のリモデリングまたは骨のリモデリングは、古い骨基質の除去と新しい骨基質への置き換えの連続的な連鎖です。^[25]これらのプロセスにより、子供の骨格は成長して伸びますが、小児期は骨組織の再吸収ではなく成長によって特徴付けられます。

• 骨のリモデリング
• 核因子κB