补钙别忘了补锌，锌对骨骼健康的重要作用

补钙别忘了补锌，锌对骨骼健康的重要作用

骨骼健康是人体健康的重要组成部分，而补钙作为维持骨骼健康的主要方式被人们广泛认知。然而，除了钙之外，另一种微量元素——锌，也在骨骼健康中发挥着重要作用。本文将为您详细介绍锌在骨骼健康中的具体作用及其相关应用。

越来越多的研究表明，锌在骨组织的正常发育和主要的内稳态中起着重要的作用。

锌不仅是骨组织的一个组成部分，而且还参与胶原蛋白基质的合成、矿化和骨转换。

在一个体重70公斤的成年人体内，锌的储存量为2~2.5 g，主要以金属硫蛋白的化合物形式存在。

这种元素的50%存在于肌肉中，30%存在于骨组织中，20%存在于其他组织（包括睾丸、肝脏、大脑和血浆）中。

锌在骨健康中的作用

锌广泛参与骨骼的形成、矿化、维持和修复过程，是骨组织代谢和骨骼系统正常运作中最重要的营养素。

骨中的锌和其他组织中的锌一样，是许多酶的组成部分，但它也存在于矿物质部分，主要存在于骨磷灰石中。

1. 促进成骨细胞分化与骨形成

锌通过激活Runt相关转录因子2（Runx2）等基因表达，促进成骨细胞的分化，从而增强骨形成。

锌能够刺激成骨细胞的增殖、碱性磷酸酶（ALP）活性和胶原蛋白合成，这些过程对于骨基质的形成至关重要。

• Osterix（成骨细胞特异性转录因子）负责成骨细胞前分化，Osterix可增强ZIP1的表达，从而产生一系列反馈回路，诱导锌流入、成骨分化和骨磷灰石形成。
• 锌离子作为碱性磷酸酶（ALP）和胶原酶的辅助因子，参与骨组织代谢。ALP是一种金属酶，其活性中心含有1个镁离子和2个锌离子。它的作用是裂解焦磷酸盐、磷酸乙醇胺和磷酸吡哆醛等化合物中的磷酸酯键，从而将磷酸盐离子释放到骨基质中，并刺激其矿化。
• 锌与IGF1或TGF-β1协同作用，在刺激骨生长方面发挥生理作用。它可能部分与酪氨酸激酶和酪氨酸磷酸酶相互作用，参与细胞中IGF1信号传导机制。

2. 抑制破骨细胞活性与骨吸收

具体而言，锌可以通过抑制Ca²⁺-钙调素-NFATc1信号通路，减少破骨细胞的形成，并通过RANKL/RANK/OPG通路调节骨重塑，从而降低骨吸收。

3. 影响柠檬酸盐沉淀，促进骨矿化

锌离子还有另一种成骨活性，即锌影响骨磷灰石中柠檬酸盐的沉淀和沉积。

柠檬酸盐是骨性磷灰石的组成部分。柠檬酸盐可以通过稳定磷酸钙的液体前体和增强其渗透到胶原纤维中来促进骨矿化。

4. 促进骨折愈合与骨再生

锌在骨折愈合和骨再生中扮演重要角色。

适量的锌离子可以促进血管生成，增强成骨微环境的构建，从而支持骨折愈合和骨再生。

此外，锌还被用于生物材料中，如生物活性玻璃和聚乳酸-羟基乙酸共聚物，以增强骨组织再生。

锌在生物材料中的应用

1. 抗菌活性

锌，除了在人体内的生理作用外，以离子和纳米颗粒形式（特别是氧化锌和硫化锌形式）具有显著的抗菌活性。

它对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有选择性毒性。ZnO和ZnS纳米粒子在pH变化和生长因子的影响下，向细菌细胞或肿瘤病变移动并聚集。

由于与细菌细胞壁直接接触，细胞膜的完整性被破坏，纳米颗粒穿透细胞并释放Zn2+离子，形成活性氧（ROS），在细菌细胞中诱导氧化应激，最初导致细胞生长抑制，然后导致细胞死亡。

氧化锌纳米颗粒（ZnO NP）是目前应用最广泛的具有杀菌活性的无机材料之一。

由于使用安全性高，它们可以在消毒剂，牙科材料，化妆品和药物制剂中找到。

2. 促进骨再生和修复

锌掺杂的羟基磷灰石（HAP）纳米材料能够显著提高骨髓间充质干细胞（BMSCs）的增殖和成骨分化能力，并且锌离子可以抑制破骨细胞的形成，从而减少骨吸收，增强骨再生能力。

3. 血管生成和组织工程

研究发现，锌离子的释放能够诱导血管生成，这对于骨再生至关重要。此外，锌基生物材料如羟基磷灰石和生物活性玻璃等已被用于骨组织工程支架。

锌的剂量与骨健康

锌的适宜摄入量对于骨骼健康至关重要。锌不足会导致骨质疏松、骨脆性增加等问题，而过量摄入锌可能引起骨质增生或硬化。

《中国居民膳食营养素参考摄入量（2023版）》建议如下：

锌与其他营养素的协同作用

锌与其他营养素如钙、镁、维生素D等协同作用，共同支持骨骼健康。

• 镁：帮助钙在体内正确运输和沉积及参与维生素D转化。
• 锌：促进成骨细胞活性和抑制破骨细胞活性来增强钙的吸收和利用。

小结

锌在骨骼组织健康和再生中具有多方面的功能，包括促进骨形成、抑制骨吸收、调节信号通路等；由于锌促进骨组织再生的特性以及抗菌活性，它已经被用于骨替代品和植入生物材料，并取得了成功的结果。

然而，锌的作用并非单一方向的。锌的缺乏会导致骨质变薄、脆弱，增加骨吸收，而过量摄入锌则可能引发骨质增生或硬化。

因此，锌的使用仍需注意剂量控制，以避免潜在的毒性风险。

1. Magda Molenda and Joanna Kolmas.The Role of Zinc in Bone Tissue Health and Regeneration—a Review. Biological Trace Element Research (2023) 201:5640–5651。

2. J. Patrick O’Connor,et al.Zinc as a Therapeutic Agent in Bone Regeneration.Materials 2020, 13, 2211; doi:10.3390/ma13102211。

以上内容不用于治疗、诊断、治愈或预防任何疾病。