115年:營養膳療(2)

有關骨骼成長作用(bone modeling)的敘述,下列何者正確?

A成骨作用(bone formation)和蝕骨作用(bone resorption)間有偶合(coupling)機制
B僅發生於嬰兒至兒童時期
C可修復受損的老舊骨質
D可受體能活動刺激

詳細解析

本題觀念

骨骼成長作用(bone modeling)和骨骼重塑(bone remodeling)是兩種不同的骨骼代謝過程,考試常考兩者的區分。Bone modeling 是骨骼改變形狀和大小的過程,成骨細胞和蝕骨細胞各自獨立運作在不同的骨表面,不需要互相配合;而 bone remodeling 則是在同一位置先蝕骨再成骨的「偶合」循環,目的是修復微損傷和更新老舊骨質。本題的關鍵在於區分這兩種過程的特性。

選項分析

  • A. 成骨作用和蝕骨作用間有偶合(coupling)機制:錯誤。偶合機制是 bone remodeling 的特徵,指蝕骨細胞吸收骨質後,會釋放偶合因子來召集成骨細胞到同一位置進行新骨形成。Bone modeling 中,成骨和蝕骨是「不偶合」(uncoupled)的,各自獨立發生在不同的骨表面,用來改變骨骼的整體外形。

  • B. 僅發生於嬰兒至兒童時期:錯誤。Bone modeling 在嬰兒到青少年時期確實最活躍,但並非只限於此階段。成年後,骨骼仍然可以因應機械力刺激而進行 modeling 反應,例如長期運動者的骨膜會持續有新骨形成,使骨骼結構適應力學需求。

  • C. 可修復受損的老舊骨質:錯誤。修復受損和老舊骨質是 bone remodeling 的功能。Remodeling 透過偶合的蝕骨—成骨循環,移除累積微裂痕的老舊骨質並替換成新骨。Modeling 的功能則是改變骨骼的形狀與大小,例如讓長骨增粗、建立骨髓腔等。

  • D. 可受體能活動刺激:正確,為本題答案。

答案解析

答案為 D。骨骼成長作用(bone modeling)的主要驅動力是機械力負荷,也就是日常體能活動對骨骼產生的應變(strain)。這符合 Frost 提出的力學恆定模型(Mechanostat):當骨骼承受的應變超過一定門檻值時,會啟動 modeling 反應來增加骨量或改變骨結構,以適應力學環境。這就是為什麼規律運動,尤其是負重運動和衝擊性運動,能有效促進骨骼生長和維持骨密度。

核心知識點

  • Bone modeling(成長作用):改變骨骼形狀與大小,成骨和蝕骨不偶合、獨立運作
  • Bone remodeling(重塑作用):修復微損傷和更新老舊骨質,成骨和蝕骨偶合進行
  • Modeling 終生都可發生,體能活動(機械力刺激)是最重要的驅動因子
  • Mechanostat 理論:骨骼會根據承受的力學應變來調整自身結構

參考資料

  • Bone Bioengineering Laboratory, Columbia University. Differentiating modeling and remodeling events using patterns of formation/resorption.
  • Physical Activity as a Strategy to Reduce the Risk of Osteoporosis and Fragility Fractures. Int J Endocrinol. 2013;2013:295247.
  • Osteoporosis Therapy: Bone Modeling during Growth and Aging. Curr Osteoporos Rep. 2017;15(1):42-47.
  • Coupling between Resorption and Formation in Cancellous bone Remodeling. Front Endocrinol. 2015;6:83.