9000年人类骨迹衰老档案！年轻时的骨“底子”竟是老年保持硬骨头的关键！

导言

当一只恐龙在史前森林中悠然踱步时，它大概率不会想到，6700万年后，一群两脚兽通过查看它的骨骼，发现它的个头大小和长得快慢没有关系，而更多取决于它在一生中保持快速生长的时间[1]；

当阿拉斯加北部山脉的猛犸象来回迁徙时，它也不会想到，自己的生平经历会在17000年后，通过分析象牙中的同位素被还原[2]；

而在最近，横跨9000年时空的人类骨骼样本再次点亮了线索，递来了人类骨骼衰老的宝贵信息。原来，古人和今人的骨骼衰老模式如此相似，女性更易骨质疏松实则渊源已久[3]……

衰老时，骨头内部的自我补偿

上了年纪，老年人们似乎不约而同的有着一种集体的“自觉”——关注补钙，小到各式各样的钙片，大到去诊所打针，以期这样能预防骨质疏松，好让自己七八十岁后的骨头仍能不掉队。

但这显然还不够，了解自己的骨头，特别是当它变老时内部的变化同样重要：

拿长骨来说，长骨最外面是外骨膜，中间是坚硬的密质骨，两端是松质骨，最里面则是装着红骨髓或黄骨髓的骨髓腔，在髓腔表面又有内骨膜。通常，骨膜是负责“造骨头”的成骨细胞和“拆骨头”的破骨细胞的重要活动区域。

图注：长骨解剖结构图示

衰老时的长骨会发生一个明显变化：里面的骨髓腔逐渐扩大，伴随着骨质加速流失。当然这并不被动，我们的骨头会尝试在最外面的外骨膜长出一些新骨头（外骨膜骨沉积），来补偿这种损害，从而继续维持骨头的整体强度。

图注：外骨膜骨沉积机制有点像时间久了木梁内部会慢慢被虫子掏空，在外面包一层钢板能维持其承重能力的道理

在很多时候，这在一定程度上解释了为什么有的人存在骨质流失，但他的骨头依旧保持强劲的原因。不过，让人比较好奇的是，这种补偿效应有多大作用？是不是每个人都能靠此来维持骨骼的强度呢？

下面这份横跨9000年历史的人类骨骼样本研究，将给出其中的答案。

骨头越老越易“掉料”，外层“加固”能力竟有限？

此次研究中，科研人员分析了将近2000具欧洲全新世成人的骨骼，包括他们的肱骨（上臂骨）、股骨（大腿骨）和胫骨（小腿骨），这些人的生存年代从新石器时代（约7300年前）一直覆盖到了20世纪中叶（约1950年），无论从样本量还是时间跨度上都堪称史无前例。

图注：我们的星球现在正处于全新世，它始于大约12000年前[4]

研究重点聚焦于衰老时，人类皮质骨（即骨头外层坚硬的密致骨）流失和骨干强度的具体变化。为此，他们围绕相关指标（详见下表）进行了细致的观察。

图注：研究主要观察指标

话不多说，接下来，直接上结果：

全新世骨骼样本显示，随着年龄增长，人类普遍存在皮质骨流失情况。女性情况更严重，手臂骨（肱骨）比腿骨（股骨、胫骨）更严重。大约在45岁后，女性开始出现显著的皮质骨流失，男性则在55岁后才明显下降，但他们的手臂骨可能会提前到45岁左右。

图注：男女各部位骨头的皮质骨流失情况（横轴表示不同的年龄阶段）及不同年龄组间的比较（方格颜色越深，组间差异越显著）

研究人员指出，皮质骨流失很可能受到了骨内膜吸收活动的驱动。因为骨髓腔面积也随着年龄逐渐变大，而女性“再胜一筹”，特别是40岁后，女性上臂骨和小腿骨的骨髓腔面积增大十分显著，提示此时内骨膜中破骨细胞可能过度活跃，从而导致了骨吸收活动的增强。

图注：男女各骨头的骨髓腔面积随年龄变大，女性更加明显

当骨头在变“脆”的路上一去不返时，按理说，外骨膜骨沉积的补偿效应应该已经启动（相对总截面积指标变大）在进行补偿了。

实际观察显示，这些人的手臂骨和小腿骨的相对总截面积随年龄的变化其实并不显著（外骨膜几乎没有新骨生长），大腿骨的相对总截面积仅表现出轻微、有限的增大。

也就是说，当衰老时，外骨膜骨沉积的补偿作用其实比我们想象的要有限得多。

图注：男女各骨头的外骨膜骨沉积情况和相对骨强度情况

在全局不利的情况下，整体骨强度竟没有随年龄增长而出现显著的变化：女性上臂骨和小腿骨的强度随年龄下降，但大腿骨强度保持的还不错，男性骨头的强度则几乎没怎么变。

研究人员指出，除了个体差异和环境的影响（如斯堪的纳维亚石器时代的男性，他们的股骨补偿能力比较强），骨强度可能更依赖于人类早期骨骼发育的基础：

如果个体在青春期或少年期形成了较大的骨骼横截面积，成年后即使骨质在减少，他们骨骼强度仍能较好的维持。

图注：难怪青春期是骨骼发育的关键期

为时未晚，抗骨骼衰老正当时

对于一群生于公元前7300年至公元20世纪初、普遍经历着农耕、狩猎等体力劳动的先民来说，因为在青年时期就可能拥有着较大的骨量和截面积，所以才在老年时能保持上述结果中较稳定的骨强度。但对现代人来说，结果还真不好说。

图注：生活在更远时期的尼安德特人的骨架与现代人类的比较

所以，让人比较担忧的是，这项研究在一定程度上否定了成年后外骨膜骨沉积的代偿作用，那如果成年后骨骼强度更多与青年时期骨骼发育的“底子”有关，是不是意味着成年后，我们再怎么想办法去提高骨骼强度其实都是一种“亡羊补牢”？

答案是否定的。

研究中指出，即使是少量的外骨膜沉积也会产生比较大的生物力学影响。这是因为外骨膜沉积的位置离骨骼生物力学中性轴更远，杠杆效应显著，微小增加便可显著提升骨骼抗弯曲或扭转的能力。所以，尽管外骨膜补偿效应有限，其作用却仍不容忽视。

整体来看，不同时期人类骨骼衰老具有相似的模式。在青春期、骨骼生长的黄金期全力“开源”（如注重营养、运动来增加骨量）很重要，在骨骼衰老后期，激发有限的外骨膜补偿效应、努力“节流”（如减缓骨质流失）同样重要。

目前，针对骨骼代谢中特定信号通路的靶向治疗药物正成为新的研究趋势。这些药物旨在通过促进骨形成或抑制骨吸收来增加骨密度。如硬骨抑素（一种骨细胞分泌的、抑制骨形成的蛋白）抑制剂Apc001，它能激活被阻断的Wnt信号通路，有效促进骨骼形成[5]。

图注：香港浸会大学开发Apc001，以治疗骨质疏松症和成骨不全症

此外，北欧健走运动在研究中也被特别推荐。

通常我们的骨骼遵循着“用进废退”的沃尔夫定律。即当骨骼长期受到机械刺激时，会改变自己的形态和强度[6]，如格斗运动员，长期的拳击、踢击、摔投等高冲击训练，使他们的骨密度更大，骨头也更加结实。类似地，长跑对男性胫骨外骨膜骨沉积也表现出促进作用[7]。

而北欧健走，在行走的同时能通过手杖推撑动作显著增加个体上肢骨骼的受力，从而延缓其上臂骨等更容易随年龄衰退部位的骨质流失，比日常的步行（手臂缺少负荷刺激）能更加全面、更大规模地促进骨骼健康。

图注：任何年龄、性别或身体状况都可以尝试进行北欧式健走

当然，各式各样的骨骼健康监测设备[8,9]和间充质干细胞移植[10]等新技术也在不断涌现。尽管人类骨骼的衰老遵循着穿越万古的固有节律，但生于当世的我们，的确是有幸站在了一个有望更早洞察、精准干预的好时候！

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参考文献

[1]https://www.nsf.gov/news/dinosaur-body-size-evolved-through-different#image-caption-credit-block.

[2]https://www.wired.com/story/a-mammoth-tusk-reveals-a-woolly-and-unprecedented-tale/.

[3]Vladimír Sládek et al. ,Bone health: Age-related changes in diaphyseal structural properties among European Holocene humans during the last 9000 years.Sci. Adv.11,eadx7981(2025).

[4]https://en.meteorologiaenred.com/holocene.html.

[5]https://www.hkbu.edu.hk/zh_cn/whats-new/discover-hkbu/2022/dec-2022/new-aptamer-drug-for-bone-anabolic-therapies-gives-hope-to-treatment-for-osteoporosis.html.

[6]Ruff, C., Holt, B., & Trinkaus, E. (2006). Who's afraid of the big bad Wolff?: "Wolff's law" and bone functional adaptation. American journal of physical anthropology, 129(4), 484-498.

[7]Feldman, S., Capozza, R. F., Mortarino, P. A., Reina, P. S., Ferretti, J. L., Rittweger, J., & Cointry, G. R. (2012). Site and sex effects on tibia structure in distance runners and untrained people. Medicine and science in sports and exercise, 44(8), 1580-1588.

[8]https://newatlas.com/medical/bone-bonded-osseosurface-electronics-health-monitoring/.

[9]https://www.medscape.com/viewarticle/fda-approves-vibrating-belt-help-women-osteopenia-keep-bone-2024a10001u2?ecd=wnl_tp10_daily_240126_MSCPEDIT_etid6268772&uac=371866BX&impID=6268772.

[10]Iaquinta, M. R., Mazzoni, E., Bononi, I., Rotondo, J. C., Mazziotta, C., Montesi, M., Sprio, S., Tampieri, A., Tognon, M., & Martini, F. (2019). Adult Stem Cells for Bone Regeneration and Repair. Frontiers in cell and developmental biology, 7, 268.