综述：支链氨基酸在骨骼健康中的作用：从分子机制到治疗潜力

本综述系统阐述了支链氨基酸（BCAAs）通过调控mTOR、AMPK等关键信号通路，在骨代谢平衡中的双重角色（促进成骨、抑制破骨），为骨质疏松等骨骼疾病的营养干预提供了新颖的分子视角和治疗策略，具有重要的理论价值和临床转化潜力。

　　

生物功能与代谢基础

支链氨基酸（BCAAs），包括亮氨酸（Leucine）、异亮氨酸（Isoleucine）和缬氨酸（Valine），是哺乳动物无法自身合成的必需氨基酸，必须从膳食中获取。它们不仅是蛋白质合成的基石，更是细胞能量代谢、信号转导的关键调节因子。BCAAs在体内经由BCAT（支链氨基酸转氨酶）和BCKDH（支链α-酮酸脱氢酶复合体）等酶催化代谢，产生α-酮酸等中间产物，进而进入三羧酸（TCA）循环产能，或作为前体参与多种生物合成过程。

骨骼代谢的精密调控

骨骼是一个动态活跃的组织，其稳态维系于成骨细胞介导的骨形成与破骨细胞介导的骨吸收之间的精细平衡。成骨细胞分化由RUNX2等核心转录因子主导，受Wnt/β-联蛋白（Wnt/β-catenin）、BMP（骨形态发生蛋白）等信号通路严密调控。破骨细胞的活化则依赖于RANKL/RANK/OPG信号轴，其中NFATc1是调控其分化和功能的核心转录因子。此外，系统性因素（如激素、营养状态）与局部微环境（如炎症因子）共同构成了复杂的骨代谢调控网络。

BCAAs与骨骼的关联证据

近年研究逐渐揭示了BCAAs与骨骼健康的内在联系。细胞实验表明，亮氨酸能显著激活mTORC1信号通路，进而促进成骨细胞标志物（如RUNX2、Osterix）表达、碱性磷酸酶（ALP）活性提升及基质矿化，该效应可被mTOR抑制剂雷帕霉素（Rapamycin）所阻断。动物研究进一步发现，抑制关键代谢酶BCAT1可有效抑制破骨细胞成熟与骨侵蚀。临床观察性研究显示，血清BCAAs水平（尤其是亮氨酸）与骨密度（BMD）呈正相关，较高水平可能降低椎体骨折风险。部分干预性研究提示，BCAA补充结合运动可能改善老年人肌肉功能，间接有益于骨骼健康。

作用机制探秘

BCAAs影响骨代谢的分子机制复杂且多维：

1. 1.
   mTOR通路：作为核心营养感受器，亮氨酸激活mTORC1，通过下游效应分子S6K1、4EBP1等促进成骨细胞蛋白质合成、增殖与分化。
2. 2.
   AMPK通路：BCAAs代谢产物可通过影响NAD⁺/NADH比率等激活AMPK，该通路在能量应激时能抑制破骨细胞生成，并与SIRT1/PGC-1α等协同调节细胞代谢与存活。
3. 3.
   氧化应激调节：BCAAs能增强超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）等抗氧化酶活性，降低细胞内活性氧（ROS）水平，从而抑制RANKL诱导的破骨细胞过度活化。
4. 4.
   炎症微环境调控：在特定条件下，BCAAs可抑制TLR4/NF-κB等炎症信号通路，减少肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）等促炎因子产生，并可能影响免疫细胞（如T细胞、巨噬细胞）功能，间接改善骨代谢环境。

临床意义与展望

基于上述机制，BCAAs在预防和治疗骨质疏松、促进肌肉-骨骼协同康复方面展现出潜在应用价值。它们可能作为营养补充策略，与现有抗骨质疏松药物（如双膦酸盐、地舒单抗）形成互补。然而，BCAAs作用呈现“双刃剑”特性，在肥胖、糖尿病等代谢紊乱状态下，其代谢异常可能对骨骼产生不利影响。因此，未来研究需致力于：利用基因编辑动物模型阐明组织特异性机制；开展大规模、长周期随机对照试验验证临床效益；结合代谢组学、肠道菌群等多组学数据，构建精准营养干预模型，为实现个体化骨骼健康管理提供坚实依据。