综述:低温暴露对人类骨骼健康指标的影响:一项综述性研究

时间:2026年1月24日
来源:Journal of Thermal Biology

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冷暴露可能抑制骨吸收(β-CTX降低)但对骨形成(P1NP、osteocalcin)无显著影响,存在激素调节(TSH、PTH、T3)矛盾效应,现有证据不足以明确其作用。

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R. Allan|H.T. Hurst|B. Akin|N. Liles|J. Dickson|J. Knill-Jones|J. Sinclair|S. Dillon|S.J. Hesketh|C. Mawhinney
健康、社会工作和体育学院

摘要

背景

对生活在寒冷地区的人们的研究表明,他们的骨密度(BMD)较低,且与年龄相关的骨质流失更为严重。虽然寒冷环境常被用于缓解疼痛,但长期暴露于寒冷环境中可能会无意中加剧原本想要治疗的症状。

目的

评估寒冷环境对骨骼健康指标影响的相关人类研究证据。

方法

本综述遵循了系统评价和荟萃分析的优先报告项目扩展指南(PRISMA-ScR)。通过OVID(MEDLINE、EMBASE)、Elsevier(ScienceDirect、Scopus)和PubMED数据库,使用关键词(“低温”或“冷冻疗法”或“水疗”或“寒冷应激”)以及(“骨基质”或“骨密度”或“骨形成”或“骨重塑”或“成骨”)进行搜索。纳入标准包括:(1)人体暴露于寒冷环境;(2)测量骨骼健康或代谢标志物;(3)原始研究或病例报告。

结果

搜索共找到2372篇论文,经过筛选后最终纳入13篇。使用的冷却方法主要有:冷空气(n=6)、冷却背心(n=4)、在寒冷房间中睡眠(n=1)、β3激动剂结合冷却垫(n=1)和冰水游泳(n=3)。研究显示,冷冻疗法后骨密度有所增加,并且与棕色脂肪组织呈正相关。部分论文指出,促进成骨细胞分化的因素(如鸢尾素、胰岛素样生长因子-1 [IGF-1]、Meteorin样蛋白 [METRNL])具有中性或积极的作用,但这些因素并未直接转化为骨形成的改善(如前胶原蛋白1 N端前肽 [P1NP]、骨钙素)。

结论

寒冷环境可能抑制骨吸收机制(如1型胶原的β异构化C端肽 [β-CTX]),但对其他机制(如核因子κ受体激活剂 [RANK]、RANK配体 [RANKL]、白细胞介素-6 [IL-6])的影响不明确。骨重塑的激素标志物(如促甲状腺激素 [TSH]、甲状旁腺激素 [PTH]、三碘甲状腺原氨酸 [T3])也显示出不同的效果。因此,现有数据不足以得出明确结论。

引言

慢性代谢性骨病(如骨质疏松症)的特点是骨量减少、骨组织退化以及骨微结构破坏。这些变化会降低骨骼强度,增加骨折风险(Sozen等人,2017年),并导致发病率和死亡率上升、生活质量下降以及残疾调整寿命缩短。除了临床后果外,骨病和虚弱还给全球医疗系统带来了巨大的经济负担(Reginster & Burlet,2006年)。仅在欧盟,骨质疏松症的经济成本估计就高达370亿欧元(Hernlund等人,2013年)。
鉴于这些疾病常伴有慢性疼痛和功能受限,非药物策略常被用于症状管理。其中,寒冷环境因其镇痛作用而被长期使用,包括其能够降低感觉神经元中的神经传导速度(Herrera等人,2010年;2011年)。特别是冷水浸泡在缓解感觉疼痛方面似乎比冰袋敷敷或冰按摩更有效(Herrera等人,2011年)。公共卫生机构如英国国家医疗服务体系(NHS)和皇家骨质疏松症协会也建议寒冷环境有助于缓解骨质疏松症引起的疼痛。
尽管有推荐使用寒冷环境来缓解疼痛,但新的证据表明它可能对骨骼健康产生不利影响。对生活在寒冷地区的人们的研究表明,他们的皮质厚度和骨密度(BMD)降低,且与年龄相关的骨质流失加速(Robbins等人,2018年),这表明长期暴露于寒冷环境可能是导致骨骼健康状况不佳的潜在因素。动物模型的研究结果也支持这一观点:在寒冷环境中饲养的啮齿动物四肢长度明显且永久性地较短(Serrat,2013年)。寒冷温度还与血清25(OH)D水平下降有关(Sliwicka等人,2020年)。维生素D水平的下降会损害肠道对钙的吸收,从而导致骨骼中的钙释放增加,进而降低骨密度(Xue & Fleet,2009年)。这表明寒冷环境可能通过改变钙-维生素D的平衡进一步加剧骨质疏松症等骨病的症状。此外,动物模型数据显示,交感神经系统(SNS)的长期激活会通过β2-肾上腺素受体促进骨丢失,而缺乏β2-肾上腺素受体的小鼠则受到保护(Bonnet等人,2008年;Kajimura等人,2011年)。因此,有观点认为寒冷环境可能通过SNS介导的途径导致人类骨丢失(Robbins等人,2018年)。
我们之前在人类中观察到,运动后的冷水浸泡会增加全身SNS活性,表现为正常去甲肾上腺素水平升高,恢复到基线水平的速度较未浸泡组慢(Allan等人,2017年;2019年)。然而,这种增强的SNS反应对骨骼健康和密度指标的影响尚未确定。尽管寒冷环境常被用于缓解与骨骼相关疾病的慢性疼痛,但目前尚不清楚长期使用这种技术是否会无意中加剧这些症状。鉴于骨质疏松症等骨病的全球普遍性及其相关的临床和社会经济负担,评估寒冷环境对骨骼健康指标的影响在临床和实际应用上都非常重要。
因此,本综述的目的是评估现有关于寒冷环境对骨骼健康指标影响的人类研究证据,以识别文献中的空白并指导未来的研究方向。

方法部分

方法

根据Tricco等人(2018年)制定的系统评价和荟萃分析优先报告项目扩展指南(PRISMA-ScR),于2024年9月9日在Open Science Framework平台上进行了系统搜索(https://doi.org/10.17605/OSF.IO/EGCB2)。2024年9月对在线数据库(OVID(MEDLINE、EMBASE)、Elsevier(ScienceDirect、Scopus)、PubMed(central & PUBMED)进行了全面搜索,以查找相关文献。

结果

共评估了2372篇论文的适用性。经过标题和摘要筛选后,删除了重复文献(n=314篇),剩余2058篇论文符合筛选标准,其中30篇因潜在相关性被选中进行全文审查。根据纳入标准和对研究问题的符合程度,对这30篇论文的全文进行了评估。有19篇论文因不符合纳入标准而被排除,最终剩余11篇。

讨论

本综述旨在探讨寒冷环境对人类骨骼健康指标的影响。虽然寒冷环境对骨骼生理的影响在动物和细胞模型中已经得到较为充分的研究,但这是首次尝试系统地总结人类相关证据。
本综述中包含的大多数研究采用了极端寒冷环境,主要是通过-110°C的全身冷冻疗法。

结论

现有证据并不支持寒冷环境对骨骼有明显的促进作用。虽然某些研究表明寒冷环境可以增强成骨细胞的分化,但这并未转化为成骨细胞活性的增加。然而,有证据表明,冷却可能通过抑制或中断某些骨吸收过程而对骨骼健康产生积极影响。需要进一步的研究来明确寒冷环境的直接效应。

作者贡献声明

Naomi Liles:撰写初稿、方法学设计、数据管理、概念构建。Ben Akin:撰写初稿、数据分析、数据管理。Joseph Knill-Jones:撰写初稿、数据可视化、数据分析、概念构建。Joshua Dickson:项目管理、方法学设计、数据管理、概念构建。Stephanie Dillon:审稿与编辑、数据可视化、验证。

未引用的参考文献

Bredella等人,2014年;Dugué和Leppänen,2000年;Farr等人,2013年;Kovaničová等人,2020年;Motyl等人,2013年;Motyl和Rosen,2011年;Śliwicka等人,2020年;Sözen等人,2017年;Straburzyńska-Lupa等人,2021年。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

资助

无。

竞争利益声明

作者声明没有利益冲突。

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