锶是人体必须的微量元素之一，锶元素总量的 99％存在于骨中，0.7％可以溶解于细胞外液中。骨锶与血锶不断进行交换，使其处于动态平衡之中。锶能促进骨骼生长发育，维持人体正常生理功能，预防和治疗骨质疏松，防治冠心病和高血压等心血管疾病、促进细胞发育，预防龋齿，缓解糖尿病等。了解锶在人体内的作用机制更加能充分的解释说明锶在人体内起到的重要作用。
一、锶在人体骨骼中的作用机制
在胚胎发育早期，人体即开始形成骨组织。在骨组织形成过程中，成骨细胞先合成骨胶纤维和有机骨基质，内含唾液蛋白、硫酸软骨素、类脂等。因尚无骨盐沉积，故称类骨质。类骨质逐渐将成骨细胞包埋，埋入类骨质中的成骨细胞则成为骨细胞。类骨质形成后不久即有钙盐沉积。钙盐在类骨质的沉积称为类骨质的钙化。此种钙盐由钙、磷酸根和羟基结合而成，称为羟基磷灰石（HAP）。类骨质一经钙化便成为骨组织。随后在新形成的骨组织表面又有新的成骨细胞继续形成类骨质，并有钙盐沉积钙化，如此不断地进行，使胚胎时期和出生后生长发育时期的骨组织不断形成生长。
在骨组织的发生和生长过程中，既有骨组织的形成，同时也有骨组织的重吸收。骨在不断增大时，尚需变形以适应胚胎时期其他器官的发育，因此既有的骨组织需要通过再吸收以适应新环境的要求。参与吸收过程的细胞是破骨细胞。骨组织被吸收的浅凹，是由破骨细胞侵蚀溶解骨组织所造成的。成骨细胞的骨形成与破骨细胞的骨重吸收是骨组织发生以及生长发育过程中不可缺少的两个方面，通过二者相辅相成不可分割的活动完成骨的成形和改建。成年后这两方面的活动仍缓慢持续终生。在完成骨改建的过程中，若因某种原因出现二者活动不协调，就会造成骨的异常和病变。锶在人体骨胳中的作用机制锶在骨形成及骨吸收方面的作用主要体现在三个方面：
1.促进成骨细胞的复制，利于骨形成
锶能对成骨细胞的生成和活性产生积极影响，如增强成骨前体细胞的增殖，增加骨髓间充质来源的骨祖细胞和成骨细胞的 ALP、I 型胶原、BSP 和 OCN 等成骨细胞标记物的表达。增加体外实验中钙结节的形成等。另外，锶还能降低成骨细胞的凋亡率，延长其寿命。在人成骨细胞的原代培养中，锶能够促进成骨细胞最终分化为骨细胞；这是因为锶增加了硬化蛋白的表达，而硬化蛋白通常被认为是成骨细胞分化的标志物。
2.促进类骨质钙化，增强骨质强度
锶还是一种和骨抗压强度有关的金属元素。一方面，在骨组织形成过程中，类骨质的钙化主要是钙盐羟基磷灰石的沉积，而锶能取代钙化组织骨骼和牙齿羟基磷灰石晶体中少量的钙，锶元素的适量掺入可以提高骨质的机械性能，在硬度方面的提高更为明显，这可能是由于少量锶元素的置换，在一定程度上减少了晶格缺陷，使原子间的排列更加紧密，起到了一种化学强化的作用，给了这些组织额外的强度，从而改善了骨的机械强度。另一方面，锶还能促进骨骼对钙的吸收，从而促进钙盐沉积、骨组织生成。
大量临床前研究表明，抑制骨吸收是锶发挥抗骨质疏松作用的方式之一。研究发现，锶能够减少破骨细胞功能性标记物的表达，通过分裂细胞骨架抑制其骨吸收功能，还能诱导破骨细胞的凋亡。总之，锶是通过对破骨细胞的分化、活性和凋亡的作用来减少破骨细胞的形成和骨吸收功能的。作用机制如下。第一个机制是调控对破骨细胞分化起关键作用的 OPG 和 RANKL 的表达。成骨细胞及其前体细胞均表达RANKL，它能够与破骨细胞前体细胞表面的 RANK 结合，激活破骨细胞的胞内信号传导，最终促进破骨细胞的分化；成骨细胞及其前体细胞同时还表达 OPG，它是阻止 RANKL 和其受体 RANK 结合的诱饵受体，从而抑制破骨细胞的分化。体外实验发现，锶能够促进成骨细胞表达 OPG 而抑制其表达 RANKL，这种高表达 OPG 而低表达RANKL 的成骨细胞可能是锶抑制破骨细胞分化的重要机制[47]。
锶调控破骨细胞活性和生命周期的另一个机制可能是对钙感受性受体(CaSR)的激活。这种由 7 次跨膜蛋白组成的细胞外受体 CaSR 是破骨细胞、成骨细胞以及骨细胞所表达的 G 蛋白偶联受体(GPCR)家族的成员。研究表明，CaSR 是成骨细胞和破骨细胞形成过程中共同存在的生理性调节受体。在非骨组织相关的细胞中，锶可以通过三羟甲基氨基甲烷磷酸肌醇(InsP3)受体以及磷脂酶 c(PLC)的活性调控细胞内的钙离子水平；锶可以导致 GPCR 的激活引发的 InsP3 应答，这提示锶可以活化 PLC。有证据表明，破骨细胞及其前体细胞表达甲状旁腺激素的 CaSR，而且这一受体与锶诱导的破骨细胞凋亡增加有关。
二、锶与骨质疏松症
锶是骨骼的重要组成部分，它能促进骨骼的发育和类骨质的形成，并有调节钙代谢的作用。随着世界范围内老龄人口的不断增加，骨质疏松症已经成为严重危害中老年人健康的常见病、多发病。骨质疏松症患者不仅易于发生骨折，他们在接受牙种植、人工关节置换等治疗时，还经常存在生物植入材料骨整合不佳、甚至松动脱落的问题，严重限制了中老年患者生活质量的提高。
30 岁之前，人体的骨量通常在不断地增加，达到值之后便开始逐渐丢失。人体的骨组织终生都处于持续的改建过程中，骨改建包括破骨细胞移除矿化的骨组织以及随后的成骨细胞形成骨基质并进行矿化。骨改建能够调整骨的显微结构，使之适应力学的作用；能够修复骨的微结构损伤，避免受损陈旧骨的累积。在正常的骨改建环境中，骨吸收和新骨形成紧密联系并保持骨量的稳定；而在绝经后妇女或老年人体内，骨转化率升高导致破骨细胞吸收后的空间不能被新生骨组织完全充填，从而导致骨密度降低、皮质骨变薄及孔隙增加、骨小梁变细继而连接性破坏；所有这些变化最终导致骨组织的强度下降和脆性增加而易于发生骨折。骨质疏松端症骨的形态。
以欧洲第 35 届钙化组织会议的引文为例总结锶对骨质疏松治疗的作用：雷纳酸锶可减少绝经后妇女的脊椎骨折和非脊椎骨折。以前的研究已经表明，雷尼酸锶[67]能增加骨形成，减少骨吸收。此外，锶是钙敏感受体(CaSR)的激动剂，钙敏感受体参与了雷纳酸锶诱导的成骨细胞复制和破骨细胞凋亡的增加。我们以前曾证明，雷纳特锶能诱导人成骨细胞(HOBS)的复制和分化，并增加其在应激条件下的存活。在本研究中，在本研究中，我们研究了雷纳酸锶对成骨细胞来源的破骨信号的影响，并推测这些作用可能是由 CaSR 介导的。短至 24h 后，锶可使 OPG 基因表达量增加 1.9 倍，同时，雷纳酸锶处理后，RANKL 的表达下降了 75%。综上所述，雷纳金酸锶能促进成骨细胞产生 OPG，同时降低成骨细胞表面 RANKL 的生成，从而间接抑制破骨细胞的发生。以往的研究表明，CaSR 参与了由雷纳酸锶诱导的成骨细胞复制和破骨细胞凋亡的增加。结果表明，人成骨细胞表面的 CaSR 参与了 OPG 引起的骨吸收增加，这一结果进一步证实了 CaSR 在骨形成和骨吸收中的解离作用。
原文：Strontium ranelate reduces vertebral and non-vertebral fractures inpost-menopausal women. Previous studieshave shown that strontium ranelate increases bone formation and decreases bone resorption.Moreover, strontium is an agonist of the calcium-sensing receptor(CaSR), a receptor involved in the strontium ranelate-induced increase in osteoblast replication and osteoclast apoptosis. We
previously showed that strontium ranelate induced replication and differentiation,as well as increasing the survival of primary human osteoblasts (HOBs) subject to stress. In the current study, we inves-tigated the effects of strontium ranelate on osteoblast-derived osteoclastogenic signals and hypothesized that these effects could be mediated by the CaSR. After treatments as short as 24 h,strontium ranelate dose-dependently increased OPG mRNA expression (qRT-PCR), up to 1.9-fold with 2 mM strontium ranelate (p 0.001). This effect was con?rmed by a strong up-regulation of the secretion of OPG(ELISA) with 1 and 2 mM strontium ranelate (p 0.001). In parallel,RANKL mRNA expression decreased by 75% after treatment with strontium ranelate (0.1, 1 and 2 mM, p 0.01, p 0.01 and p 0.001,respectively). The expression of RANKL at the HOB surface was alsostrongly down-regulated after 48 h treatment with 1 mM strontium ranelate, as shown by immunoprecipitation followed by western blot-ting. HOBs were transfected with siRNA directed at the CaSR,scrambled sequence, or no siRNA. Transfection occurred over 24 h and the extent of the knockdown of the CaSR in HOBs was con?rmed by western blot analysis. Knocking down the CaSR had no signi?cant effect on OPG mRNA expression in vehicle treated cells, but diminished the stimulatory effects of strontium ranelate up to 46 % (2 mM,p 0.001). In conclusion, strontium ranelate increases the production of OPG, while decreasing the production of RANKL at the osteoblast surface, thus supporting an indirectinhibitory effect on osteoclasto-genesis. Previous studies have shown that the CaSR is involved in both the increase in osteoblast replication and osteoclast apoptosis induced by strontiumranelate. Our results show that the CaSR at the surface of the human osteoblasts is involved in the strontium ranelate-induced increase in OPG. This observation strengthens the proposal that the CaSR plays a key role in the dissociating effect of strontium ranelate on bone formation and bone resorption.
三、 锶与心血管疾病
流行病学调查发现, 土壤和饮水中某些金属(包括锶) 含量较高的地区, 人群心血管病死亡率较低，饮用水中锶在 5.0-10.0mg／L 时，心血管疾病病死率最低, 动脉粥样硬化性心脏病死亡率与饮水中钒、钡、锂、锶水平呈显著负相关;高血压性心脏病死亡率与饮水及尿液中锶水平呈显著负相关, 钠/锶比值异常与多种心血管病相联系(表3-2)。
既往研究证实，锶对高血压有预防作用。其作用机制可能是在肠内锶与钠之间进行竞争性吸收，从而减少钠的吸收，增加体内钠的排泄。人体内高钠易引起高血压及其他心血管疾病，锶通过减少钠的吸收减轻水钠储留，降低血压。人群研究中观察到, 锶与冠心病、肺心病、心肌梗死、高血压等心血管病密切相关, 这些病人的头发锶含量和血液锶含量显著低于对照组(表 3-3)，而且发现, 锶含量愈低, 血压愈高(吴凯运, 1991);发锶含量按阴虚、阳虚、阴阳两虚顺序递降(王玉瑛, 1987), 不仅与健康人比较有显著差异, 而且相互间差异明显。
动物实验结果证明, 锶可在下列几方面影响心血管功能:①增强骨骼肌和脉管平滑肌的收缩力和舒张力;②稳定线粒体的结构和功能, 减少线粒体的肿胀或变性;③刺激肥大细胞的组胺分泌, 启动和控制胆碱能神经末梢递质的释放过程, 参与心血管活动的神经调节。
李牧［55］认为锶可以预防心血管疾病，一方面对高血压高危人群早期给予锶的干预，可能延缓血压上升的速率，同时还可以降低血压波动的范围，从而使得因血压波动引起的其他器官如肝、脑、肾等的损伤并发症的危害性减小，其机制可能是锶盐通过降低重要转录因子 NF-κF 的表达，抑制 VCAM-1、ICAM-1 等黏附因子的表达，达到降低高血压的目的; 另一方面，微量元素锶可以延缓动脉粥样硬化斑块的形成，并减轻病变的程度，其作用机理可能与减轻血管内皮损伤，减少脂质的吸收和在血管中的沉积有关。蔺艳等人认为有一定含量锶的矿泉水，可以促进人脐静脉血管内皮细胞的增长，并且影响到其中内皮素和一氧化氮的分泌，降低血管紧张性，但是血管内皮生长因子并没有与矿泉水中锶的含量形成明显的相关性。
四、锶与龋齿
龋齿是一种口腔中多种因素相互作用而导致的牙的硬组织发生病变的疾病，研究发现，锶主要影响牙的硬组织和牙釉质，锶在牙釉质中羟基磷灰石可能发生同晶取代钙，同时直接作用于成骨细胞和破骨细胞，从而影响牙齿的矿化速率和强度。调查结果表明，饮水中锶含量在 5-10mg/L 时，人群中发生龋齿的比例最低，过低和过高的锶浓度都会增加龋齿的风险。
研究表明，许多元素与促进或抑制龋齿有关。与低龋有关的元素有：Mo、V、Li、I;致龋的元素有 Cd、Pb;Se和 F 则有相矛盾的结论。Curzon[50]调查了饮水中 Al、Ba、B、Cr、Cu、Li、Mn、Zn、F、Sr 以及 Ca、Mg 等元素浓度与龋齿的关系，发现 Sr 是唯一与龋齿有显著负关联的微量元素。水质硬度(主要是钙和镁)虽是降低龋齿的一个因素，但似乎不是主要因素，因为属于软水的 Ft.Recovery 地区(饮水 Sr 浓度为 10.2mg/L)，龋齿发生率最低。对于已经发生龋齿的人群，使用含氯化锶的牙膏，可有效缓解牙齿由于过度敏感而产生的不适感。
五、 锶与皮肤
锶具有抗氧化、防衰老、养颜美容的作用。原理：胶原酶（又称胶原蛋白水解酶）能作用于正常的胶原蛋白代谢和多种快速重构的过程，如伤口愈合。在胶原酶催化过程中，Ca2+具有双重作用，一个是作为酶的激活剂，一个是在生理温度和 pH 上，作为一个至关重要的热稳定剂；Sr2+能够取代 Ca2+作为人体皮肤器官培养的胶原酶的热稳定剂，并将激活、稳定纯化的人皮肤成纤维细胞胶原酶。
锶对慢性湿疹、牛皮癣等皮肤疾病有特殊疗效，也能舒缓皮肤过敏，原理在于锶盐对 TNF-α（肿瘤坏死因子α）有明显抑制作用，因此，锶盐都具有抗炎作用[56,57]，锶对慢性湿疹、牛皮癣等皮肤疾病有特殊疗效，也能舒缓皮肤过敏。
鉴于锶元素独特的生物体作用，武汉中地水石环保科技有限公司开发了相关沐浴洗漱系列滤芯，测试结果良好，具体测试结果如下：
毛孔粗大指标汇总：表 3-5 为志愿者皮肤各部位毛孔粗大指标洗浴前后差值的均值，表 3-6 为效果图。结果显示洗漱沐浴滤芯出水相比于自来水的毛孔粗大逐渐改善，洗脸三周后，熊小姐、杜先生和樊小姐的毛孔粗大指标分别改善 29.62%、59.81%和 114.29%。由家乐事5S净水器研发部洗漱沐浴实验总结可得，用洗漱沐浴滤芯出水洗浴可以对不同年龄、肤质、性别的志愿者皮肤都有所改善，使得志愿者洗后的皮肤油份减小、毛孔粗大改善，最终导致皮肤的正常数据值增加，皮肤越洗越好，其中洗漱沐浴滤芯出水对油性皮肤的效果最为显著，洗脸三周后的皮肤正常数据最高可增加 253.61%。
六、锶与长寿
通过对我国长寿村饮用水锶含量的调查，普遍发现长寿村饮用水中有益元素较丰富，几乎所有的长寿村饮用水中锶元素都能达到锶矿泉水标准 0.2mg/L 以上，有的甚至达到了 1mg/L。在很多论文中提到的对人体有益的“优越微量元素谱”中，均有锶元素，而且含量比普通自来水含量高，这与我国大部分地区的自来水中锶含量达不到 0.2mg/L的数据形成鲜明的对比。
从长寿老人及百岁老人身体中微量元素的量上面可以看出，普通老人头发中锶的含量在 0.16~2.4ug/g，而海南澄迈、湖北、大连、云南的长寿老人头发锶含量分别在 7.7ug/g、3.72ug/g、4.07ug/g、4.04ug/g、2.14ug/g，几乎全部高于普通老人头发中锶含量。
通过分析我们可以发现，在长寿地区，饮用水中的锶含量较高，同时在老年人体内头发的微量元素检测中也发现老年人头发中的锶含量高于普通老人。因此锶元素在很多文献中被称之为“长寿元素”，除了得到统计学的证明外，我们分析其对长寿机制，可能主要在于其增强老年人骨骼健康、降低心血管疾病风险、抗氧化延缓衰老等方面的重要调节作用。总结世卫组织 WHO 在 2010 年关于饮用水中锶的资料显示，美国成年人每天锶的暴露量为 3.3mg/day，其中来自饮用水贡献的锶为 2mg/day，来自食物贡献的锶为 1.3mg/day[1]，这个数据表明人体锶的来源，很大一部分依靠饮用水，饮用水对锶的贡献率甚至超过了食物。
For adults in the USA, the total daily exposure to strontium has been estimated at approximately 3.3 mg/day, made up of 2 mg/day from drinking-water, 1.3 mg/day from the diet and a negligible 0.4 μg/day from inhaled air.
据相关文献研究显示，成年人每天需摄入 2mg 的锶元素[7]，才能满足正常的生理需求。从中国长寿村的饮用水数据以及是中国大部分地表水中锶含量的数据来看，地表水中锶元素含量普遍偏低，大部分地区地表水中锶含量达不到 0.2mg/L，而目前中国人主要的饮水方式来自于地表水，按照人每天摄入 2L 水来计算，通过自来水平均仅能够补充 0.4mg 的锶元素，而根据中国卫生部出版的《中国居民膳食指南》一书中关于健康老人的食谱计划、同时查阅相关文献资料[58]，综合分析计算得出老年人通过食物中每天摄入的锶元素含量不超过 1.2mg，无法满足基本的生理需求。而目前中国人逐步在饮用经过 RO 净水净化后的纯净水，纯净水中几乎不含有微量元素锶，导致人体对锶摄入严重缺乏，因此，饮用一定含量的锶矿泉水显得尤为重要。
用另外一种方法来计算锶元素的摄入，根据世界卫生组织及美国环保局对锶摄入量的研究，人每天摄入锶元素分别从食物中和饮水中获取，从饮水中获取锶元素的量占比达到了 40%到 60%，从饮食中一般至少摄入 0.5mg 的锶，对应的从饮水中至少要摄入 0.4mg 的锶，按照每天饮用 2L 水来计算，至少要饮用含锶量达到 0.2mg/L 以上的饮用水。而一般情况下从食物中摄入的锶在 1mg 以上，以此计算，需饮用锶含量在 0.4mg/L 以上的饮用水才能满足需求。
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