成骨细胞是骨代谢过程中的重要功能细胞之一。铁对成骨细胞的分化、增殖和活性功能的发挥具有重要作用，因此铁稳态失衡之一——铁缺乏影响着骨代谢。例如，缺铁性贫血可影响骨代谢。有研究通过对人成骨细胞（hFOB1.19）进行铁过量或低铁干预，结果显示，铁过量对成骨细胞活性的抑制作用呈剂量依赖性，而轻度铁缺乏促进成骨细胞活性，但更严重的缺铁却抑制成骨细胞活性。
已有动物实验对饮食铁限制与骨健康关系的研究发现，严重的营养学铁限制对骨质有严重的负性影响，包括对骨质密度（BMD）、骨矿物质含量（BMC）、股骨力量的影响。大量动物实验证实，其结果会导致骨形成减少和（或）骨吸收标志物增加。这些指标在给予高铁饮食后均恢复正常。
通过研究月经来潮女性（因这类群体是缺铁性贫血的高危人群并且生理学上已达骨量顶峰）的骨-铁关系发现，血清转铁蛋白与P1NP呈负相关，以此阐明骨转换指标和铁状态的关系。将这些女性分为三组：缺铁性贫血（血红蛋白＜12mg/dL，血清铁蛋白＜30ng/mL）组、铁缺乏（血红蛋白＞12mg/d L，血清铁蛋白＜30ng/mL）组、铁充足（血红蛋白＞12mg/dL，血清铁蛋白＞30ng/mL）组，结果显示，铁缺乏人群相对于缺铁性贫血和铁充足人群NTx明显升高，说明轻度铁缺乏促进骨吸收、促进成骨细胞活性，而铁过载和严重缺铁抑制成骨细胞。因此，尽管各组P1NP没有过多差异，但是成骨细胞和破骨细胞的偶联作用导致骨吸收升高高于骨形成速度。其机制有待研究。对这些女性进行特殊干预，缺铁人群使用硫酸亚铁治疗后血红蛋白恢复正常水平，但是骨重塑减慢，即P1NP和NTx在治疗结束后低于标准值。铁缺乏人群使用两种功能性营养干预，其中一组比较添加食用铁果汁对于安慰剂的效果，这种营养食物对改善铁水平有明显作用，然而经16周的干预后骨形成和骨吸收标记水平并没有改善；另外一组比较加铁和加维生素D食物对骨代谢的影响，这种营养物对体内铁状态无明显促进作用，维生素D如预期所料强化减少这类女性骨形成、骨吸收，但是铁对骨的作用没有看到。至于贫血女性铁状态恢复后骨没有改善，而铁缺乏女性服用含铁果汁后骨重塑没有变化，铁缺乏病人服用维生素D后明显改善这些结论仍有待进一步研究证实（表19-1）。
表19-1 铁缺乏对人体骨健康的影响研究
铁缺乏影响骨的机制有不同的解释。一方面，铁是原骨胶原脯氨酸和赖氨酸残基的基本辅因子；另一方面，铁通过细胞色素P450参与维生素D代谢；此外，有可能因为低氧。当组织氧供给减少时出现低氧，就像贫血。低氧是骨形成的主刺激原，包括成骨细胞生成及破骨细胞生成。常氧状态下，α-酮戊二酸、氧分子、铁参与脯氨酰羟化酶活化对HIF-1α退化起作用，组织HIF-1α表达。缺氧状态下，HIF-1α不退化并且改变细胞核位置调控超过100个基因的转录。这些基因里，红细胞生成素（EPO）、血小板衍生因子（PDGF）、转铁蛋白对缺铁性贫血和骨健康有重要的调控作用。就这一点而言，除去EPO红细胞生成作用。逐渐认识到EPO的多效性作用。EPO直接或者间接参与重塑过程，诱发小鼠骨吸收过程。
代谢或组织本身的酸中毒可以诱发破骨细胞活性和骨量丢失，低氧导致酸中毒，而低pH会激活骨吸收释放磷酸盐恢复细胞外液酸碱平衡。然而也有研究发现，酸中毒情况下成骨细胞会改变表型，成骨细胞和破骨细胞活动会改变。
很重要的一点是，骨形成比骨吸收慢，铁缺乏过程的延长会导致骨量丢失、增加骨质疏松症的发生风险，影响公共健康。
基于现有研究，提出假说认为铁缺乏（伴或不伴有贫血）通过多种可能机制对骨产生负面影响。为了证明慢性铁缺乏导致骨量丢失、骨质疏松症、高骨折的发生风险，还需做大量统计研究分析。仍不清楚何种程度的铁缺乏或是轻度铁缺乏会对骨骼有负面影响。不同激素（EPO、铁调素等）和其他因素（如感染、酸中毒、贫血导致的低氧）在其中所起的作用均有待研究。此外，铁和骨基因方面的关系也知之甚少。
（袁晔、赵理平）
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