兒童生長發育—中藥與骨頭生長

上次介紹了兒科醫師撰寫的兒童生長發育好書內容分享,這次則要好好的來整理跟骨頭生長相關的中醫藥文獻!

轉骨定義是人在青春期發育成長,由孩童轉變為大人,性徵出現,具有生殖能力。
青春期骨骼變化(Skeletal change) 包含形狀與質量兩個層面的改變。

發生的過程並不同步,首先為骨骼的縱向生長 (Bone longitudinal growth),接續為骨礦物質(Bone mineral)之填充。

身高與生長板細胞的增生、衰老凋亡有密切的關係,其調控機制主要與內分泌 機制(endocrine mechanisms)、前發炎細胞激素(proinflammatory cytokines)、旁分 泌機制(paracrine mechanism)、軟骨細胞外基質(cartilage extracellular matrix)及細胞內路徑(intracellular pathway)有關。

在了解縱向生長前需要先了解骨頭的生長過程,骨骼形成的過程稱為成骨或骨化(osteogenesis or ossification)。

骨化有兩種類型

  1. 膜內骨化(intramembranous ossification),即不經軟骨形成而直接在骨化中心分化為成骨細胞的間質細胞中發生的骨化;以及軟骨內骨化(endochondral ossification),即首先通過軟骨形成而形成骨組織礦化。
  2. 軟骨內骨化,即將形成骨的組織首先由軟骨形成,軟骨與關節和骨骺分離,並被軟骨膜包圍,軟骨膜隨後形成骨膜。依礦化部位,可分為:軟骨外骨化和軟骨內骨化。兩種類型的骨化在長骨的形成中都起著至關重要的作用。
  1. 間質細胞分化為軟骨細胞(chondrocytes),形成骨頭的軟骨骨骼前驅(cartilaginous skeletal precursor)
  2. 未來骨骨骼的軟骨模型和軟骨膜形成
  3. 毛細血管穿透軟骨。軟骨膜轉變為骨膜。血管和結締組織細胞的進入。動脈為軟骨膜提供營養,刺激軟骨膜內的骨祖細胞(osteoprogenitor cells)產生成骨細胞(osteoblasts),使軟骨膜轉變為骨膜(perichondrium to the periosteum),開始骨化中心的形成。骨膜領(Periosteal collar)發育。 初級骨化中心發育。
  4. 骨膜繼續發育,軟骨細胞的分裂也持續,從而增加基質的產生(有助於產生更長的骨骼)。軟骨和軟骨細胞在骨頭末端繼續生長。次級骨化中心發育。
  5. 軟骨保留在骨骺(生長)板和關節表面作為關節軟骨。
  1. 靜止區(The resting zone) : 透明軟骨,軟骨細胞較少,細胞形態無變化。
  2. 增生區(The proliferative zone): 細胞數量較多的軟骨細胞迅速分裂,形成與骨長軸平行的堆疊細胞柱。
  3. 肥大軟骨區(The hypertrophic cartilage zone): 含有大的軟骨細胞,其細胞體積增加並改變基質,有效地拉長細胞質中累積了肝醣的骨骼。被吸收的基質減少為軟骨細胞之間的薄隔膜。
  4. 鈣化軟骨區(The calcified cartilage zone): 軟骨細胞凋亡,軟骨基質的薄隔膜鈣化。
  5. 骨化區(The ossification zone): 出現軟骨內骨組織。毛細血管和骨祖細胞(來自骨膜)侵入軟骨細胞留下的空腔。骨祖細胞形成成骨細胞,成骨細胞將骨基質沉積在3D鈣化軟骨基質上。

骨頭的長度持續增長,直到成年早期。生長速度是由激素控制的。當骨骺板中的軟骨細胞停止增生並且骨取代軟骨時,縱向生長停止。骨骺板只剩下

內分泌的機轉則與以下相關

  1. 生長激素(growth hormone, GH)、第一型類胰島素生長因子 (insulin-like growth factor, IGF-1)、雄性素 (androgen)、甲狀腺素(thyroid hormone) 皆可促進軟骨新生(chondrogenesis),而葡萄糖皮質(glucocorticosteroid)則會抑制軟骨新生。
  2. 生長激素(Growth hormone;GH) 類胰島素生長因子(Insulin-like growth factor;IGF-I)-軸: 當腦下垂體分泌的 GH 誘導的 IGF-I 產生於肝臟時,肝臟 IGF-I 與 IGF 結合蛋白 IGFBP3 複合,並發揮內分泌因子的作用,作用於 IGF-I 受體並刺激全身許多不同組織的生長。當非肝臟 IGF-I 在局部產生時,例如在生長板中,IGF-I 充當自分泌或旁分泌因子,刺激幹細胞募集、增殖和軟骨細胞肥大分化,對於驅動骨骼生長至關重要。
  3. 雌激素(Estrogen): 雌激素(estrogen)藉由促進分泌生長激素(GH)及第一型類胰島素因子(IGF-1)幫助身體長高,然而也會加快軟骨細胞的衰老並且造成生長板癒合而停止身體繼續長高。低濃度使青春期快速生長,高濃度導致生長板癒合。
  4. 長期處於慢性發炎狀況 下,一些細胞激素例如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor α, TNF-α)、白細胞介素-1β (interleukin 1β, IL-1β)以及白細胞介素-6 (interleukin 6, IL-6)會直接作用在生長板導 致細胞凋亡,減緩長高速度,抑制骨骼的生長。
  5. 旁分泌機制的部分,則和纖維母細胞生長因子(fibroblast growth)、骨塑形蛋白 (bone morphogenetic proteins, BMP)等骨骼生長因子相關。BMP-2具刺激生長板中軟骨細胞增生與肥大,促進長骨縱向生長;高濃度時可促進軟骨基質形成。

根據台北慈濟對於特發性矮小症做的中醫證型分析《Factor analysis of traditional Chinese medicine symptoms for identification of syndrome patterns associated with idiopathic short stature in children》發現主要有「腎陰虛火旺證」、「脾虛痰濕瘀證」、「肝氣犯脾證」、「脾胃虛弱證」等四個證型。

根據《市售小兒轉骨方之配伍實證分析》文中分析,以男性為主的轉骨中成藥中,出現最多次數的藥物依序是茯苓、黃耆、枸杞、白朮、甘草、杜仲葉,方向以補氣、壯筋骨為主;以女性為主的轉骨中成藥中,出現最多次數 藥物依序是當歸、川芎、枸杞、黃耆、茯苓、 熟地黃、山藥、白芍,方向則以補血為主。女性轉骨方皆是以四物湯為基底作化裁,男性轉骨方則以四君子湯為本做加減。

許多研究也整理許多關於於青少年大鼠中關於骨頭縱向生長的文獻。

像是《特發性身材矮小 (ISS) 看傳統轉骨觀念之中醫藥治療》中就有將部份中藥的機轉繪製成圖。

《中草藥轉骨之近代研究進展》也有整理許多藥物的機轉,應用於骨生長T2–T4高峰期的中藥有杜仲、砂仁、竹茹,適合於T2開始使用,可促進骨骼縱向生長、生長板增厚、增加IGF-1 表現,其中砂仁、竹茹可加速軟骨細胞分化,竹茹可使血清GH濃度上升;促進骨質獲取的中藥有杜仲、續斷、紅花、肉蓯蓉、冬蟲夏草、骨碎補、女貞子、巴戟天、補骨脂、地黃等。

此外系統性回顧並統合分析中藥治療兒童特發性矮小症的效果,發現​中藥可能有助於改善兒童的身高增長,但目前的證據仍有限,需進一步高品質的隨機對照試驗以驗證其療效。

Reference:

  1. Bone Development and Growth,From the Edited Volume Osteogenesis and Bone Regeneration
  2. Impact of inflammatory cytokines on longitudinal bone growth,J Mol Endocrinol. 2014 Aug;53(1):T35-44. doi: 10.1530/JME-14-0006. Epub 2014 Apr 7.
  3. 市售小兒轉骨方之配伍實證分析,J Chin Med 32(1): 40-57, 2021
    DOI: 10.6940/JCM.202106_32(1).03
  4. 以特發性身材矮小 (ISS) 看傳統轉骨觀念之中醫藥治療,DOI:10.6168/FJCP.202310_31(4).0002 臺灣臨床藥學雜誌 第三十一卷 第4期 245-255頁
  5. 中草藥轉骨之近代研究進展,中醫藥研究論叢第23卷第1期
  6. Factor analysis of traditional Chinese medicine symptoms for identification of syndrome patterns associated with idiopathic short stature in children,Tzu Chi Med J. 2024 Jul 3;36(4):433-439. doi: 10.4103/tcmj.tcmj_277_23. eCollection 2024 Oct-Dec.
  7. Effects of Eleutherococcus Extract Mixture on Endochondral Bone Formation in Rats,Int J Mol Sci. 2019 Mar 12;20(5):1253. doi: 10.3390/ijms20051253.
  8. Longitudinal Bone Growth Stimulating Effect of Allium macrostemon in Adolescent Female Rats,Molecules.2020 Nov 21;25(22):5449. doi: 10.3390/molecules25225449.
  9. Proteomic Identification of Plasma Components in Tachypleus tridentatus and Their Effects on the Longitudinal Bone Growth Rate in Rats,Mar Drugs. 2023 Feb 3;21(2):111. doi: 10.3390/md21020111
  10. Peptides from Euphausia superba Promote Longitudinal Bone Growth by Accelerating Growth Plate Chondrocyte Proliferation and Hypertrophy,Curr Pharm Biotechnol. 2021 Oct 6;22(14):1866-1877. doi: 10.2174/1381612826666200612170316.
  11. Effects of Phlomis umbrosa Root on Longitudinal Bone Growth Rate in Adolescent Female Rats,Molecules.2016 Apr 7;21(4):461. doi: 10.3390/molecules21040461.
  12. Review Can J Appl Physiol. 2001:26 Suppl:S153-66. doi: 10.1139/h2001-050.Protein intake and bone growth
  13. Peripubertal Caffeine Exposure Impairs Longitudinal Bone Growth in Immature Male Rats in a Dose- and Time-Dependent Manner,Med Food.2016 Jan;19(1):73-84. doi: 10.1089/jmf.2015.3467. Epub 2015 Oct 23.
  14. Effects of laser acupuncture on longitudinal bone growth in adolescent rats,Evid Based Complement Alternat Med. 2013:2013:424587. doi: 10.1155/2013/424587. Epub 2013 Aug 6.
  15. Laserpuncture Increases Serum Concentration of Insulin-Like Growth Factor-1 in Adolescent Rats,Med Acupunct. 2018 Dec 1;30(6):319-325. doi: 10.1089/acu.2018.1279.
  16. Chinese herbal medicine for children with idiopathic short stature (ISS): A systematic review and meta-analysis,PLoS One. 2022 Jun 24;17(6):e0270511. doi: 10.1371/journal.pone.0270511. eCollection 2022.

兒童生長發育—兒科醫生好書推薦及內容分享

節氣當中,春天是陽氣剛開始產生、充滿生命力的季節,在這個節氣中非常適宜生長發育的,剛好是身長好時節。
而門診上常常遇到很多患者憂心忡忡地為了小朋友來詢問,或是帶著小朋友來就診,常常在評估過程當中發現很多細節跟魔鬼,進而也跟著學習許多,加上自己家裡剛好二寶稍為是比較小巧的孩子,所以自己也惡補了許多知識。
整理兩本我自己覺得受益良多的兩位兒科醫師的書籍,黃世鋼醫生的《身高體重剛剛好:陪你面對孩子成長發育的27種煩惱》以及許鈺敏醫生的《長高不長胖:兒童成長專家教你打造身高衝刺基礎與健康體態成長指南》,之後也會整理關於中醫的部份,希望給前來就診的爸媽一些參考。
📍關於身高
1️⃣早上起來的身高比傍晚可能會0.5-0.8公分,全身肌肉經過一整晚休息站姿較穩定。
2️⃣一段時間的身高較單次身高具有參考價值。
3️⃣每3個月量一次身高,最長間隔不超過半年,身高紀錄要精確到小數點第一位,利用3-6個月的成長速度去換算一年的成長速度。
📍生長曲線圖
(請參考國健署的圖表:https://health99.hpa.gov.tw/storage/pdf/materials/12024.pdf)
▶️0-7歲孩子的生長曲線是根據世界衛生組織的資料結合本土兒童的成長趨勢所訂立的。
▶️7-18歲則是來自一群健康兒童與青少年他們在學校的體適能測驗。
▶️在生長曲線圖上描繪一段時間內孩子過去的身高紀錄,除了用於回顧過去,藉此看孩子更早以前的身高成長是否有問題,或是用來展望未來找出孩子大致的成長百分位後可以預期孩子沿著固定百分位的1-3年內成長甚至18歲的身高。
📍生長曲線重視的是生長速度(1-3是需要注意的生長曲線):
1️⃣漸行漸遠的曲線:原本不高,越長越矮:掉出第3百分位。
2️⃣脫離軌道的曲線:身高中等,但身高百分位往下跨越1-2條百分位。
3️⃣忽然暴衝的曲線:短時間突然增加,小心早熟(尤其是女生8歲前,男生9歲前)。
4️⃣生長曲線看的不是誰跑得快,而是看誰跑得穩,誰能持續保持良好的狀態到終點。
📍如何預測身高
1️⃣用爸媽身高預測
男生: (父親身高+母親身高+12)/2 正負7
女生:( 父親身高+母親身高-12)/2 正負5
(遺傳大約佔最終身高的70-80%)
2️⃣用身高百分位來預測
3️⃣用骨齡來預測身高
骨齡顧名思義是骨頭的年齡,相較於實際年齡,骨齡可以稱做孩子的生理年齡,透過骨齡去選擇比較基準,另外也可以透過骨齡去反應孩子身體的發育成熟度以女生來說骨齡14歲為成熟、男生骨齡16歲為成熟。
(書中提到如果身高曲線沒有異常,骨齡就不是一個絕對必要的檢查)
📍長高的速度
▶️0-6個月 15-17cm
▶️7-12個月 8cm
▶️2歲 10-12cm/年
▶️3-4歲 7-8cm/年
▶️5歲到青春期之前 5-6cm/年較合理
▶️若是一年長高不到4cm 可能有內分泌系統問題或是腸胃道慢性發炎以致營養吸收不良
▶️若是孩子長高速度加快超過每年6公分就有可能開始發育進入了身高衝刺期(多數女孩在10-11歲,多數男孩在12-13歲)
📍黃金發育期(可以參考根據書中示意圖所繪製的手繪圖)
👧🏻女生的黃金發育期:從胸部發育(乳暈下硬塊)一直到月經來潮前長高的速度最快,每年平均可長高6cm以上(6-10cm),初經來潮後達到高峰的末尾大約還有3-5公分以上的成長空間。
👦🏻男生的黃金發育期:一直要道發育的中後期,當陰莖變粗、開始變聲的前後才會有最快的生長速度,每年平均可長高7cm以上(8-12cm)。
📍關於性早熟
▶️建議爸媽5歲開始主動注意孩子是否有第二性徵。
(6-8歲剛好是女孩發生乳房早熟症的高峰,僅有乳房輕微的發育,並不會影響孩子初經的時間或是身高,大多時候發育的乳房會隨時間消退,然而乳房早熟症的女孩中約10-20%其乳房發育的程度會越來越明顯最終仍會影響初經的時間與身高;男生的性早熟更有可能是腦部病變所致因此要及早開始留意。)
▶️全球發育趨勢女孩發育時間越來越早。
▶️性早熟分中樞型與周邊型
1️⃣中樞型通常是原發性的,找不到其他顯著的病理機轉,風險因子有遺傳佔6成、肥胖、環境賀爾蒙、睡眠、過長的螢幕時間(藍光會透過視神經的傳遞影響大腦中決定性腺發育的神經細胞活性,進而增加性早熟風險)、缺乏運動。
2️⃣周邊型性早熟則與性線或是腎上腺功能異常引起相關。
📍判斷兒童是否過重或肥胖用的是BMI百分位(因為孩子是發育中的個體,不會單純用一個切點去判斷,會以小朋友在同年齡人當中的百分位去做計算,超過85百分位為過重、超過95百分位為肥胖,而BMI小朋友在高中才會與成人相近),實證醫學當中小時候肥胖有可能導致成年時肥胖。減少食用高油脂食物,肥胖是促使性早熟的元兇之一,當身體有較多脂肪時會產生瘦素,瘦素除了減少食慾外、會啟動青春期的開關。
📍生長發育的生活處方
1️⃣吃對食物
▶️甜食是長高最大絆腳石
血糖增加會導致,胰島素大量分泌,生長激素的分泌也會受到抑制
▶️點心時間若吃太多高糖高油的加工食品可能會減少正餐攝取的量。
▶️睡前若是吃太多高糖點心也會抑制深夜熟睡時分泌的生長激素。
▶️一天小朋友能攝取的添加糖應占總熱量的10%以下(學齡以上是用大人的標準一天不超過50克;學齡以下一天不得超過40克)
▶️兒童飲食的黃金比例「我的餐盤」
每天早晚一杯奶
每餐水果拳頭大
菜比水果多一點
飯跟蔬菜一樣多
豆魚蛋肉一掌心(當代營養學建議的蛋白質來源順序)
堅果種子一茶匙
(忘記口訣的時候要記得每餐飯、菜、肉、水果的份量大致都以小朋友一個拳頭的份量來準備)
2️⃣幫助成長三劍客
⏺️鈣(構成骨骼的重要物質、與各種肌肉運作相關)每天早晚一杯鮮奶(一毫升的鮮奶含有約1mg的鈣質) 早晚各240ml。加上三餐點心內含有高鈣食物(如豆干、豆腐、深綠色蔬菜、小魚乾、黑芝麻、海帶)。
▶️鈣每日建議攝取量
1-3歲 500mg
4-6歲 600mg
7-9歲 800mg
10-12歲 1000mg
13-18歲 1200mg
⏺️維生素D(幫助鈣質在腸道吸收,參與生長板軟骨成長與分裂),一歲以上的孩子每日要從飲食中攝取600IU,日曬、乾香菇、雞蛋跟魚類(鮭魚、鯖魚、秋刀魚、比目魚)皆含有;補充維生素D也可以防止性早熟風險。
⏺️鋅(攝取不足可能導致骨骼發育受阻)肉類、雞蛋、南瓜子、腰果內含有。
📍睡眠
▶️進入深層睡眠(尤其是晚上10點到凌晨2點)後生長激素會較白天上升4-10倍以上持續至少90分鐘以上。
▶️學齡的孩子至少睡足9個小時以上。
▶️睡眠不足除了影響生長激素的作用外也會增加壓力賀爾蒙(皮質醇)的分泌對抗生長激素的作用。
▶️睡眠不足會抑制瘦素分泌、增加飢餓素分泌,促進進食慾望增加尤其是對高熱量食物的渴望。
📍運動
▶️每天最好能有60分以上的運動(但先動起來最重要!)
(若對運動沒有偏好,研究發現一天累計30分鐘跳繩(每次10分鐘一次500-600下)持續五個月有跳繩的小朋友比沒跳繩身高增加1.49公分)
▶️長高不一定只有跳繩才是唯一運動,多樣化的運動也可以幫忙孩子提高骨骼跟肌肉的協調發展,關鍵在於強度跟時間影響生長激素分泌。
1️⃣低強度運動要持續超過30-60分鐘(散步、伸展動作)
2️⃣中強度運動要持續超過10-30分鐘(快走、慢跑、跳繩或騎自行車)
3️⃣中高強度運動持續超過10分鐘(短跑、球類競賽、高強度間歇訓練)
▶️跳躍類運動能刺激骨骼生長板、加強下肢骨密度。
▶️伸展類運動能拉伸脊椎和關節改善體態、為骨骼提供更多發展空間。
▶️全身性運動可以刺激肌肉跟骨骼協調發展增加身體素質和心肺耐力為身高發育奠定基礎。
▶️鼓勵孩子下課離開教室跑跑跳跳(研究顯示奮力運動90秒體內的生長因子就會開始增加,堅持十分鐘生長激素也會開始上升)運動也可選擇分次完成。
📍性早熟
⏺️食物會影響嗎?
1️⃣雞肉是優質蛋白質,但雞皮雞屁股這類高油脂的部位會導致肥胖,肥胖才是引起性早熟的罪魁禍首。
2️⃣豆製品雖然有植物雌激素,但要吃到整整一公斤的黃豆才會攝取到20-40mg,正常飲食狀況下很難吃進過量的植物雌激素除非額外補充。
⏺️減少觸碰環境賀爾蒙
1️⃣少吃零食加工品:塑化劑可能由食品外包裝滲入。
2️⃣少喝手搖飲。
3️⃣少吃深海魚/大型魚:大型魚(像是鯊魚、旗魚、油魚、劍魚)以捕食小型魚維生會將小型於微量的環境賀爾蒙累積在自己身體裡。
4️⃣注意烹調/加熱/盛裝食物方式:大多環境賀爾蒙是脂溶性的;微波食物時避免用保鮮膜或是塑料;外帶食物盡量以玻璃、陶瓷或不銹鋼容器盛裝;避免使用塑膠袋裝熱湯跟熱食。
5️⃣留意香氛與沐浴用品:留意定香劑,香味過於濃烈的避免給孩子使用。
6️⃣注意塑膠玩具:劣質未經認證的塑膠玩具也要留意,吃飯前跟玩玩具前洗手阻絕塑化劑進入體內。
▶️塑化劑進入人體後24小時會有1/2尿液排出體外,多喝水排尿多運動促排汗可促進體內正向循環代謝
另外的參考資料:

  1. 小兒性早熟的評估,家庭醫學與基層醫療 第二十五卷 第七期
  2. 兒童常見生長問題-生長遲緩,基層醫學 第二十二卷 第七期
    之後也會在持續整理跟中醫相關的部分,希望能幫助到各位爸爸媽媽唷~