1，25-二羥維生素D3對模擬失重大鼠骨質(zhì)疏松防治作用的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、研究背景 失重是物體只表現(xiàn)為質(zhì)量而不表現(xiàn)為重量的特殊力學(xué)環(huán)境-微重力(10<'-6>～10<'-9>g)。在失重飛行引起的一系列人體生理系統(tǒng)變化中，骨代謝的調(diào)節(jié)失衡是影響宇航員健康的主要問題。其他生理系統(tǒng)的變化在航天飛行中會達(dá)到一種新的平衡狀態(tài)，返回地面后，經(jīng)過一段時(shí)間可以很快恢復(fù)。但骨鈣的丟失卻持續(xù)發(fā)展，引起失重性骨質(zhì)疏松。骨質(zhì)疏松(0steoporosis，OP)是一種以骨量減少，骨微結(jié)構(gòu)破壞，從而導(dǎo)致骨的脆性增加和易于發(fā)生

2、骨折為特征的疾病。已證實(shí)失重性骨質(zhì)疏松的骨丟失主要是由于骨形成的減少而不是骨吸收的增加。目前航天中采用的各種對抗措施未能起到理想的效果，因此預(yù)防失重性骨丟失的研究已成為國內(nèi)外航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重點(diǎn)和熱點(diǎn)課題。1,25-二羥維生素D<,3>(1,5-dihydroxyvitamin D<,3>，1,25-D)是生物活性最高的維生素D形式，能夠增加腸鈣吸收，維持正常鈣平衡，促進(jìn)骨膠原和骨基質(zhì)蛋白的合成，最終促進(jìn)骨形成，改善骨的質(zhì)與量。研究證實(shí)尾

3、吊模擬失重大鼠經(jīng)補(bǔ)充外源性1,25-D后骨丟失減少，但鮮見有相關(guān)骨超微結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)的研究報(bào)道。為更直觀的進(jìn)一步證明1,25-D可降低模擬失重大鼠骨丟失，本研究主要從骨顯微形態(tài)學(xué)和骨生物力學(xué)兩方面進(jìn)行探討。 目的 運(yùn)用骨密度、骨顯微形態(tài)學(xué)和骨生物力學(xué)手段來綜合評價(jià)1，25-D對尾吊模擬失重大鼠骨質(zhì)疏松的防治作用。 材料和方法： 在成功建模實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將36只3月齡SPF級雄性SD大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后，隨機(jī)等

4、分為4組：A組為自由活動組，B組為尾吊模擬失重組，C組和D組大鼠在尾吊模擬失重基礎(chǔ)上分別給予1a-D(0.05μg/kg.d)和1，25-D皮下注射(0.05μg/kg.d)，4周后根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要留取血標(biāo)本作Ca、ALP、BGP和TRAP檢測并處死實(shí)驗(yàn)動物。取雙側(cè)股骨及第4、5腰椎(L<,4>、L<,5>)。右側(cè)股骨用于骨密度測定和三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)(行骨密度測定后)，左側(cè)股骨遠(yuǎn)端松質(zhì)骨用于掃描電鏡觀察，L<,4>、L<,5>分別進(jìn)行壓縮試驗(yàn)和

5、凹入試驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)方法所有數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±SD)表示，SPSS 10.0統(tǒng)計(jì)軟件分析，A組和B組各項(xiàng)指標(biāo)采用組間兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，判斷制模是否成功。治療組間比較采用單因素方差分析(one-wayr ANOVA)，組間差異用SNK法，P<0.05作為有顯著性差異的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。 結(jié)果 1、尾吊模擬失重大鼠骨質(zhì)疏松模型的建立： A組(自由活動)和B組(尾吊4周)間大鼠體質(zhì)量無顯著性差異(t=1.404，P=0.19

6、1)；B組大鼠血清骨形成標(biāo)志物ALP、BGP較A組降低(t=2.712，P=0.022；t=3.878，P=0.003)，血清Ca較A組升高(t=4.191，P=0.002)，血清骨吸收標(biāo)志物TRAP兩組無顯著性差異(t=1.969，P=0.077)；右側(cè)股骨BMD較A組降低(t=4.774，P=0.001)；左側(cè)股骨和L<,5>的最大載荷、剛度較A組降低(t=8.031，P=0.000；f=0.327，P=0.000；t=4.774，

7、P=0.003；t=4.289，P=0.002)。表明已建立了尾吊模擬失重大鼠骨質(zhì)疏松模型。2、1，25-D對尾吊模擬失重大鼠骨質(zhì)疏松模型的作用： (1)股骨骨密度測定：四組大鼠間股骨BMD有差異(F=29.140,P=0.000)，B組低于A組(P=0.000)；D組高于B組(P=0.000)，與A組比較無顯著性差異(P=0.070)；C組較B組有增高趨勢但無顯著性差異(P=0.077)。 (2)股骨掃描電鏡觀察：A組

8、大鼠股骨遠(yuǎn)端松質(zhì)骨豐富，骨小梁壁厚且均勻，具有光整的表面及弧度，小梁間隙較小，相互連接成密集的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，游離末端少見；高倍鏡下觀察骨小梁表面靜止骨面多，吸收骨面少，骨膠原纖維走向清晰，排列緊密、整齊。B組較A組大鼠骨髓腔擴(kuò)大，骨小梁變細(xì)，數(shù)量減少，排列稀疏，小梁間距離增寬，部分骨小梁喪失其光整的表面及弧度，變得凹凸不平或明顯下陷，多數(shù)骨小梁斷裂形成盲端游離于骨髓腔中，立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)完全破壞；高倍鏡下見骨膠原纖維排列雜亂、結(jié)構(gòu)松散，被破

9、壞的骨膠原纖維失去正常結(jié)構(gòu)，有的區(qū)域膠原纖維消失，變成形狀、深淺不一的骨吸收陷窩，部分骨小梁呈蟲蝕樣改變。另外骨小梁存在較多的微骨折和明顯斷裂。C組大鼠骨小梁立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞程度較B組減輕；高倍鏡下骨膠原纖維較B組排列整齊、有序，骨小梁殘存的游離末端和微骨折常見。D組大鼠骨小梁數(shù)目較B、C兩組增多，變細(xì)、變薄的骨小梁較B、C兩組減少，立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)尚在；高倍鏡下見骨小梁表面靜止骨面增多，骨膠原纖維排列多成束狀，取向較規(guī)整，排列較緊密，

10、束狀纖維絲之間有細(xì)絲作斜性連接，較B、C兩組光滑、走向清晰。未見明顯骨吸收陷窩和微骨折存在。 (3)骨生物力學(xué)測定：主要反映松質(zhì)骨力學(xué)特性的腰椎凹入試驗(yàn)及壓縮試驗(yàn)的最大載荷和剛度，四組大鼠間均有差異(F=10.958，11.075，13.531，15.251:P=0.000)。B組大鼠最大載荷和剛度均較A組降低(P=0.000)；D組大鼠最大載荷和剛度較B組增加(P=0.005，0.003，0.002，0.001)，但低于A組(

11、P=0.029，0.044，0.046，0.041)；C組與B組比較各指標(biāo)有升高趨勢但無顯著性差異(P=0.299，0.252，0.714，0.537)。主要反映皮質(zhì)骨力學(xué)特性的股骨三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中，四組大鼠間彈性載荷、最大載荷、剛度、最大撓度均有差異(F=12.707，55.841，11.076，8.277；P=0.000)。B組大鼠股骨彈性載荷、最大載荷、剛度、最大撓度均低于A組(P=0.000)；D組大鼠股骨彈性載荷、最大載荷、剛度

12、、最大撓度高于B組(P=0.001，0.000，0.003，0.007)，但低于A組(P=0.045，0.026，0.046，0.047)；C組與B組比較各指標(biāo)有升高趨勢但無顯著性差異(P=0.218，0.108，0.256，0.405)。 結(jié)論 1、尾吊模擬失重后大鼠骨形成降低，骨吸收未見明顯變化，骨密度和骨生物力學(xué)強(qiáng)度下降，骨量減少，骨質(zhì)量降低，表明已建立了尾吊模擬失重大鼠骨質(zhì)疏松模型。 2、1a-D對提高模