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编号:10499167
骨疏康对卵巢切除大鼠骨质量及基因表达的影响
http://www.100md.com 研究论文
     实验医学 创伤及骨科学 中医学 药学

    中国骨伤2000年第13卷第3期

    骨疏康对卵巢切除大鼠骨质量及基因表达的影响

    薛延 包方 李东 刚丕寰 蒋淑媛 黄公怡

    摘 要:目的:为进一步探讨骨疏康防治骨质疏松的作用机理。方法:将27只3月龄Wistar雌性大鼠随机分为三组:假手术组(Sham)、卵巢切除组(OVX)、骨疏康组(GSK)。给药后12周同时处死。取大鼠血、尿检测骨代谢生化指标,取股骨或腰椎测量骨密度、骨形态计量学参数、骨生物力学参数,取股骨和胫骨,测定骨粘连蛋白(ON)mRNA表达。结果:与OVX组相比,GSK组股骨及L4骨密度明显增高,生物力学参数也有增加。GSK有抑制骨吸收作用。结论:GSK增加骨量和骨强度的作用。

, 百拇医药     关键词:去卵巢 生物力学 骨形态计量学 中草药 骨质疏松

    骨疏康为纯中药制剂,是我国第一个获准治疗骨质疏松症的中药[(95)卫药准字Z-08号]。在临床研究中,骨疏康对骨质疏松症患者腰背痛治疗效果非常显著,总有效率为92.3%,显效率达76.3%[1]其防治原理主要是根据中医“肾主骨”的理论,以补肾为主,结合活血化瘀[2]。本实验旨在运用现代科学方法,如:生化、骨形态计量学、骨密度测量及骨生物力学等进一步深入探讨骨疏康防治骨质疏松的作用机理,为其临床应用提供理论基础。

    1 材料与方法

    1.1 动物分组与模型制备 3月龄雌性Wistar大鼠,体重231.6±16.0g,(二级动物,医科院动物中心动物合格证书号:医动字第01-3008号)。自然光照,自由饮水、取食。饲料含钙0.32%,磷0.17%。饲养于北京市药检所动物室(环境设施合格证号:医动字第01-2074)。
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    将27只大鼠分为3组,每组9只:(1)假手术组(sham):打开腹腔,找出卵巢但不切除;(2)卵巢切除组(OVX):腹部双侧切除卵巢;(3)骨疏康组(GSK):OVX大鼠,以骨疏康一代冲剂(2.5g生药/kg体重/天)灌胃12周。

    1.2 样品收集 在处死大鼠前12天及前1天以0.1ml/100g体重的剂量腹腔注射0.5%荧光素水溶液。处死前1天用代谢笼收集24h尿液。处死前眼眶取血,收集血清-20℃保存。剥取下肢骨,液氮保存,取腰椎,L2-3福尔马林液固定,L4-6浸于生理盐水中,-20℃保存。取子宫、胸腺、脾称重。

    1.3 测定血尿各项生化指标 (1)血清碱性磷酸酶(ALP),以磷酸苯二钠为底物,高铁氯化钾显色,510nm比色;(2)血清及尿钙、磷、肌酐(Cr),用北京中生生物技术公司试剂盒测定;(3)血清骨钙素(BGP),用丹麦Osteometer A/S公司酶标试剂盒测定;(4)血清雌二醇(E2),用比利时Biosource公司酶标试剂盒测定。(5)血清抗酒石酸盐酸性磷酸酶(TRAP),用北京化工厂试剂盒。
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    1.4 骨密度测定 用浮力法分别测股骨与腰椎(L4)体积,然后105℃烤干至恒重,称重。干重与体积之比即骨矿密度。

    1.5 骨生物力学 参照崔伟等[3]方法,用左股骨在流变仪(英国Stevens公司)上做三点弯曲实验测算生物力学参数,加载速度6mm/min,跨距22mm。

    1.6 骨形态计量学测定 用第2-3腰椎制备不脱钙切片,5μm切片用1%甲苯胺蓝染色,10μm切片不染色作荧光观察,在德国Option-Ⅲ RS多功能显微镜下计数,用Morphonet-10半自动图象分析仪计算形态计量学参数(参照郑丰裕等[4]方法)。

    1.7 骨粘连蛋白(ON)基因表达水平测定 参照Chomczynsk等[5]方法,将右股骨和胫骨在液氮中研磨成粉末状提取总RNA。取20μgRNA倍比稀释3次,热变性后点于硝酸纤维素膜上。以a-32p-dCTP标记的1.9Kb Onc DNA片段(承Yong MF教授赠送)为探针进行杂交。方法见“分子克隆实验指南”[6],杂交温度42℃。
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    1.8 统计处理 各组数据用均值±标准误(x±Sx)表示,t检验比较两组差异:P<0.05差异显著,P<0.01差异极显著。

    2 结果

    2.1 血清与尿生化指标 OVX组血清E2浓度较Sham组显著降低(P<0.01),血Ca、P、BGP、ALP和尿Hop/Cr、Ca/Cr等指标与Sham组无显著差异;GSK组血Ca、ALP显著高于OVX组、Sham组(P<0.01),血清TRAP和尿Hop/Cr明显低于OVX组、Sham组( P<0.05),血清E2水平显著低于OVX组和Sham组,血清BGP水平显著高于Sham组(P<0.05)(见表1)。

    表1 血清及尿生化指标(x±Sx)

    组别
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    血 清

    尿

    Ca(mM)

    P(mM)

    E2(pg/ml)

    BGP

    (ng/ml)

    ALP

    (u/l)

    TRAP

    (u/l)

    Hop/Cr

, 百拇医药     (mg/g)

    Ca/Cr

    (mg/g)

    Sham

    2.12±0.08

    1.46±0.13

    94.4±4.7

    12.8±1.4

    2.37±0.19

    13.4±1.54

    20.6±2.46

    0.08±0.02
, 百拇医药
    OVX

    2.20±0.12

    1.47±0.29

    87.6±5.6b

    14.1±0.6

    2.42±0.30

    15.0±1.57

    16.5±1.41

    0.10±0.02

    GSK

    2.57±0.16bd
, 百拇医药
    1.51±0.14

    80.0±3.9bd

    15.0±1.2a

    4.52±0.38bd

    8.2±1.30ac

    14.8±0.53bc

    0.11±0.01

    LG

    2.84±0.14bd

    1.54±0.11
, 百拇医药
    89.3±4.96

    11.8±1.01d

    3.90±0.27bd

    9.4±0.58bd

    19.6±1.40d

    0.12±0.04

    注:与Sham组比较:a P<0.05,b P<0.01;

    与OVX组比较:c P<0.05,d P<0.01。

    2.2 股骨与第四腰椎骨密度 OVX组股骨与第四腰椎(L4)骨密度显著低于Sham组(P<0.01);GSK组股骨与腰椎骨密度显著高于OVX组,GSK组腰椎骨密度显著低于Sham组(P<0.01)(见表2)。
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    表2 股骨与第四腰椎骨密度值(x±Sx)

    组别

    股骨干重(g)

    股骨骨密度

    (g/cm3)

    L4干重(g)

    L4骨密度

    (g/cm3)

    Sham

    0.55±0.04

    1.72±0.04
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    0.122±0.003

    1.95±0.05

    OVX

    0.46

    ±0.10a

    1.57

    ±0.13a

    0.115

    ±0.002b

    1.67

    ±0.02b
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    GSK

    0.51±0.04

    1.70

    ±0.01c

    0.119

    ±0.003c

    1.85

    ±0.05bd

    注:与Sham组比较:a P<0.05,b P<0.01;

    与OVX组比较:c P<0.05,d P<0.01。

    2.3 骨生物力学参数 OVX组股骨各项生物力学参数均低于Sham组,其中最大载荷、最大挠度、最大应力值显著低于Sham组(P<0.05或<0.01);GSK组最大应变值显著高于OVX组(P<0.01),最大载荷与最大应力值与OVX组相似而显著低于Sham组(P<0.01)(见表3)。
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    表3 股骨生物力学参数(x±Sx)

    组别

    最大载荷

    (N)

    最大挠度

    (mm)

    最大应力

    (MPa)

    最大应变

    变形位能

    (N.mm)

    Sham

, 百拇医药     116

    ±4.2

    0.63

    ±0.10

    275

    ±10.8

    0.018

    ±0.001

    16.1

    ±0.56

    OVX

    99

    ±3.9b
, 百拇医药
    0.54

    ±0.05a

    245

    ±15.2b

    0.017

    ±0.001

    15.5

    ±1.30

    GSK

    99

    ±3.6b

    0.58
, 百拇医药
    ±0.04

    250

    ±9.2b

    0.019

    ±0.011d

    16.9

    ±1.22

    注:与Sham组比较:a P<0.05,b P<0.01;

    与OVX组比较:c P<0.05,d P<0.01。

    2.4 腰椎形态计量学指标 OVX组骨小梁相对体积(TBV)与骨小梁相对宽度(MTT)明显低于Sham组(P<0.05),骨小梁吸收表面(RS)与骨小梁形成表面(FS)显著高于Sham组(P<0.05);GSK组TBV值显著高于OVX组(P<0.01),RS明显低于OVX组(P<0.01),FS与OVX组相似明显高于Sham组(P<0.01)(见表4)。
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    表4 第三腰椎骨形态计量学参数(x±Sx)

    组别

    骨小梁相

    对体积

    TBV(%)

    骨小梁相

    对宽度

    MTT(μm)

    吸收表面

    RS(%)

    形成表面

    FS(%)
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    矿化速率

    MAR

    (μm/day)

    Sham

    37.6±2.3

    39.2±2.6

    5.0±1.4

    6.6±1.5

    2.4±0.2

    OVX

    26.5

    ±1.0b
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    38.4

    ±2.2

    8.8

    ±0.4b

    11.5

    ±0.5b

    2.8

    ±0.2b

    GSK

    32.3

    ±5.2ad

    40.8
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    ±10.2

    6.2

    ±0.2d

    12.0

    ±4.3b

    2.3

    ±0.1d

    注:与Sham组比较:a P<0.05,b P<0.01;

    与OVX组比较:c P<0.05,d P<0.01。

    2.5 骨粘连蛋白(ON)mRNA表达水平 以ON cDNA为探针,对大鼠股骨、胫骨总RNA作斑点杂交,结果表明与Sham组相比,OVX组ON mRNA表达略有降低,GSK组无明显变化。
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    此外OVX组子宫重量0.155±0.02g明显低于Sham组(0.819±0.13g)(P<0.001)。而GSK组子宫重量0.187±0.02g明显高于OVX组(P<0.01)。

    3 讨论

    去卵巢大鼠模型是目前公认的妇女绝经后骨质疏松症动物模型。去卵巢大鼠所发生的骨丢失情况与绝经后骨质疏松引起的骨丢失有许多共同之处[7]。因此可用该模型对骨质疏松治疗和预防药物的药效学进行初步评价。

    从骨代谢生化指标测试结果可见,与Sham组相比,OVX大鼠模型组血清雌二醇浓度和子宫角重量显著下降,证明去势手术成功;骨形成(血BGP、ALP)与骨吸收(TRAP、尿Ca/Cr)生化指标均略升高,说明该模型骨转换率有增高趋势,与绝经后妇女骨代谢情况相似。GSK组骨形成指标值明显高于OVX组或Sham组,而骨吸收指标值明显下降或降低,说明骨疏康可促进骨形成抑制骨吸收。
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    骨密度是评价骨质疏松疗效的关键指标。本实验结果表明OVX组大鼠股骨与腰椎骨密度明显低于Sham组,说明动物模型基本成功。与OVX组相比,GSK组骨密度均显著增高,但GSK组腰椎骨密度仍显著低于Sham组,说明骨疏康可减缓大鼠卵巢切除引起的骨丢失。

    骨的生物力学性能是评价骨质量不可缺少的指标。从本实验股骨三点弯曲实验获得的参数可以看出,OVX组大鼠各项生物力学参数值均低于Sham组,说明大鼠卵巢切除后骨生物力学性能下降,骨折危险性增加。与OVX组相比,GSK组各项力学参数值均有一定程度的改善。

    骨形态计量学是评价骨转换与骨结构的有效手段。OVX组大鼠TBV与MTT值的显著降低说明卵巢切除引起骨丢失增加;RS、FS及MAR值的升高表明卵巢切除后大鼠骨吸收与骨形成均加快,与上述生化指标的测试结果基本一致,说明卵巢切除大鼠为高转换型骨代谢。与OVX组相比,GSK组TBV值显著升高,说明GSK有促进骨量恢复作用。并且GSK组的RS值明显低于OVX组,而FS与OVX组相近,说明骨疏康抑制骨吸收的作用明显。
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    骨粘连蛋白(ON)是骨基质中主要的非胶原蛋白之一,其生理作用尚不十分清楚。通常认为ON参与矿化起始,ON对Ⅰ型胶原和羟磷灰石(HA)具有强亲和力,ON可促进HA与Ca2+结合。免疫组化检测发现,ON在矿化和骨再建的组织中表达水平较高,提示它可能参与骨再建作用的调节[8,9]。本研究结果显示,去势后大鼠股骨中ON-mRNA表达有所下降,而骨疏康冲剂无明显恢复其表达的作用,说明可能ON并非参与骨疏康改善骨量的作用。

    作者单位:薛 延(北京创伤骨科研究所骨与关节病研究中心,北京 100035)

    包 方(北京创伤骨科研究所骨与关节病研究中心,北京 100035)

    李 东(北京创伤骨科研究所骨与关节病研究中心,北京 100035)

    刚丕寰(辽宁中医研究院,辽宁 沈阳)
, 百拇医药
    蒋淑媛(辽宁中医研究院,辽宁 沈阳)

    黄公怡(北京医院,北京)

    参考文献

    [1]蒋淑媛,尚亚平,吴林生,等.骨疏康颗粒治疗骨质疏松症的临床观察(附300例分析).中国骨质疏松杂志,1995,1(2):167.

    [2]李东安,贾冬,李绍华,等.骨疏康冲剂的药理学实验研究.中国骨质疏松杂志,1996,2(3):55.

    [3]崔伟,刘成林,史之祯,等.卵巢切除大鼠血清甲状旁腺素、降钙素变化与骨质量降低.中国骨质疏松杂志,1996,2(2):22.

    [4]郑丰裕,党耕町.单纯或联合应用雌激素、钙、氟化钠防止去势后雌性大鼠骨丢失的实验研究.中华骨科杂志,1995,15(5):266.
, http://www.100md.com
    [5]Chomczynsk P,Sacchi N.Single step method of RNA isolation by acid guanidium thiocyanate-phenol-chloroform extraction.Analyt Biochem,1987,162(8):156.

    [6]萨姆布鲁克.丁,弗里奇.EF,曼尼柯斯.T著.金冬雁,黎孟枫译,侯云德校.分子克隆实验指南.北京:科学出版社,1992.372-374.

    [7]Kalu DN.The ovariectomized rat model of postmenopausal bone.Bone and Mineral,1991,15(3):175.
, http://www.100md.com
    [8]Pacific M,Oshima D,Fisher LW,et al.Changes in osteonectin distribution and levels are associated with mineralization of chicken tibial growth cartilage.Calcif Tissue Int,1990,47(1):51.

    [9]Ibaraki K.Termine JD,Whitson SW et al.Bone matrix mRNA expression in differentiating fetal bovine osteoblasts.J Bone Miner Res,1992,7(7):743., 百拇医药