骨碎补对去卵巢大鼠骨微结构的保护作用

山东科学ＳＨＡＮＤＯＮＧＳＣＩＥＮＣＥ

第３３卷第１期２０２０年２月出版

Ｖｏｌ.３３Ｎｏ.１Ｆｅｂ.２０２０ＤＯＩ:１０.３９７６/ｊ.ｉｓｓｎ.１００２￣４０２６.２０２０.０１.００６ʌ药理与毒理ɔ

收稿日期:２０１９￣１０￣０９

基金项目:国家自然科学基金(８１４７３７０９)ꎻ山东省中医药科技发展计划(２０１７￣４３１)

作者简介:张峻玮(１９８０ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ主治医师ꎬ研究方向为骨与关节损伤的临床及基础研究ꎮＴｅｌ:１５８０６３１４５８６ꎬＥ￣ｍａｉｌ:１５８０６３１４５８６＠１６３.ｃｏｍ

∗通信作者ꎬ徐展望(１９６０ )ꎬ男ꎬ主任医师ꎬ研究方向为脊柱脊髓损伤㊁退行性骨科疾病的临床与基础研究ꎮＴｅｌ:０５３１￣６８６１７０６５ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｘｚｗ６００１＠１６３.ｃｏｍ骨碎补对去卵巢大鼠骨微结构的保护作用

张峻玮１ꎬ陈玲玲１ꎬ李琰１ꎬ李朝辉１ꎬ聂伟志１ꎬ徐展望２∗

(１.山东省文登整骨医院ꎬ山东文登２６００１４ꎻ㊀２.山东中医药大学附属医院ꎬ山东济南２５００１４)

摘要:为观察骨碎补对去卵巢大鼠骨微结构的作用并探讨其可能作用机制ꎬ将３６只大鼠分为实验组(ＯＶＸＤＦ)㊁模型组(ＯＶＸ)和假手术组(ＳＨＡＭ)ꎮＯＶＸＤＦ及ＯＶＸ组去卵巢造模ꎬ术后８周ꎬ测量３组大鼠骨密度后ꎬＯＶＸＤＦ组给予骨碎补水煎液灌胃ꎬＯＶＸ及ＳＨＡＭ组给予生理盐水灌胃ꎬ灌胃１２周ꎮ然后利用Ｍｉｃｒｏ￣ＣＴ测量骨密度ＢＭＤ(ｇ/ｃｍ３)㊁骨矿含量ＢＭＣ(ｇ)㊁骨小梁骨量ＢＶ/ＴＶ(％)㊁骨小梁厚度Ｔｂ.Ｔｈ(μｍ)㊁骨小梁数量Ｔｂ.Ｎ(ｍｍ－

１)㊁骨小梁分离度Ｔｂ.ｓｐ(ｍｍ)㊁结构模型指数ＳＭＩꎬ显微镜下观察骨组织显微形态情况ꎬ酶联免疫吸附法测定大鼠血清ＴＲＡＰ㊁ＭＭＰ￣９㊁ＣＴＸ￣１含量ꎮ结果显示大鼠去卵巢后ꎬ不仅表现为骨量的降低ꎬ同时出现骨微细结构的变化ꎬ骨碎补灌胃后可以有效地对抗去卵巢大鼠的骨密度降低及骨微细结构的变化ꎬ其作用机制与其抑制骨髓脂肪细胞生成㊁抑制破骨细胞活性及数量有关ꎮ

关键词:绝经后骨质疏松ꎻ骨碎补ꎻＭｉｃｒｏ￣ＣＴꎻ脂肪细胞ꎻ骨微结构

中图分类号:Ｒ２８５㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００２￣４０２６(２０２０)０１￣００３５￣０７

开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):

ＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＲｈｉｚｏｍａＤｒｙｎａｒｉａｅｏｎｂｏｎｅ

ｍｉｃｒｏａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｏｖａｒｉｅｃｔｏｍｉｚｅｄｒａｔｓ

ＺＨＡＮＧＪｕｎ￣ｗｅｉ１ꎬＣＨＥＮＬｉｎｇ￣ｌｉｎｇ１ꎬＬＩＹａｎ１ꎬＬＩＺｈａｏ￣ｈｕｉ１ꎬＮＩＥＷｅｉ￣ｚｈｉ１ꎬＸＵＺｈａｎ￣ｗａｎｇ２∗

(１.ＷｅｎｄｅｎｇＯｓｔｅｏｐａｔｈｉｃＨｏｓｐｉｔａｌꎬＷｅｎｄｅｎｇ２６００１４ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＡｆｆｉｌｉａｔｅｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅꎬＪｉｎａｎ２５００１４ꎬＣｈｉｎａ)

ＡｂｓｔｒａｃｔʒＴｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＲｈｉｚｏｍｅＤｒｙｎａｒｉａｅｏｎｂｏｎｅｍｉｃｒｏａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｏｖａｒｉｅｃｔｏｍｉｚｅｄｒａｔｓａｎｄｔｏｅｘｐｌｏｒｅｉｔｓｐｏｓｓｉｂｌｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ.Ｔｈｉｒｔｙ￣ｓｉｘｒａｔｓｗｅｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｇｒｏｕｐ(ＯＶＸＤＦ)ꎬｍｏｄｅｌｇｒｏｕｐ(ＯＶＸ)ꎬａｎｄｓｈａｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｇｒｏｕｐ(ＳＨＡＭ).ＩｎｔｈｅＯＶＸＤＦａｎｄＯＶＸｇｒｏｕｐｓꎬｂｉｌａｔｅｒａｌｏｖａｒｉｅｓｗｅｒｅｒｅｍｏｖｅｄ.Ｅｉｇｈｔｗｅｅｋｓａｆｔｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎꎬｂｏｎｅｍｉｎｅｒａｌｄｅｎｓｉｔｙｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄ.ＡｆｔｅｒｔｈｉｓꎬｔｈｅＯＶＸＤＦｇｒｏｕｐｗａｓａｄｍｉｎｉｓｔｅｒｅｄＲｈｉｚｏｍａＤｒｙｎａｒｉａｅｉｎｔｒａｇａｓｔｒｉｃａｌｌｙꎬａｎｄｔｈｅＯＶＸａｎｄＳＨＡＭｇｒｏｕｐｓｒｅｃｅｉｖｅｄｎｏｒｍａｌｓａｌｉｎｅｉｎｔｒａｇａｓｔｒｉｃａｌｌｙｆｏｒ１２ｗｅｅｋｓ.Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙꎬｍｉｃｒｏ￣ＣＴｗａｓｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｂｏｎｅｍｉｎｅｒａｌｄｅｎｓｉｔｙ(ｇ/ｃｍ３)ꎬｂｏｎｅｍｉｎｅｒａｌｃｏｎｔｅｎｔ(ｇ)ꎬｔｒａｂｅｃｕｌａｒｂｏｎｅｖｏｌｕｍｅｏｖｅｒｔｏｔａｌｖｏｌｕｍｅ(％)ꎬａｎｄｔｒａｂｅｃｕｌａｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓＴｂ.Ｔｈ(μｍ)ꎬｔｒａｂｅｃｕｌａｒｂｏｎｅｎｕｍｂｅｒＴｂ.Ｎ(ｍｍ－１)ꎬｔｒａｂｅｃｕｌａｒｂｏｎｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅＴｂ.ｓｐ(ｍｍ)ꎬ

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山㊀东㊀科㊀学２０２０年ａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｄｅｌｉｎｄｅｘ.Ｒａｔｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｂｏｎｅｔｉｓｓｕｅｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄｕｎｄｅｒｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ.Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｔａｒｔｒａｔｅ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｔａｃｉｄｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅꎬｍａｔｒｉｘｍｅｔａｌｌｏｐｅｐｔｉｄａｓｅ９ꎬａｎｄＣＴＸ￣１ｉｎｒａｔｓｅｒｕｍｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｅｎｚｙｍｅ￣ｌｉｎｋｅｄｉｍｍｕｎｏｓｏｒｂｅｎｔａｓｓａｙ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｎｏｔｏｎｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｏｎｅｍａｓｓｂｕｔａｌｓｏｃｈａｎｇｅｄｂｏｎｅｍｉｃｒｏａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉｎｏｖａｒｉｅｃｔｏｍｉｚｅｄｒａｔｓ.ＲｈｉｚｏｍａＤｒｙｎａｒｉａｅｄｅｃｏｃｔｅｄｗｉｔｈｗａｔｅｒｉｎｔｒａｇａｓｔｒｉｃａｌｌｙｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｆｏｒｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｂｏｎｅｍｉｎｅｒａｌｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｉｎｂｏｎｅｍｉｃｒｏａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｉｎｏｖａｒｉｅｃｔｏｍｉｚｅｄｒａｔｓ.Ｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｃｔｉｏｎｉｓａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｉｔｓｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆｂｏｎｅｍａｒｒｏｗａｄｉｐｏｃｙｔｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｎｕｍｂｅｒｏｆｏｓｔｅｏｃｌａｓｔｓ.

ＫｅｙｗｏｒｄｓʒｐｏｓｔｍｅｎｏｐａｕｓａｌｏｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓꎻＲｈｉｚｏｍｅＤｒｙｎａｒｉａｅꎻＭｉｃｒｏ￣ＣＴꎻａｄｉｐｏｃｙｔｅꎻｂｏｎｅｍｉｃｒｏａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ

㊀㊀随着经济社会的发展ꎬ人口老龄化趋势严重ꎬ骨质疏松症(ｏｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓꎬＯＰ)的发病率也越来越高ꎮ骨质疏松症是一种以骨量减低㊁骨细微结构退化㊁骨强度降低为特征的骨代谢疾病ꎬ病变广泛ꎬ涉及全身ꎬ且常伴随骨脆性的增加ꎬ最终导致骨折[１]等严重并发症ꎮ中医药是治疗骨质疏松常用的方法之一ꎬ具有多靶点㊁多渠道㊁多机制的特点ꎮ骨碎补则是目前常用治疗骨质疏松症的中药之一ꎬ具有明显的抗骨质疏松的作用ꎬ但其具体作用机制尚不完全明确ꎮ

骨质疏松症最常用的诊断方法是双能Ｘ射线吸收测定法(ＤＸＡ)ꎬ具有操作简单㊁辐射量小㊁花费低等优点ꎮ然而ꎬ骨骼的机械性能是由骨骼的几何形态㊁微结构特性和内在材料特性等多因素决定的ꎮ骨质疏松症发生后ꎬ骨强度的降低ꎬ不仅仅表现在骨量的减少ꎬ而且与骨小梁微结构的变化㊁皮质骨形态改变㊁骨矿化的程度和分布ꎬ以及骨基质和矿物质的组成等等密切相关[２￣３]ꎮ常规ＤＸＡ仅仅能检测出单位面积上的骨量即ＢＭＤ(ｇ/ｃｍ２)的变化ꎬ无法反映单位体积上骨量即ＢＭＤ(ｇ/ｃｍ３)的变化ꎬ更无法反映上述其他情况ꎮ为了更好地对骨骼微细结构进行观察ꎬ以往多采用骨组织形态计量学分析的方法进行研究[４]ꎬ以获得相关指标ꎬ如骨小梁体积百分比㊁骨小梁吸收面积百分比等ꎬ但过程复杂ꎬ且观测对象为二维图像ꎬ对骨小梁厚度㊁骨小梁空间结构等众多参数无法有效分析ꎮ高分辨率显微ＣＴ的发展ꎬ解决了上述部分问题ꎬ具有高分辨率㊁低成本㊁使用方便㊁能够在不处死动物或损伤标本的前提下ꎬ对小动物和标本进行扫描的特点ꎮ同时利用强大的图像处理软件ꎬ可以立体三维多角度地观察骨形态情况ꎬ克服了病理切片中因标本形状或结构而限制操作或不易观察目标区域的困难[５]ꎮ

骨组织包括皮质骨和松质骨ꎮ松质骨主要负责快速骨转换和调节全身矿物质稳态ꎬ而皮质骨主要起支架作用[６]ꎮ发生绝经后骨质疏松时ꎬ松质骨的骨小梁最先发生变化ꎬ出现密度降低㊁数量减少㊁小梁间脂肪组织增生等变化ꎮ目前ꎬ已经有研究发现骨髓中脂肪含量与骨密度关系密切ꎮ成年后ꎬ骨髓中脂肪含量随着年龄及绝经时间的增加而增加ꎬ其相对量与骨组织的ＢＭＤ呈负相关[６]ꎮ而在青春期前ꎬ女性骨髓中脂肪含量与ＢＭＤ呈正相关ꎬ表现在随着年龄增长ꎬ骨髓中脂肪含量增加ꎬ同时ＢＭＤ也增加[７]ꎮ骨髓脂肪组织由脂肪细胞形成ꎬ骨髓脂肪细胞(ｂｏｎｅｍａｒｒｏｗａｄｉｐｏｓｉｔｙꎬＢＭＡ)呈单泡ꎬ近圆形ꎬ大小不一ꎬ平均直径约５０μｍ[８]ꎬ来源于骨髓间充质干细胞ꎮ由于ＢＭＡ和成骨细胞均来源于骨髓中的间充质干细胞[９]ꎬ当骨髓间充质干细胞向脂肪细胞分化增多的同时ꎬ往往伴有向成骨细胞分化的减少ꎬ因此成骨与成脂之间存在着此消彼长的关系ꎮ这个过程ꎬ受到体内激素㊁骨髓微环境中细胞因子及信号通路的影响ꎮ同时ꎬＢＭＡ还可以通过释放相关蛋白㊁细胞因子反向调节成骨细胞㊁骨髓间充质干细胞及破骨细胞ꎬ进一步影响骨代谢ꎮ以上种种研究表明ꎬ骨髓腔内的脂肪细胞及脂肪组织不仅仅是既往认为的起到填充骨髓腔㊁机械性支撑作用ꎬ还可能是一个新的内分泌 器官 ꎬ可以通过各种机制影响骨密度及骨代谢[１０]ꎮ

骨代谢指标包括骨代谢调节激素㊁细胞与体液因子㊁骨吸收㊁骨形成标志物等ꎬ虽不能作为骨质疏松诊断的金标准ꎬ但通过检测相关指标ꎬ可以了解骨组织代谢情况ꎬ对骨质疏松的诊断与分型㊁预测骨折风险等均有较大帮助[１１]ꎮＴＲＡＰ㊁ＣＴＸ￣１㊁ＭＭＰ￣９均为骨吸收标记物ꎮ骨吸收时ꎬ破骨细胞分泌酸和蛋白酶ꎬ在骨基质与破骨细胞之间形成空隙ꎬ而位于破骨细胞微粒体中的ＴＲＡＰꎬ随即通过破骨细胞进入此空隙ꎬ与其他酶一起参与骨基质的降解ꎮ因此测定血清中ＴＲＡＰ的浓度ꎬ有助于了解生理和病理条件下的骨代谢状况ꎬ在绝经后