低强度复合振动联合阿仑膦酸钠预防卵巢切除大鼠骨质疏松的实验研究

【摘要】研究背景骨质疏松(Osteoporosis,OP)是以骨量减少,骨组织微观结构退化,致使骨强度下降,骨脆性增加以及骨折风险增大为特征的一种全身性骨骼系统疾病。骨重建是一个骨组织自我更新的过程：破骨细胞不断吸收旧骨,而成骨细胞则不断形成新骨补充骨吸收部分。当机体骨骼发育成熟后,破骨细胞在骨重建过程中发挥重要作用。若破骨细胞活性增强或量增多,可以导致骨吸收增加,骨重建失衡,导致很多骨骼系统疾病的发生,如：OP。目前OP在世界常见病、多发病中居第7位。骨质疏松最常见的并发症是骨折,常见部位是髋部,椎体和桡骨远端。妇女在进入绝经期后骨量丢失明显,如无适当预防和治疗,骨质疏松将不可避免地造成桡骨、脊柱和髋部等处的骨折。随着人口老龄化和人均寿命的延长,骨质疏松性骨折发生率全球每年平均以大于1%的速度递增,因此更多有效、简便的非药物的辅助手段以满足不同人群对骨质疏松预防和治疗的需要是目前研究的重点内容之一。目前关于骨质疏松症的治疗目的一是解除全身性疼痛,二是预防病理性骨折的发生。临床上关于骨质疏松症的治疗方案包括药物治疗、物理治疗及外科手术治疗等,其中以药物治疗为主要手段。临床上常使用的药物主要有骨吸收抑制剂、骨形成促进剂、解偶联剂、骨矿化剂以及中医药等五大类。目前临床上越来越多的患者服用骨吸收抑制剂二膦酸盐类药物来预防骨质疏松或者作为抗骨质疏松的主要药物。二膦酸盐类药物主要机制是通过抑制破骨细胞活性减少骨吸收,从而增加骨密度和抑制骨转换,可以减低椎体和非椎体骨折的发生率,并且已为临床研究所证实。阿伦膦酸钠是第三代二膦酸盐类药物的代表药物,也是临床上使用最为广泛的抗骨质疏松药物。阿仑膦酸钠(AlendronateALE)是治疗OP的传统药物之一,以抑制骨吸收为主,改善骨的质量,同时也可以减轻腰背部疼痛和改善骨质疏松老年的生活质量。但是该药物治疗存在一定副作用,特别是胃肠道反应,限制一部分骨质疏松患者使用该药物。随着社会经济的发展和医疗模式的转变,在关注药物治疗的同时,越来越多的关注已转向了非药物的手段和措施。近年来物理疗法(力学、电磁学)防治OP的研究成为热点。Wolff定律认为,骨的结构特点是适应功能需要而塑造的,并随着功能需要的改变而进行重建；骨的功能是承受活动期间骨组织的机械应变,并随着功能需要所产生的应力的变化而进行功能适应性重建。振动是一种力学刺激,它需要一定的强度和频率才能将有效刺激能量传递至成骨效应细胞,从而诱发成骨反应,过低的强度和频率难以到达有效部位或不能成为诱发成骨的阈上刺激,而过高的振动强度对人体是有危害的。众多研究已经证实,高频(≥30Hz)、低强度(<1g,1g=9.8m/s)和短时(<30分钟)的振动可以调节骨代谢,抑制骨吸收和促进骨形成。同时一定的振动刺激还可以增加肌量,预防或改善肌萎缩。所以说,低于引起骨组织损伤的机械振动信号具有很强的成骨效应,是一种新型、无创、副作用小治疗OP的模式,在防治老年性骨质疏松中有广阔的应用前景。但是目前关于低强度的全身复合振动联合阿仑膦酸钠预防骨质疏松症的研究仍未有报道。实验目的：1.评估高频低强度复合振动预防卵巢切除大鼠骨质疏松的作用；2.评估阿仑膦酸钠预防卵巢切除大鼠骨质疏松的作用；3.比较传统药物阿仑膦酸钠与新型的低强度全身复合振动在预防骨质疏松的效果；4.观察低强度的全身复合振动联合阿仑膦酸钠预防骨质疏松的效果；5.观察低强度全身复合振动是否增强阿仑膦酸钠预防骨质疏松的效果。实验方法：1.讨论高频率低强度复合振动对去势大鼠骨质疏松的预防作用1.1实验材料与方法：80只8周龄SD雌性未育大鼠随机分为对照组(sham)、治疗1组(OVX+VEH)、治疗2组(OVX+WBV),对照组32只大鼠,其余2个治疗组每组24只。对照组未切除卵巢,而治疗1组、治疗2组中大鼠切除双侧卵巢,制备骨质疏松大鼠模型；待卵巢切除切口愈合后开始干预,其中治疗1组是单纯卵巢切除后给予生理盐水(1mg/Kg,每周灌胃一次)；治疗2组是切除卵巢后给予全身复合振动(振动强度为0.3g,频率为45-55Hz,每次振动20min,每天1次,每周5次,休息间隔不大于2d,共12周)。1.2检测指标：在实验过程中每四周检测实验大鼠的体重。在实验4周、8周和12周分别处死8只大鼠,收集其血标本、子宫和双侧胫骨,并用酶法检测血标本中的骨钙素(osteocalcinOC)和工型胶原C末端肽(C-terminalcross-linkedtelopeptidesoftypeIcollagen,CTX),左侧胫骨标本接受micro-CT检查分析和右侧胫骨标本接受三点弯曲生物力学检测。2.讨论阿仑膦酸钠对去势大鼠骨质疏松的预防作用2.1实验材料与方法：80只8周龄SD雌性未育大鼠随机分为对照组(sham)、治疗1组(OVX+VEH)、治疗2组(OVX+ALE),对照组32只大鼠,其余2个治疗组每组24只。对照组未切除卵巢,而治疗1组、治疗2组中大鼠切除双侧卵巢,制备骨质疏松大鼠模型；待卵巢切除切口愈合后开始干预,其中治疗1组是单纯卵巢切除后给予生理盐水(1mg/Kg,每周灌胃一次)；治疗2组是切除卵巢后给予阿仑膦酸钠(1mg/Kg,每周灌胃一次)。2.2检测指标：在实验过程中每四周检测实验大鼠的体重。在实验4周、8周和12周分别处死8只大鼠,收集其血标本、子宫和双侧胫骨,并用酶法检测血标本中的骨钙素(osteocalcinOC)和Ⅰ型胶原C末端肽(C-terminalcross-linkedtelopeptidesoftypeIcollagen,CTX),左侧胫骨标本接受micro-CT检查分析和右侧胫骨标本接受三点弯曲生物力学检测。3.探讨低强度高频率复合振动联合阿仑膦酸钠对去势大鼠骨质疏松的预防效果3.1实验材料与方法：128只8周龄SD雌性未育大鼠随机分为对照组(sham)、治疗1组(OVX+VEH)、治疗2组(OVX+WBV)、治疗3组(OVX+ALE)和治疗4组(VOX+WBV+ALE),对照组32只大鼠,其余四个治疗组每组24只。对照组未切除卵巢,而治疗1组、治疗2组、治疗3组和治疗4组中大鼠切除双侧卵巢,制备骨质疏松大鼠模型；待卵巢切除切口愈合后开始干预,其中治疗1组是单纯卵巢切除后给予生理盐水(1mg/Kg,每周灌胃一次)；治疗2组是切除卵巢后给予全身复合振动(振动强度为0.3g,频率为45-55Hz,每次振动20min,每天1次,每周5次,休息间隔不大于2d,共12周)；治疗3组是切除卵巢后给予阿仑膦酸钠(1mg/Kg,每周灌胃一次);治疗4组是切除卵巢后给予全身复合振动及阿仑膦酸钠干预。3.2检测指标：在实验过程中每四周检测实验大鼠的体重。在实验4周、8周和12周分别处死8只大鼠,收集其血标本、子宫和双侧胫骨,并用酶法检测血标本中的骨钙素(osteocalcinOC)和Ⅰ型胶原C末端肽(C-terminalcross-linkedtelopeptidesoftypeIcollagen,CTX),左侧胫骨标本接受micro-CT检查分析和右侧胫骨标本接受三点弯曲生物力学检测。实验结果1.讨论高频率低强度复合振动对去势大鼠骨质疏松的预防作用1.1实验大鼠体重和子宫指数的变化：大鼠切除卵巢后体重呈显著性增加(P<0.001),但子宫重量减轻显著(P<0.001)。1.2血清骨转化标志物检测结果：血清OC和CTX在卵巢切除后均增加显著(P<0.001),说明卵巢切除后大鼠的骨代谢属于高转化状态。总体来说WBV对血清内OC和CTX两种骨代谢标志物影响不大。1.3Micro-CT扫描胫骨近端骨微结构结果：在实验12周时,与sham组对比,OVX+VEH对照组Tb.N,Tb.Th,Tb.Sp,BV/TV,Conn.D均显著性减低,而SMI显著性增高。在实验12周时,相对于对照治疗组(OVX+VEH组),WBV治疗组能够显著提高胫骨近端松质骨的骨微结构参数[BV/TV(+38.1%,P<0.001),Tb.N(+12.3%,P=0.015)和Tb.Th(+33.7%,P=0.001)].1.4胫骨的三点弯曲实验检测结果：与OVX+VEH组比较,OVX+WBV组在各个实验时间点的所有生物力学参数无统计学意义。在实验4周时,与sham组比较,OVX+VEH组所有生物力学参数同样无统计学意义,但在实验8周和12周时,OVX+VEH组所有生物力学参数均有显著性降低。2.讨论阿仑膦酸钠对去势大鼠骨质疏松的预防作用2.1血清骨转化标志物检测结果：血清OC和CTX在卵巢切除后均增加显著(P<0.001)。实验过程中发现ALE对OC影响不大,但ALE能够显著抑制血清CTX的增加。2.2Micro-CT扫描胫骨近端骨微结构结果：在实验12周时,与sham组对比,OVX+VEH对照组Tb.N,Tb.Th,Tb.Sp,BV/TV,Conn.D均显著性减低,而SMI显著性增高。在实验12周时,相对于对照治疗组(OVX+VEH组),ALE治疗能够显著提高胫骨近端松质骨的骨微结构参数[BV/TV(+73%,P<0.001),TVapparent(+89.9%,P<0.001),Tb.N(+29.9%,P<0.001)和Tb.Th(+56.3%,P0.001)].2.3胫骨的三点弯曲实验检测结果：在实验4周时,与sham组比较,OVX+VEH组所有生物力学参数同样无统计学意义,但在实验8周和12周时,所有生物力学参数均有显著性差异。在实验12周时,相对于对照治疗组(OVX+VEH组),ALE治疗组能够显著提高胫骨近端生物力学参数Fmax(+27.6%,P=0.009)和boneenergyabsorption(+27.4%,P=0.040),但对胫骨近端的stiffness没有任何影响。3.探讨低强度高频率复合振动联合阿仑膦酸钠对去势大鼠骨质疏松的预防效果3.1血清骨转化标志物检测结果：血清OC和CTX在卵巢切除后均增加显著(P<0.001)。WBV+ALE治疗组对OC影响不大,但WBV+ALE能够显著抑制血清CTX的增加。3.2Micro-CT扫描胫骨近端骨微结构结果：在实验12周时,与sham组对比,OVX+VEH对照组Tb.N,Tb.Th,Tb.Sp,BV/TV,Conn.D均显著性减低,而SMI显著性增高。在实验12周时,相对于WBV治疗组来说,ALE治疗组更能够显著提高胫骨近端松质骨的骨微结构参数[BV/TV(+25.3%,p=0.004),TVapparent(+60.3%,P<0.001),BVmaterial(+28.4%,P=0.044),Tb.N(+15.6%,P=0.001),andTb.Th(+16.9%,p=0.037)].同样在实验12周时,相对于ALE治疗组来说,WBV+ALE治疗组更能够显著提高胫骨近端的骨微结构参数[BV/TV(+25%,p=0.001),TVapparent(+30.4%,P=0.032),Tb.N(+10%,P=0.015),andConn.D(+44.5%,p=0.042)].3.3胫骨的三点弯曲实验检测结果：在实验4周时,与sham组比较,OVX+VEH组所有生物力学参数同样无统计学意义,但在实验8周和12周时,所有生物力学参数均有显著性差异。在实验12周时,相对于对照治疗组(OVX+VEH组),WBV+ALE治疗组均能够显著提高胫骨近端生物力学参数Fmax(+28.7%,P=0.008)和boneenergyabsorption(+47.6%,P=0.003),但对胫骨近端的stiffness没有任何影响。在实验12周时,虽然ALE治疗组和WBV+ALE治疗组生理力学参数均无统计学意义,但对比ALE治疗组,WBV+ALE治疗组能够提高胫骨近端的最大应力、骨的刚度参数和胫骨近端破坏的吸收能量。实验结论1.低强度高频率的复合振动可以一定程度上增加骨的形成,改善骨的微结构。2.阿仑膦酸钠能够通过抑制破骨细胞活性,减少骨吸收,抑制骨转换,从而减缓了骨质疏松的进行；阿仑膦酸钠还能够改善松质骨的微结构,提高骨的生物力学性能。3.相对于低强度全身复合振动,阿仑膦酸钠能够更好的预防去除卵巢大鼠骨质疏松和改善骨的微结构；全身复合振动联合阿仑膦酸钠能够很好的预防去势大鼠骨质疏松,而且低强度复合振动能够增强阿仑膦酸钠预防骨质疏松的效果。
【作者】陈国仙；
【导师】陈建庭；
【作者基本信息】南方医科大学，外科学，2014，博士
【关键词】阿仑膦酸钠；全身复合振动；骨质疏松症；预防；大鼠；

【参考文献】
[1]莫士龙.刑事诉讼中的证据展示制度研究[D].安徽大学,法律,2003,硕士.
[2]王锦奎.风险投资与高新技术企业技术创新能力的关系研究[D].沈阳理工大学,企业管理,2013,硕士.
[3]姜利杰.阶梯水流的水力与绕流特性[D].浙江大学,水利工程,2014,博士.
[4]车恒达.国际干散货航运市场牛鞭效应研究[D].大连海事大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[5]赵志升.马克思主义生态思想对当代中国生态文明建设的启示[D].兰州理工大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[6]潘志远.胆碱和阿司匹林协同抗炎作用及其药理学机制的研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,药理学,2014,博士.
[7]张春燕.基于MapXtreme的林业GIS的设计与实现[D].西安电子科技大学,计算机软件与理论,2011,硕士.
[8]安娇.SnX_2(X=S,Se)三元合金和其纳米薄层光学性质的第一性原理研究[D].河南师范大学,2014.
[9]刘晓庆.草原承包经营权流转中的出租方式研究[D].内蒙古大学,民商法学,2013,硕士.
[10]韩丽华.厚皮甜瓜未受精胚珠离体培养技术[D].河北农业大学,蔬菜学,2004,硕士.
[11]王乐平.黄土公路隧道施工过程数值模拟分析[D].兰州大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[12]魏白.《营利性慈善》翻译报告[D].河南科技大学,英语笔译（专业学位）,2014,硕士.
[13]谢振德.交流风机调速节能技术在宝钢的应用[J].冶金自动化,1989,05:44-48.
[14]刘晓楠.机构投资者性质、会计稳健性与公司价值[D].新疆财经大学,会计学,2013,硕士.
[15]孙倩倩.硫化氢对人绒毛膜前列腺素代谢酶的调节及其机制[D].第二军医大学,妇产科学（专业学位）,2013,硕士.
[16]刘金鼎.陕西省本科院校女子篮球运动队现状调查与对策[D].首都体育学院,运动训练,2013,硕士.
[17]李波,苏卓,冷成财,王胜法,罗笑南.基于混合梯度最小化Mumford-Shah模型的高维滤波算法[J].自动化学报,2014,12:2926-2935.
[18]高艺.淮北市城市更新与特色研究[D].安徽建筑大学,城市规划与设计,2011,硕士.
[19]张佳娜.词汇衔接对比研究对英语学习的启示[D].西安外国语大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[20]杨继伟.基于DSP的汽车磁流变半主动悬架智能测控系统研究[D].重庆大学,仪器科学与技术,2014,硕士.
[21]白晨曦.摄影图像符号的意念传达[D].大连理工大学,美术学,2013,硕士.
[22]邱如梅.瑜伽练习对白领女性身心健康影响的研究[D].新疆师范大学,运动人体科学,2013,硕士.
[23]张亮方.南水北调东线一期工程山东段通信传输系统设计研究[D].山东大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[24]胡亚楠.反胶束溶液中的酶学性质研究[D].中南民族大学,分析化学,2013,硕士.
[25]陈登科,胡翠华.数据挖掘技术在远程教育中的应用[J].情报科学,2003,04:445-448.
[26]唐文权.关于高炉烟煤磨机烟气自循环技术的探讨[J].炼铁.1999(03)
[27]柳英.我国捕后羁押必要性审查机制研究[D].华侨大学,法律,2013,硕士.
[28]胡冬静.广州成年子女护老者福利政策的建构[D].福建师范大学,社会工作（专业学位）,2012,硕士.
[29]李晓光.我国上市公司会计舞弊识别研究[D].山东大学,会计学,2013,硕士.
[30]张燕.化学教学中研究性学习实施策略初探[D].华东师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[31]宋天.基于混合学习模式的初中信息技术课程的设计与有效性研究[D].沈阳师范大学,教育技术学,2013,硕士.
[32]徐志文.教师职业角色沿革及其展望[D].沈阳师范大学,教育学原理,2014,硕士.
[33]单学.公司章程制度若干法律问题探析[D].东北财经大学,经济法学,2003,硕士.
[34]孟学雷,杨兆平.铁路货票数据仓库系统的设计与开发[J].电脑与信息技术,2004,03:14-15+52.
[35]额尔敦图.社会工作在社区管理创新中的作用[D].内蒙古师范大学,社会工作（专业学位）,2013,硕士.
[36]蔡红.建设高等教育强国视域下的大学教师发展研究[D].广西师范大学,高等教育学,2014,硕士.
[37]张宁.高中素质教育实施的城乡差异研究[D].山东师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[38]李燕.汉晋龙亢桓氏家族与文学[D].西北师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[39]郦美根.多囊卵巢综合征患者颗粒细胞中p-STAT3和SOCS3表达及其与瘦素水平的关系[D].浙江大学,2005.
[40]陈璐.《鼓励女学生的理科学习》翻译报告[D].四川外国语大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[41]严义超.基于迭代光谱混合分析的高光谱图像解混技术研究[D].华中科技大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[42]强月新,谭泽锋.盘点与回望——’2005中国媒体年度发展报告[J].中国媒体发展研究报告,2005,00:3-65.
[43]赵锦.基于小波变换的JPEG2000图像压缩算法的研究[D].辽宁工程技术大学,2005.
[44]黄亿明.利用MODIS遥感数据进行气溶胶反演研究[D].长安大学,测绘工程（专业学位）,2014,硕士.
[45]俞云会.C18鞘糖脂在脑胶质瘤中的表达及其在耐药中的功能研究[D].苏州大学,免疫学,2012,硕士.
[46]朱涛,于继来.协调联络线与区域电网攀峰的互联电网有功调度[J].电力系统自动化,2008,01:34-38.
[47]王巍.PSE治疗肝癌合并肝硬化脾亢对机体免疫功能的影响[D].山西医科大学,影像医学与核医学,2013,硕士.
[48]穆亮雷.当代俄罗斯国家决策机制及其启示[D].山东大学,思想政治教育,2013,硕士.
[49]段琼.人水通道蛋白4重组质粒的构建及在HKE293细胞中的稳定表达[D].河北医科大学,神经病学,2014,硕士.
[50]温培威.Skyrme能量密度泛函研究原子核自旋—同位旋激发性质[D].中国科学院研究生院（近代物理研究所）,粒子物理与原子核物理,2014,硕士.