（运动人体科学专业论文）尼尔雌醇和有氧运动对雌性小鼠骨质疏松的实验研究.pdf

摘要 目的 探讨尼尔雌醇和有氧运动对骨代谢的影响 方法 3 2 只l o 月龄清洁级s d 雌性小鼠 武汉大学医学院动物实验中心提供 切除卵 巢后随机分为4 组 生理盐水组 i 喂药 尼尔雌醇 一个月组 i i 喂 药 尼尔雌醇 三个月组 喂药和有氧运动三个月组 i v 在正常喂养 的基础上 i 组对照组小鼠 以生理盐水每周灌喂一次 i m l l o o g i i 组实验小鼠以尼尔雌醇 o i m l l o o g 每周灌喂一次 组以尼尔雌醇每周灌 喂一次并每周游泳三次 每次游9 0 分钟 实验结束后分别于几组小鼠的左心 室抽取血液分离血清以血清分析仪进行生化指标检测 比较组间血清钙离子 鳞离子和碱性鳞酸酶的差异 取四组小鼠四肢骨和椎骨以骨密度分析仪进行检 测 比较组间骨密度 b 肋 的差异 结果 1 血清生化检测结果 1 i i 组实验小鼠的血清钙离子 磷离子与i 组相比 含量明显 降低 其差异有显著性 p 0 0 5 i i i l l i v 组实验小鼠的碱性磷酸酶含量与 i 组相比明显增高 其差异有显著性 p 0 0 5 2 组实验小鼠的血清钙离子 磷离子与i i i 组相比 含量明显降低 其差 异有显著性 p 0 0 5 i v 组实验小鼠的碱性磷酸酶含量与 组相比明显增高 其差异有显著性 p 0 0 5 2 骨密度检测结果 i i 组实验小鼠的四肢骨及椎骨密度与i 组相比均有明显增加 其差 异有显著性 p 0 0 5 实验组内i i i 组的椎骨密度较i i 组的有明显增加 其 差异有显著性 p 0 0 5 i v 组实验小鼠的四肢骨及椎骨密度与i i i l l 组分别 相比均有增加 其差异有显著性 p 0 0 5 结论 尼尔雌醇和有氧运动对去卵巢雌性小鼠骨代谢有多方面的影响 可以推迟骨 质疏松的到来 有效预防骨质疏松的发生 关键词 尼尔雌醇有氧运动骨质疏松 骨密度 p u r p o s e a b s t r a c t t oe x p l o r ee f f e c to fe s t r o g e n n i l e s t r i 0 1 a n de x e r c i z e s w i m m i n g r e p l a c e m e n t t h e r a p yo nb o n em e t a b o l i s m m e t h o d s a f t e rb e i n gp e r f o r m e do v a r i e c t o m y 3 2s ds m a l lr a t sw h i c hw e r e1 0m o n t h s o l d p r o v i d e db yt h ea n i m a lc e n t e ro fw u h a nu n i v e r s i t y w e r e d i v i d e dr a n d o m l yi n t o4 g r o u p s g r o u p1w e r ea d m i n i s t r a t e dw i t hs o d i u mc h l o r i d ei n j e c t i o no n e t i m eaw e e k w i t hl m l l o o g g r o u p1 1w e r ea d m i n i s t r a t e dw i t he s t r o g e n n i l e s t r i 0 1 o n et i m ea w e e kw i t ho 1 m g l o o gf o r1m o n t h g r o u p w e r ea d m i n i s t r a t e dw i t hn i l e s t r i o lo n e t i m eaw e e kw i t h0 1 m v lo o gf o r3m o n t h s g r o u p w e r ea d m i n i s t r a t e dw i t h n i l e s t r i o lo n et i m e saw e e kw i t h0 1 m l l o o gf o r3m o n t h sa n dm a k et h e ms w i m m i n g 3t i m e saw e e kw i t h9 0m i n i t e s t h eb l o o df r o mt h er a t s l e f tv e n t r i c l ew a s c e n t r i f u g a t e d t og e tt h eb l o o ds e r u m t h ec o n c e n t r a t i o n so fs e r u ma l k a l i n e p h o s p h a t a s e s e r u mc a l c i u m s e r u mp h o s p h o r u s w e r ed e t e c t e d b yb i o c h e m i s t r y m e t h o d s t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o no fe a c hk i n do fi o nw a sc o m p a r e dw i t he a c h o t h e ra m o n gt h e4g r o u p s t h eb o n em i n e r a ld e n s i t y b m d o ft h eb o n e so fl i m b s v e r t e b r a ew a sd e t e c t e db ya n a l y s i sm e t e ro f b m d t h ea v e r a g eb m d w a sc o m p a i r e d w i t he a c ho t h e ra m o n gt h e4g r o u p s r e s u l t s 1r e s u l t so fs e r u md e t e c t i o n 1 t h ec o n c e n t r a t i o no fs e r u mc a l c i u ma n ds e r u mp h o s p h o r u so fh a n d w e r es i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e da n dt h ec o n c e n t r a t i o no fs e r u ma l k a l i n ep h o s p h a t a s eo f g r o u p1 1 a n d w e r es i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d t h a nt h a to f g r o u pi p 0 0 5 2 t h ec o n c e n t r a t i o no fs e r u mc a l c i u ma n ds e r u mp h o s p h o r u so f w e r e d e c r e a s e db u tn o ts i g n i f i c a n t l ya n dt h ec o n c e n t r a t i o no fs e r u ma l k a l i n ep h o s p h a t a s e o f g r o u p w e r ei n c r e a s e db u t n o ts i g n i f i c a n t l yt h a nt h a to f g r o u p 2r e s u l t so fb m dd e t e c t i o n t h eb m do fl i m b sa n dv e r t e b r a eo fg r o u p1 i h ia n d w e r ei n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l yt h a nt h a to fg r o u pi 口 o 0 5 t h eb m d o ft h ev e r t e b r a eo fg r o u p w e r es i g n i f i c i a n t l yi n c r e a s e dt h a ng r o u p 骨形成 ll p t h 分泌l影响胶原的 i转换与成熟 l 2 5 0 h 2 d l li 肠c a 吸收l il 负钙平衡一一一骨矿含量i 一一一i 型骨质疏松症 绝经后骨质疏松症发病机理示意图 2 3 骨质疏松症给人体造成的危害及对社会和家庭的影响 骨质疏松症给人体造成的最大危害是骨折 它通常引起髋部 脊椎和桡骨远端骨折 湖北大学硕士学位论文 不仅给患者造成了巨大痛苦 而且限制了患者的活动 并进一步加剧骨质疏松病情的发 展 缩短患者的寿命n 1 髋部骨折是骨质疏松骨折中病情最严重 治疗最难 愈后最差 的 多见绝经后妇女 这种骨折的病人无论是否手术 均需长期卧床 从而加重了骨质 疏松症的病情 并且极易出现全身各系统的并发症 如肺炎 褥疮 泌尿系统感染 下 肢静脉血栓 甚至老年性痴呆 脊柱压缩性骨折是骨质疏松骨折中最常见的 好发于绝 经后妇女 其中6 0 7 0 岁的患者发病率最高 该骨折主要发生于脊柱胸段 表现为锥 体的变形 并伴有剧烈的腰背疼阻1 随着病情的加剧 脊椎前倾加剧 晚期会出现因脊 椎受压而导致的下肢功能障碍 桡骨远端骨折的发生主要是因为桡骨远端以松质骨为 主 明显的受骨质疏松病情的影响 它常会引起局部的剧烈疼痛和明显的腕关节畸形 关节功能部分或全部丧失 身长缩短和驼背是骨质疏松症对人体造成的另一危害 还会 影响呼吸系统 以上可见 骨质疏松症己严重地影响了人类的健康和生活质量 需要给 以高度重视 2 3 1 死亡率高 据统计 我国近8 4 0 0 万的中老年人存在骨质疏松症的威胁 其中6 0 岁至6 9 岁老 年妇女骨质疏松发生率高达5 0 一7 0 其发病率已经超过了肿瘤 并有逐年上升的趋 势 由骨质疏松症及其并发症引发的死亡率排到了第四位 9 1 典型的桡骨远端骨折发生 在绝经后妇女向前跌倒时 当然前臂近端 肱骨近端 股骨干以及胫骨远端骨质疏松引 起的骨折也不少见 老年人发生髋部骨折是个非常事件 造成长期的病态和死亡是其主 要危险 尽管医疗有所改善 然而髋部骨折一年内因并发症死亡率约1 5 2 5 经6 个月 的追踪观察 存活率可减少1 2 2 0 占各种疾病死亡率的第1 2 位n 引 骨折后1 5 的人 会永远残废 不能生活自理 1 5 2 5 要进入长期的看护机构 这将严重地影响老年人的 生活质量 同时也给社会和家庭带来了很大负担n 从表1 可以看出在美国四种疾病的 死亡率中 心血管疾病最高 为3 1 o 髋部各种与乳腺癌相同为2 6 n 2 1 可见骨质 疏松及其引起的骨折也是威协人们生命的主要凶手之一 4 2 文献综述 表1预测5 0 岁白人绝经后妇女一生死亡的危险度 病种一生死亡的危险度 心血管疾病 髋部骨折 乳腺癌 子宫内膜癌 3 1 0 2 6 2 6 0 7 至少有两个前瞻性研究报告b m d 减低的男性和女性死亡率增加 对9 7 0 4 例6 5 岁以 上非黑种美国妇女的研究发现 b m d 减低的妇女死亡危险增加 死亡原因不是继发于骨 折 而与中风有关 经年龄调整后 b m d 每减少1 s d 死亡率增加2 0 其中中风死亡的 占7 0 即使是在对己知的中风危险因素 年龄 过去有中风 高血压 糖尿病 吸烟和 绝经后雌激素治疗 进行调整后仍是如此 2 3 2 住院和医疗保健费用高 实际上所有骸骨骨折患者均需住院而且住院时间较长 欧洲和1 9 8 6 年以前美国的 研究报道平均住院时间大约为2 0 一3 0 天 m a g a z i n e r m l 等的研究表明 在美国几乎半 数患者出院后取社会福利机构 并且三分之一以上的患者在骨折后一年内再次入院 大 约半数的再次入院是由于与髋关节骨折不相关的原因 1 9 8 3 年实行的为住院患者服务的 预先付费系统使美国医疗保健模式发生了某些变化 平均住院时间由系统实施前的2 1 9 天降至实施后的1 2 6 天 在某些研究中缩短的住院时间伴有并发症和死一亡率的增加 p h i l l i p s n 3 1 等计算在1 9 8 5 年有3 2 1 9 0 9 次的入院是由于骨质疏松 其中半数是因为 髋关节骨折 另外在同一年度2 3 0 万次门诊医疗服务与骨质疏松有关 其中髋关节骨折 只占1 0 在美国髋关节骨折每年造成7 0 0 万活动受限日和6 万次住入私人疗养所 表 明所有私人疗养所住院者的7 4 与骨质疏松有关 然而 医疗服务的费用也很可观 在 美国每年单独因髋关节骨折而入院的在2 5 00 0 0 次以上 占用住院床位为3 4 0 万床 日 椎体和腕骨骨折住院病人比骸外伤者低得多 在发生椎体或腕骨骨折的4 5 岁以上 的人中 大约2 5 至3 9 的椎体骨折患者和8 至1 0 的腕骨骨折患者被收住院 因腕骨 骨折而需住院患者的比例随年龄的增长而增加 在8 5 岁以上的妇女可高达7 6 对于髋骨骨折的的患者 大约一半的卫生保健费用被花在私人疗养所 c h r i s c h i l l e s n 们等计算1 9 的髋骨骨折患者需要长期的私人疗养所照顾 相比之下椎体 湖北大学硕士学位论文 骨折患者只占1 9 腕骨骨折患者则无此需要 8 0 岁以下的髋骨骨折患者出院后的三 分之一住进私人疗养所 8 0 岁以上的则超过半数 在1 9 8 5 年 3 4 髋骨骨折患者住入 私人疗养所的时间少于1 个月 4 1 的患者住1 6 个月 其余2 5 的患者住院超过6 个月 骨质疏松性骨折的经济开支是巨大的 p h i l l i p s m l 等应用包括医院 私人疗养所 和医疗诊所在内的卫生保健数据库计算了与骨质疏松的各类型骨折 包括髋骨骨折 和 并发症在1 9 8 6 年的直接医疗费用 估计年度费用住院患者为2 8 亿美元 私人疗养所为 2 l 亿美元 门诊治疗为2 亿美元 对美国骨质疏松性骨折每年的耗费进行了估计 脊柱 髋和锥体骨折为4 5 亿美元 所有骨折多达6 0 1 0 0 亿美元n 副 骨质疏松在世界常见病 多发病中已跃居第七位 该症患者人数超过2 亿人 仅美 国 西欧 日本就有7 5 0 0 万人n 每年治疗及住院费高达2 5 0 亿关元 根据美国1 9 8 6 年报告每年用于骨质疏松引起骨折的医疗费用达1 0 0 1 2 0 亿美元 西德每年7 万人发生 股骨颈骨折 医疗费用达1 0 亿马克 预计到2 0 4 0 年美国所投入这项的费用将为目前的 3 倍 到2 0 3 0 年每年股骨颈骨折发病率达9 5 万例 每年所花费用达1 3 亿马克n 引 1 9 9 5 年香港地区由于骨质疏松造成的骨折一年的直接的医疗耗资是1 3 亿港元 上 海地区1 9 9 9 年的统计资料市区老年人骨折的发病率为2 0 1 0 其中男性1 5 5 8 女 性2 3 4 5 农村骨折发生率为8 8 3 其中男性7 0 4 女性9 8 1 我国目前已有 6 0 0 0 万至8 0 0 0 万人患有骨质疏松症 每年耗费的医疗费用1 5 0 亿人民币 2 0 o 在此情况 下政府将其与糖尿病 老年痴呆一起列为三大重点攻关的老年性疾病 因此 早期预防和治疗骨质疏松症成为重大的社会和医学问题 对提高老年人生活 质量 推迟衰老进程 延年益寿和节约医药费开支都具有战略性的意义 通过早期预防 如果能将骨折发病率减少2 0 就可以为社会节约2 8 6 亿美元 就可以使更多的老年人 享受健康的晚年 2 3 3 生活质量下降 髋骨骨折在第一年可引起存活者严重的功能下降 在一相骨折后一年功能状态与基 线水平比较的前瞻性研究中 5 0 髋骨骨折患者未能恢复独立行走能力 7 0 的患者不能 恢复独立移动 从床 椅子或轮椅挪动到另一个地方 8 7 未能恢复自行爬楼梯 根据 回忆的骨折前功能状态 其他研究发现髋骨骨折患者骨折后2 0 到6 0 在6 1 2 个月 内不能恢复到基线的功能水平 视活动的类型而异乜川 m a g a z i n e r 2 2 l 等发现行走和完成日常活动能力的恢复大多出现在髋骨骨折后6 个月 6 2 文献综述 只有4 0 的患者在出院后2 个月内恢复了骨折前的行走能力 到6 个月增加到6 0 6 个月时恢复其他日常生活能力患者的比例 洗澡为6 5 吃饭为9 0 介于中间的有 穿衣 7 2 移动 7 5 上厕所 8 0 打扫卫生 8 2 诊断明确痴呆 手术后 抑郁 住院过久与再次入院大多伴有行走能恢复减缓和依赖危险增加 经常接触某种社 会网络有助于促进康复 许多髋骨骨折患者除原有的健康问题外 还会发生压迫性溃疡 尿路感染和肺炎1 2 3 身体功能的减退可导致跌跤的危险增加和跌跤恐惧 从而限制活动和自立 c h r i s c h i l l e s f 2 3 1 等估计1 0 的骨骨折妇女在日常生活方面变得更加依赖 很难确定这些健康问题与死亡 率过高在多大程度上是由于骸骨骨折而不是原有并存疾病引起的 因为后者在9 0 的髓 骨骨折患者都有存在 骨折的危险因素 如遗传 饮食 体力活动 药物等 会造成峰值骨密度降低 在 发生跌跤时就容易发生骨质疏松引起的骨折 2 4 1 骨折的结局是多方面的 恢复 残废和 死亡都可能发生 因此早期预防和治疗骨质疏松症成为重大的社会和医学问题 对提高 老年人生活质量 推迟衰老进程 延年益寿和节约医药费开支都具有战略性的意义 通 过早期预防如果能将骨折发症率减少2 0 就可以为社会节约2 8 0 亿美元并能使更多的 老年人享受健康的晚年 2 5 j 2 4 运动对骨质疏松的影晌 b o w m a n t 2 6 等的实验证明 运动 钙和维生素d 有助于绝大部分骨质疏松患者的治 疗 p r i n c e l 2 7 1 等证实 运动 钙剂 组比单纯钙剂组更能阻止股骨颈的骨丢失 据上海医 科大学中山医院骨科 2 8 1 对5 年内2 0 例髋部骨折的统计分析 6 0 岁以上的占6 6 8 而 从事体力劳动或体育运动的仅占1 1 2 诸如此类的报告很多 从中可以看出 运动对 于骨质疏松症的防治起着重要的作用 2 4 1 运动使骨量增加 有部分研究材料认为 机械应力对成骨细胞活性有刺激作用 如运动员的骨密度较 高 从事体力劳动的妇女比不常活动的妇女有较高的骨密度 而不常活动的人会影响骨 骼的生长发育 骨密度的峰值也较低 2 9 1 h e i n o n e n t 3 0 1 等发现 负重练习对成骨活动产生有效的刺激作用 邵志宏等通过实验 发现 长期坚持游泳的绝经后妇女骨密度增加 h e m b e n l 3 1 1 报道绝经后妇女进行有氧和 7 湖北大学硕士学位论文 负重练习有助于保持和提高骨密度 p i e h l 3 2 1 等报道体育活动结合钙摄入对于骨组织的形 成和保持是十分必要的 类似的报道国内外共有十几篇 1 9 9 4 年后 从上述数篇文献中 我们可以看出 这些研究结果证实了运动特别是负重运动可通过某种机制刺激成骨细 胞 使成骨活动增加 所以运动有助于保持并增加骨量 2 4 2 运动对延缓骨量丢失的效应高于提高骨量的效应 运动对骨骼产生了机械应力 导致了骨组织的特异性变形 使骨细胞 破骨细胞 成骨细胞均受到刺激 这种机械应力导致d n a 合成增加 继而d n a 的表达产物胶原 蛋白的合成也增加 这样就提高了骨质的水平 此时的骨形成率要大于不运动时的骨形 成率 因此 运动使骨形成增加 b m d 增大 在绝经的妇女和老年人中一定程度地弥 补骨质大量丢失的状况 起到了维持骨质水平的作用 中国康复中心1 9 8 8 年一1 9 9 5 年对6 5 0 例外截瘫患者用双能x 线骨密度仪测双侧股 骨近端及腰椎骨密度 发现均有不同程度骨质疏松 且卧床时间越长骨质疏松程度越严 重 不全截瘫者 当下肢恢复行走后骨质疏松明显好转 表明骨骼废用导致骨量降低 负重可以增加骨密度 3 引 2 0 世纪9 0 年代以来 大量的国内外专家学者开始重视这一课题并发表了很多研究 成果 j a c o b s e 3 5 j 报道绝经后运动员桡骨和腰椎的骨密度明显大于非运动员 人体和运动 实现的相似结果提示 绝经前运动可以增加峰值骨量 减轻绝经后骨质疏松程度 c h e n g 等f 3 6 j 的研究指出 绝经后女性参加强有力的运动后 跟骨矿物质含量明显大于对照 组 g r a n h e h 3 7 等在1 9 8 6 年做了举重运动员与同龄男性腰椎骨盐浓度的比较研究 运动 员大概高出3 6 且举重量与骨盐浓度成正相关 w i c k h a m 在1 9 8 9 年对1 6 8 8 名6 5 岁 高龄者进行了1 5 年观察 结论表明 骨质疏松使股骨颈骨折的危险性增加 是日常活 动量低下的结果 b a r e n g o l t s l 3 9 在1 9 9 3 年 1 9 9 4 年的两篇报道中用9 月龄去卵巢大鼠进 行3 个月中等强度耐力性跑台运动 以研究股骨 胫骨和第四腰椎的骨矿含量 力学性 能 结果表明 去卵巢早期的耐力训练对骨矿及力学性能起有利的作用 组织计量学表 明大鼠骨形成力量增强 p e n gz 4 0 l 等在1 9 9 4 年报道大鼠跑台运动可以显著克服去卵巢后胫骨骨小梁数量的 减少 维持股骨颈和胫骨的力学性能 但不能完全防治去卵巢后骨量的丢失 p r u i t t 4 l j 对绝经后女性进行了9 个月的负重练习后 发现椎骨 肱骨和股骨的骨密度提高了1 6 而对照者则下降了3 6 g r o v e 4 2 1 等用1 年的时间来调查低和高冲击力的不同有氧运动 8 2 文献综述 模式对腰椎b m d 的影响 低和高冲击力运动者的腰椎b m d 无变化 且二组之间没有 显著性差异 但对照组的腰椎b m d 明显下降 p r i n c 4 3 等证实 运动 钙剂 组比单纯 钙剂组更能阻止股骨颈的骨丢失 b a s s e y 删等进行的实验显示 绝经6 年以 上的妇女进 行体育锻炼有助于保持骨量 张万钟等认为运动是b m o 的保护因索 d a i 亿让绝经后 妇女进行体育锻炼 发现运动可降低骨密度的丢失速率 p r e i s i n g e l 4 5 的实验证实 对从 事脑力劳动的绝经后妇女实施运动疗法可延缓骨丢失 以上文献说明运动可预防骨丢 失 2 4 3 长期运动对骨代谢生化标志物的影响 骨矿物质中的钙与骨的关系最密切 正常人9 9 的钙存在于骨和牙齿中 钙与磷共 同形成骨盐沉积 机体在进行新陈代谢时 骨组织也无时无刻地进行着钙 磷等代谢 血清总碱性磷酸酶 t a l p 或a l p 和骨碱性磷酸酶 b a l p 是最常用的评价骨形成和骨转 换的指标 矧 成骨细胞含有丰富的碱性磷酸酶 其在骨矿化区水解磷脂 释放的磷酸根 与钙以沉淀的形式沉积在骨胶原架上 发生骨矿化作用 成骨活跃时 成骨细胞分泌大 量的碱性磷酸酶 一部分参与骨的矿化 另一部分释放到血液中使血液中酶的活性升高 血清 血浆 a l p 活性可以反映成骨细胞活跃状态 一般认为这种血a l p 的升高是伴随着 骨吸收亢进而出现的代偿性骨形成增加引起的 有研究报道 骨在整个生命过程都具有新陈代谢的活性 骨代谢的过程往往能反映破 骨细胞与成骨细胞的活动及骨基质 骨矿物质的变化 运动对骨的影响可通过骨代谢生 化标志物的变化反映出来l 钥 张林等人研究发现 章明放等发现运动后大鼠血钙显著低 于非运动纠4 9 1 刘思金1 5 l j 等进行了运动人群与非运动人群骨代谢生化指标比较 研究发 现反映骨形成的血清碱性磷酸酶 a l p 水平运动人群明显高于非运动人群 而反映骨吸 收的尿钙 肌肝比值则明显降低 陈柏龄 5 2 也发现血清a l p 在运动后显著增加 反映 破骨细胞活性和骨吸收状态的血清酸性磷酸酶 a c p 和抗酒石酸性磷酸酶 t r a p 在运 动后有明显降低 运动对骨形成生化标志物和骨吸收的生化标志物均有影响 血尿骨矿物 成分的测定虽然对骨矿代谢的研究有重要价值 但并非特异性指标 所受影响因素较多 目前还很难得出运动对血 尿骨矿物成分影响的确切效应 但是这方面的研究仍在进行 中 适宜的运动可以使人体在青年时获得较高的峰骨量 并能有效地避免或减缓老年时 期的骨量丢失 运动对保持骨一生的生理强度都具有重要意义 是防治骨质疏松症的基 本方法之一 9 湖北大学硕士学位论文 2 5 雌激素与绝经后骨质疏松发病的关系 2 5 1 雌激素水平降低是绝经后骨质疏松发病的首要因素 2 0 世纪4 0 年代h l b r i g h t 嘞1 就提出骨质疏松发病与雌激素水平降有着密切的关系 称之为绝经后骨质疏松 雌激素水平降低 对成骨细胞的刺激减弱 是最重要的原因 他对2 7 例自然绝经妇女和l o 例人工绝经妇女进行对比观察 发现从绝经到脊柱变形 前者平均9 5 年 后者平均1 3 4 年 两者间无显著性差异 提出老化因素并不是骨质 疏松病的主要因素 而雌激素水平降低才是其发病的重要因素 并首先提出雌激素可用 于防治绝经后骨质疏松瞰3 这一科学的观点 在当时引起了广泛关注 为绝经后骨质疏 松病因 发病机制及治疗的研究开辟了里程 后来 人们进行了大量的实验证明了这一 观点 随着生物化学的进步 各种检测手段的提高 用放射免疫分析的方法测定血中雌 激素水平已成为事实 从而揭示了雌激素水平降低与绝经后骨质疏松发病的必然联系 有人对绝经后妇女 自然或人工 给以雌激素替代治疗 可降低骨质疏松的发病率 有效 地预防骨质疏松性骨折 2 0 世纪8 0 年代初精确测定骨密度方法己成为现实 外源性雌 激素抑制骨吸收 降低骨的重建率 可阻止绝经后妇女骨量丢失己得到证实懈 雌激素 补充疗法还可以保持腰椎 髋部 前臂等的骨量 可减少全身各部位骨折发生危险约5 0 动物实验也证明这一点 切除大鼠卵巢 血中雌激素水平显著降低 并出现骨质疏松病 理变化 该法已成为制造绝经后骨质疏松症动物模型的有效方法 2 5 2 雌激素是维持骨吸收和骨形成平衡的重要因素 骨骼成熟后 在一生中仍不断进行更新与改造 这就是骨再建 骨再建过程是旧骨 的吸收 新骨的形成的复杂过程 主要有两种细胞在发生作用 一种是通过分解代谢促 使骨质吸收的破骨细胞 一种是通过合成代谢促进骨形成的成骨细胞 正常的骨再建过 程有赖于这两种细胞作用的平衡 在骨表面同时存在着破骨细胞和各个分化阶段的成骨 细胞 无论在组织学上 还是在功能上都做为一个生理单位发生作用 这一系列的细胞 群被称为基本的多细胞单位隅3 任何一种可以改变破骨细胞活性和成骨细胞分泌能力的 因素均可对骨的再建产生深刻的影响 雌激素对维持骨吸收和骨形成的平衡具有着极其 重要的作用 雌激素属类固醇激素 通过细胞内受体发挥作用 随着免疫学 分子生物 学的进步 1 9 8 0 年就有人针对雌激素对骨代谢的影响提出在骨骼中一定有雌激素受体的 1 0 2 文献综述 存在 并且于1 9 8 6 年运用分子生物学的方法 分离出了雌激素受体 大大推进了人们 对雌激素与骨代谢之间关系的认识 根据高敏感度雌激素结合位点检测方法的引入 进 一步在成骨细胞上发现了雌激素受体的存在晦引 1 9 8 7 年 g r a y 哺 等人首先在体外培养 的成骨细胞上发现了雌激素受体 揭示了雌激素作用于骨的靶细胞 可直接作用于成骨 细胞 1 9 8 8 年 k o m 和e r i k s o n 在蛋白水平水平上证明了成骨细胞中雌激素受体的 存在 并发现雌激素对成骨细胞的作用是通过调节骨基质蛋白 酸溶原胶原蛋白等 细 胞因子 t g f 1 3 等 和转录因子 孕激素受体等 的产生来实现的 雌激素受体与其它类固 醇受体一样 雌激素受体上也有雌激素结合域 雌激素直接扩散入核内与雌激素受体结 合而发挥作用 人在发育期 骨密度 b m d 迅速持续增加 3 0 4 0 岁达峰值 以后随年龄增加 骨量 逐渐降低 特别是绝经后的几年间 骨量丢失速度最快 说明雌激素对维持骨量起着非 常重要的作用 临床观察已经证实 绝经后 骨量丢失速度加快 补充雌激素后 骨量 丢失受到有效的抑制啼引 长期以来 人们一直认为雌激素对骨的作用是间接的 1 9 8 8 年 k o m 啪1 在成骨细胞上发现了雌激素受体 明确了雌激素对骨细胞的直接作用 1 9 9 0 年 p e n l s e r 阻 又在破骨细胞上发现了雌激素受体 更加明确了雌激素与骨细胞的直接 作用关系 为了阐明雌激素在骨代谢中的作用机制 人们对骨细胞 成骨细胞和破骨细 胞进行了多方面的研究取得了较大的进展 发现在成骨细胞中雌激素受体依赖细胞周 期 还发现除骨细胞以外 雌激素对其他组织细胞 特别是产生细胞因子的细胞的作用 间接对绝经后骨代谢产生重要的影响 破骨细胞数目取决于造血祖细胞形成破骨细胞的数量和破骨细胞的凋亡率 破骨细 胞生成速率依次取决于造血破骨祖细胞的数量 影响破骨祖细胞分化的细胞因子的产生 状况以及有支持破骨细胞形成能力的基质 成骨细胞的数量和活性哺引 大 小鼠雌激素 缺乏引起上述因素中任一种因素的变化都可促进破骨细胞数量的增加 业已证明 卵巢 切除病例造成破骨祖细胞增殖和分化增加 破骨细胞凋亡率降低旧1 人体骨骼也同其他组织一样不断地进行新陈代谢 即骨的重构 骨的吸收与骨的形 成之间达到平衡的过程 成年人的骨重构率约为每年5 1 5 成骨细胞负责骨的形 成 破骨细胞负责骨的吸收 两种细胞在骨表面同一部位相继进行活动 称为基本多细 胞单位 在一个基本多细胞单位完成过程中 骨的重构分为3 个阶段 1 破骨细胞吸附 在骨表面 吸收少量骨 形成凹陷 2 成骨细胞进入凹陷 形成新骨 3 骨基质矿化 湖北大学硕士学位论文 新形成的骨相当于吸收的骨 若被破骨细胞吸收的凹陷未被新骨填满 形成的新骨量少 于被吸收的骨量时即发生负平衡 从而导致骨总量的丢失 2 6 治疗骨质疏松症的药物 目前 国际上通用的治疗骨质疏松的药物有7 种 钙制剂 二膦酸盐 降钙素 活 性维生素d 雌激素 异丙氧黄酮 维生素k z 这7 类药物各有特点 治疗目的都是增 加骨量 增大骨强度 预防骨折 骨质疏松时骨吸收比骨形成相对亢进 骨量则减少 所以治疗骨质疏松的第一步是 抑制骨吸收 降钙素的生理作用是抑制骨吸收 但这种抑制作用并不持久 随后是这种 抑制的脱逸现象 所以降钙素短期治疗效果好 长期治疗的效果和预防价值尚不确定 双麟酸盐类药物的主要药理作用为抑制骨吸收 其作用机制尚未完全阐明 为防治以破 骨细胞性骨吸收为主的各种代谢性骨病及高转换型 以骨吸收为主 骨质疏松症的主要 药物 目前主要推荐用于高转换型骨质疏松患者 特别是那些绝经早期有雌激素替代治 疗禁忌症患者 如乳腺癌 子宫内膜癌或有癌症家族史的患者 对不愿意接受雌激素替 代治疗的女性 双麟酸盐药物可作为首选 对类固醇性骨质疏松症 双麟酸盐列为首选 药物 现己证实绝经后骨量丢失加速与雌激素缺乏有密切关系 雌激素一方面能直接抑 制骨吸收 另一方面通过抑制促进骨吸收性细胞因子而抑制骨吸收 除此之外对骨形成 还具有促进作用 阻碍骨吸收的药物一般是阻止骨钙丢失 达到增加骨量的目的 雌激 素能促进肠钙的吸收 减少尿钙的排出 防止钙缺乏引起的继发性甲状旁腺机能亢进 使骨对p t h 感受性降低 促进降钙素的分泌等 间接地抑制因钙缺乏后 p t h 分泌亢进 c t 降钙素 分泌不足引起的骨吸收亢进m 1 活性维生素d 能促进肠钙的吸收 抑制继发 性甲状腺机能亢进引起的骨吸收 雌激素能提高1 a 一羟化酶 1a h y d r o x y l a s e r 的活 性 促进血中2 5 二羟维生素d 3 到活性维生素d 3 即1 2 5 二羟维生素d 3 1 2 5 一 o h z v i t d 3 的转化 雌激素还作用于肠粘膜上l 2 5 o n 维生素d 受体 提高对钙的吸收 维生素 k 2 能直接抑制骨吸促进骨形成 还与l 2 5 一 o h v i t d 3 协同作用 促进肠钙的吸收由此可 见 雌激素对骨质疏松症具有多重治疗作用 是治疗绝经后骨质疏松最有效的药物 也 是任何其它防治骨质疏松的措施所无法比拟的 目前 已经肯定了雌激素替代治疗 e r t 在预防骨质疏松中的作用 并强调早期应用 但雌激素对骨骼的作用机理仍不完全清楚 1 2 3 材料与方法 3 材料与方法 3 1 材料 3 2 只1 2 月龄清洁级雌性小鼠 武汉大学医学院动物实验中心提供 3 2 方法 3 2 1 手术操作步骤 用3 水合氯醛 1 m l 1 0 0 9 腹膜腔内注射行小鼠全身麻醉 将小鼠取仰卧位 四肢 头部固定于动物手术台上 下腹部去毛 以安而碘消毒 正中切口2 3 厘米 切开皮肤 皮下组织 钝性分离肌肉 打开腹腔 寻找到左右卵巢 将其附近血管及输卵管结扎后 然后将左右卵巢切除 备用 3 2 2 动物分组及处理 实验小鼠常规饲养3 天 小鼠自由进水和进食 室温2 5 2 湿度6 5 7 5 切 除卵巢后随即分为4 组 且分笼饲养 生理盐水组 i 喂药 尼尔雌醇 一个月组 h 喂药 尼尔雌醇 三个月组 喂药和有氧运动三个月组 n 在正常喂 养的基础上 i 组对照组小鼠 以生理盐水每周灌喂一次 1 m l 1 0 0 9 h h i 组实验 小鼠以尼尔雌醇 0 1 m l 1 0 0 9 每周灌喂一次 组以尼尔雌醇每周灌喂一次并每周游 泳三次 分别于1 个月后和3 个月后处死取材 3 2 3 小鼠有氧运动控制方法 组小鼠在实验动物游泳池中进行 水深为4 0 一 5 0 c m 水温为3 2 2 c 每周游泳3 次 分别在周一 周四 周日进行 每次在下午1 5 0 0 开始 直n d 鼠游泳至力竭为止 力竭的判断标准为 小鼠沉入水中超过1 0 s 中不能自行浮出 四肢运动不协调 3 2 4 取材 1 血清样本取材方法 将动物用3 水合氯醛麻醉 开胸 暴露心脏 以注射器于左心室抽取其3 m l 血液 置于试管 未放肝素 中离心1 0 分钟 3 0 0 0 转 分 分离血清 湖北大学硕士学位论文 2 骨样本取材 在取完血样本后立即将灌注针头由左心室插入升主动脉 固定针头 剪开右心耳 快速滴入生理盐水1 0 0 毫升 再滴入铴多聚甲醛 40 c p h7 4 2 5 0 毫升进行固定 4 0 分钟灌完 立即取出小鼠的椎骨及四肢骨 后置于4 的多聚甲醛溶液中 4 c 冰箱保存 备用 3 2 5 检测方法与检测指标 i 血清样本检测 将分离出的血清以美国b e c k m a n 公司 h 1 9 型 血清分析仪进行血清钙离子 磷离子 及碱性磷酸酶等与骨代谢有关的生化指标检测 2 骨密度检测 将取出的各组小鼠的椎骨及四肢骨以美国l u n a r 公司 p r o d i g y 型 骨密度分析仪进行 骨密度测定 3 2 6 结果的统计学处理 以s p s s l 0 0f o rw i n d o w s 统计软件包对所获得的数据进行统计学处理 作单因素 方差分析 进行组间两两比较 取a 0 0 5 为显著性水准 判断各组间差异是否有统计学 意义 1 4 4 实验结果 4 实验结果 4 1 各组小鼠血清中的钙离子 磷离子及碱性磷酸酶的检测结果 检测数据见表1 表1 各组小鼠血清中的钙离子 磷离子及碱性磷酸酶含量检测值 宰 与生理盐水组相比 p o 0 5 与喂药3 个月相比 1 据表l 可见 喂药1 个月的实验组小鼠 喂药3 个月的实验组小鼠 喂药3 个月加运动的实验组小鼠的血清钙 血清磷与生理盐水对照组小鼠的比较下降明显 差 异有显著性 p 0 0 5 见图l 2 3 喂药1 个月组的实验组 喂药3 个月的实验组 小鼠 喂药3 个月加运动的实验组小鼠的血碱性磷酸酶与生理盐水对照组小鼠的比较则 上升明显 差异有显著性 p o 0 5 见图l 2 3 3 实验组内 喂药加运动3 个月的实验组小鼠的血清钙 血清磷与喂药3 个月组 小鼠比较 含量明显下降 差异具有显著性 p 0 0 5 喂药3 个月加运动实验组小鼠的 血碱性磷酸酶与喂药3 个月组小鼠比较 含量明显上升 差异具有显著性伊 0 0 5 见 图三 湖北大学硕士学位论文 各组小鼠血清钙离子 磷离子及血碱性磷酸酶含量的比较见图1 2 3 2 5 2 1 5 1 0 5 0 图1 各组小鼠血清钙离子含量 m m o l l 的比较 生理盐水组喂药1 月组喂药3 月组 喂药 运动 图2 各组小鼠血清磷离子含量 m m o l l 的比较 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 0 生理盐水喂药1 月喂药3 月喂药 运动 图三各组小鼠血清碱性磷酸酶含量 u l 的比较 生理盐水喂药1 月喂药3 月 喂药 运动 1 6 4 实验结果 4 2 各组小鼠椎骨 上肢骨及下肢骨骨密度的测量结果 测量数据见表 2 表2 各组小鼠椎骨 上肢骨及下肢骨密度检测值 g e d 与生理盐水组相比 p 0 0 5 与喂药3 个月相比 据表2 可见 喂药1 个月的实验组小鼠 喂药3 个月的实验小鼠 喂药3 个月加 运动组实验小鼠的椎骨 上肢骨 下肢骨密度与生理盐水对照组小鼠的相比均有明显增 加 差异有显著性 p o 0 5 见 图4 5 喂药3 个月的实验组小鼠的椎骨骨密度则较喂药1 个月的实验组小鼠的有 明显增加 差异显著 p 0 0 5 见图6 喂药3 个月加运动实验组小鼠的椎骨 上肢 骨 下肢骨密度与喂药3 个月组小鼠相比均有明显的增加 差异有显著性 p o 0 5 见 图4 5 6 1 7 湖北大学硕士学位论文 0 2 o 1 5 o 1 0 0 5 0 0 2 5 o 2 0 15 0 1 0 0 5 0 0 2 5 0 2 0 1 5 0 1 0 0 5 o 各组小鼠上肢骨 下肢骨 椎骨骨密度的比较见下图 图4 个组小鼠上肢骨骨密度的比较 生理盐水喂药1 月 喂药3 月喂药 运动 图5 各组小鼠下肢骨骨密度的比较 生理盐水喂药1 月喂药3 f i喂药运动 图6 各组小鼠椎骨骨密度的比较 生理盐水喂药3 月 1 8 5 讨论 5 讨论 5 1 尼尔雌醇和有氧运动对血清中钙离子 磷离子及碱性磷酸酶的影响 5 1 1 尼尔雌醇替代治疗对血清中钙离子 磷离子及碱性磷酸酶的影响 本研究结果显示i i 实验组小鼠的血清钙离子和磷离子的含量较生理盐水对照组 降低明显 p 0 0 5 说明在补充雌激素后 对实验组小鼠体内最主要的骨盐 钙和 磷产生了明显影响 骨盐沉着于骨小梁和骨皮质中 增加其硬度 骨盐中最主要的是钙 磷 镁 还有 少量的微量元素 体内总钙量为1 0 0 0g 分布于骨骼占9 9 软组织占1 这一数据 说明了钙在骨代谢的重要性 骨既参与钙磷代谢又是钙磷库 骨骼不断地在更新 旧骨 被吸收时将钙和磷释放至血液 新骨重建时血的钙磷沉着于新建的骨样组织 所以骨骼 时刻在参与钙磷代谢 起储藏钙和调节血钙水平的作用 在正常情况下 血中的钙磷处 于一种动态平衡之中 当骨的吸收大于骨的形成时 骨中的钙磷释放入血 使血中的钙 磷升高 反之 当骨的形成大于骨的吸收时 对钙磷的吸收利用增多 使血中的钙磷降 低 雌激素是调节骨代谢的重要激素 其缺乏可使骨组织对甲状旁腺激素 p t h 的敏感 性增加 血降钙素 c i i 水平下降 促进骨吸收 使血清钙离子 磷离子升高 同时降低 肾脏l 2 5 二羟维生素d 3 1 2 5 o h 2 v i t d 3 的活性 使1 2 5 o h 2 v i t d 3 合成 减少 影响肠钙 磷吸收和肾小管对磷的重吸收 从而体内钙 磷的绝对值又有所降低 所以骨中钙 磷的沉着会逐渐减少而使骨的矿物质减少而使骨密度降低 在补充雌激素后 使骨组织对甲状旁腺激素 p t h 的敏感性降低 血降钙素 c t 水 平上升 促进骨形成 使骨的吸收受到抑制 骨的新建增加 对钙磷的利用增加 使血 清钙 磷有所下降 同时 骨中钙 磷的沉着增多 骨的矿物质增加而使骨密度增加 本研究结果显示实验组小鼠的血清中a l p 含量较生理盐水对照组明显增高 p 0 0 5 说明在雌激素的作用下 a l p 的产生明显增加 血中a l p 的4 0 7 5 由成骨细胞产 生 骨形成活动增强时表现为a l p 增高 体外实验证实 1 7 f l 雌二醇可使各种成骨细 胞培养系中碱性磷酸酶活性增强 并诱导i 型胶原合成 1 本实验中 i i 实验组 a l p 值较生理盐水组a l p 值明显增加 p 0 0 5 也说明雌激素使小鼠骨组织中成骨细 胞功能增强 使a l p 产生增多 致使骨形成增强 1 9 湖北大学硕士学位论文 5 1 2 有氧运动配合尼尔雌醇治疗对血清中钙离子 磷离子及碱性磷酸酶的 影响 实验组内 喂药加运动3 个月的实验组小鼠的血清钙 血清磷与喂药3 个月组小鼠 比较 含量明显下降 差异具有显著性 p 0 0 5 一方面说明运动有预防骨钙 磷的 丢失 同时也说明尼尔雌醇配合运动比单纯的补充尼尔雌醇更有利于预防骨质疏松 运 动能够使血钙上升 主要原因是适宜运动促进肠道中钙 磷的吸收 并促进胃肠道蠕动 促进消化功能 提高营养物质的吸收 尤其是钙的吸收 运动能促进血液循环 利于血 钙向骨内输送和破骨细胞向成骨细抱转变 促进骨钙化 增加骨密度 血清碱性磷酸酶 a l p 是最常用的评价骨形成的指标 血清中a l p 有5 0 来源于骨 骨a lp 由成骨细胞 分泌 当成骨活动增强时 a l p 活性升高 组l 匕i i i 组的a l p 明显升高 正说明了运动 可以明显增加成骨细胞的活性 从而使其分泌更多的碱性磷酸酶 最后释放入血 使血 中的a l p 含量升高 5 2 尼尔雌醇和有氧运动对骨密度的影响 骨密度测量是观察骨代谢的重要方法 骨密度测定反映骨矿含量 骨的矿物质越多 骨密度也越高 因此测量骨密度 b m d 是反映骨代谢状况的一个重要指标 b m i 测定已是 诊断骨质疏松的重要方法 在本研究中应用骨密度分析仪检测了尼尔雌醇替代治疗后骨密度的变化 结果显示 i i 实验组小鼠的椎骨 上肢骨 下肢骨骨密度 b m d 较生理盐水对照组均明显增加 p o 0 5 说明雌激素替代治疗可以明显提高小鼠的骨密度 这与文献报道的雌激素替 代治疗可以使绝经后骨质疏松患者的骨密度增加的作用相一致 s s l 现已证实绝经后骨量丢失加速与雌激素缺乏有密切关系汹3 在正常情况下 性激素 对骨组织的合成影响与肾上腺皮质酮对骨组织的抗合成影响处于动态平衡 骨的形成与 吸收基本相等 但在