牙槽骨骨密度与甲状腺激素的影响.doc

www.CRTER.org张翔，等. 牙槽骨骨密度与甲状腺激素的影响牙槽骨骨密度与甲状腺激素的影响张 翔1，邱泽文2，徐 晶1，曲 哲1，马 岚1，潘小青1，张丹迪1(1大连市口腔医院，辽宁省大连市 116021；2大连医科大学实验动物中心，辽宁省大连市 116021)引用本文：张翔，邱泽文，徐晶，曲哲，马岚，潘小青，张丹迪. 牙槽骨骨密度与甲状腺激素的影响J.中国组织工程研究，2016，20(42):6302-6307.DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.42.011 ORCID: 0000-0001-8068-2766(张翔)文章快速阅读：牙槽骨密度与甲状腺激素的影响张翔，男，1972年生，吉林省梨树县人，汉族，2006年哈尔滨医科大学毕业，硕士，主任医师，硕士生导师，主要从事口腔种植修复研究。通讯作者：张翔，硕士，主任医师，硕士生导师，大连市口腔医院，辽宁省大连市 116021中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)42-06302-06稿件接受：2016-07-28腹腔注射对照组(盐水)(LKB1)体重碱性磷酸酶CaPFT4检测指标MgFT38周实验组(左旋甲状腺素)(LKB1)骨密度文题释义：牙槽骨：是上、下颌骨包围和支持牙根的部分，又称为牙槽突。容纳牙根的窝称牙槽窝，牙槽窝在冠方的游离端称为牙槽嵴，两牙之间的牙槽突部分称为牙槽中隔。牙槽骨的组织结构与身体其他骨相似，其生长发育依赖于牙的功能性刺激，当牙萌出时牙槽骨开始形成、增高，并提供形成中的牙周膜一个骨性附着面，牙槽骨在牙失去后逐渐吸收、消失。骨质疏松症(OP)：是一种以骨量降低和骨组织微结构破坏为特征，导致骨脆性增加和易于骨折的代谢性疾病。临床上按病因可分为原发性和继发性2类。原发性又分为绝经后骨质疏松症、老年性骨质疏松症和特发性青少年低骨量和骨质疏松症。继发性常由内分泌代谢疾病、全身性疾病引起。摘要背景：过量的甲状腺激素能使成骨细胞与破骨细胞的活性均增加，引起骨吸收与骨转化增强，但其中骨形成不能完全代偿骨吸收，最终致使骨量的丢失增加。目的：观察兔甲亢状态下牙槽骨骨密度的变化。方法：将24只新西兰大白兔分成2组，每组雌雄各半。甲亢组每日用左旋甲状腺素50 g/(kgd)生理盐水稀释，腹腔注射，对照组每日注射等量生理盐水。8周后检测FT3，FT4， 碱性磷酸酶，Ca，P，Mg指标；用双能X射线骨密度扫描仪检测腰椎、下颌骨及双侧股骨远心端骨密度，并进行相关性分析。结果与结论：在给药8周后，甲亢组兔血清FT3，FT4明显高于对照组；甲亢组血清碱性磷酸酶，Ca，P，Mg均高于对照组，其中甲亢组血Ca显著高于对照组(P 0.01)；甲亢组腰椎、下颌骨、左股骨、右股骨骨密度数值均显著低于对照组；甲亢组下颌骨骨密度与椎骨和股骨的骨密度变化呈正相关；结果说明，FT3，FT4数值变化满足甲亢诊断，骨密度数值变化满足骨质疏松诊断，甲亢状态下牙槽骨骨密度降低。关键词：组织构建；骨组织工程；甲亢；牙槽骨；骨密度；骨质疏松；兔；动物实验主题词：甲状腺功能亢进症；牙槽窝；骨密度；骨质疏松；组织工程基金资助：大连市卫生局资助项目(YWKY-2012059)6303 P.O.Box 1200,Shenyang 110004 Thyroid hormones affect alveolar bone densityZhang Xiang1, Qiu Ze-wen2, Xu Jing1, Qu Zhe1, Ma Lan1, Pan Xiao-qing1, Zhang Dan-di1 (1Dalian Stomatological Hospital, Dalian 116021, Liaoning Province, China; 2Laboratory Animal Center, Dalian Medical University, Dalian 116021, Liaoning Province, China)AbstractBACKGROUND: Overproduction of thyroid hormones is shown to increase the activities of osteoblasts and osteoclasts, stimulating bone resorption and transformation. Inadequate compensation of increased bone resorption by bone transformation results in an increased loss of bone mass.OBJECTIVE: To investigate the effects of hyperthyroidism on the density of the alveolar bone.METHODS: Twenty-four New Zealand rabbits were equally randomized into hyperthyroidism group and control group. Rabbits in the hyperthyroidism group or control group were daily injected intraperitoneally with 50 g/kg levothyrocine diluted in physiological saline solution or equal volume of physiological saline. At 8 weeks after treatment, serum levels of thyroid hormones (FT3 and FT4), alkaline phosphatase, magnesium and calcium, phosphorus were determined; meanwhile, the bone densities of the lumbar vertebra, mandible, bilateral distal femur were determined by dual energy X-ray absorptiometry and the correlation analysis was performed.RESULTS AND CONCLUSION: At 8 weeks after treatment, serum levels of FT3, FT4, alkaline phosphatase calcium, phosphorus, and magnesium in the hyperthyroidism group were significantly increased (P 0.01), while the bone densities of the lumbar vertebra, mandible, bilateral distal femur were significantly decreased (P 0.05), compared with the control group. Bone density of the mandible was positively correlated with the bone density the lumbar vertebra and bilateral distal femur. These findings suggest that the changes in FT3 and FT4 are sufficient for the diagnosis of hyperthyroidism. Hyperthyroidism results in the decreased density of the alveolar bone, indicating the occurrence of osteoporosis.Subject headings: Hyperthyroidism; Tooth Socket; Bone Density; Osteoporosis; Tissue EngineeringFunding: A grant from Dalian Health Department, No. YWKY-2012059Cite this article: Zhang X, Qiu ZW, Xu J, Qu Z, Ma L, Pan XQ, Zhang DD. Thyroid hormones affect alveolar bone density. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2016;20(42):6302-6307.Zhang Xiang, Master, Chief physician, Masters supervisor, Dalian Stomatological Hospital, Dalian 116021, Liaoning Province, ChinaCorresponding author: Zhang Xiang, Dalian Stomatological Hospital, Dalian 116021, Liaoning Province, China6305ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH0 引言 Introduction口腔种植体的成功率依赖种植位置的骨质量，骨质疏松骨是4类骨，因为不能保证种植体初期稳定性而易导致失败1。作者在临床上曾遇到58岁健康女性患者，种植区骨高度和宽度适合口腔种植体植入要求，在种植窝预备过程中发现骨质疏松，使用非自攻型种植体在未进行种植窝完整预备后即可将种植体植入，6个月后发现植入的种植体在颊侧出现了骨吸收。这份病例再次提示骨质疏松骨对口腔种植体植入是有重要影响的，在开展口腔种植前应该重视骨质疏松病例的筛查，采取合适的应对措施来开展口腔种植并提高种植体成功率。临床上骨质疏松症按病因可分为原发型和继发型，继发型骨质疏松症常由内分泌疾病引起，如性腺功能减退症，甲状腺功能亢进(以下简称甲亢)，甲状旁腺功能亢进，糖尿病等2。现在很多学者已经开展了由雌激素减少和糖尿病引起的骨质疏松对口腔种植体影响的研究3-4。雌激素不仅通过直接调节破骨细胞影响破骨活动，同时还可通过减少成骨细胞的凋亡、调节核因子B活性及氧化应激反应来影响成骨细胞的形成及其活性，进一步影响了骨代谢的平衡。雌激素既可以直接作用于成骨细胞，提高成骨细胞的活性，促进骨形成，又通过抑制破骨细胞的活性，抑制骨吸收。雌激素缺乏导致了骨代谢中骨形成及骨吸收的失衡，最终造成骨质疏松的发生5。糖尿病患者可能由于高血糖、代谢性酸中毒和胰岛素不足等原因抑制成骨细胞分化，刺激骨吸收，影响骨形成，导致骨质疏松6-9。从文献学习中了解到雌激素缺乏导致破骨细胞活性增加，糖尿病时是成骨细胞活性降低，而甲亢时是成骨细胞和破骨细胞均活跃，但破骨细胞活性增加更明显。这3种疾病导致骨质疏松的机制不一样，对种植体周围骨改建的影响也不同。因此，有必要对甲亢状态下的骨质改变及对种植体骨结合影响进行研究。关于甲亢引起骨质疏松对口腔种植体影响的研究鲜有报道，即使少量报道也是且是使用大鼠作为实验对象10。大鼠作为骨质疏松大模型动物有其缺点：缺乏哈弗氏系统，无哈弗氏重建；骨骺闭合迟，骨重建周期较人类短暂；体质量不能成为年龄的标志；身体太小，生命周期短暂，血量少，不能多次取骨活检标本和大量采血标本；其药代动力学与人类不同；啮齿类的生物节律与人不同，由于骨质疏松的长期性，小动物不能满足研究的需要。近年来以兔和羊为主的中等的大小动物受到青睐。兔的优点在于：比较经济；繁殖能力强，而且便于进行遗传学的单一品种培养繁殖；易于饲养，耳缘取血方便，便于长期的动态观察；性成熟后不久(约6月龄)，骨骺板闭合，与人类相似；具有明显的哈弗氏重建能力，比鼠更接近人类；更适合骨植入物和骨植入物界面的研究11。研究通过在兔腹腔注射甲状腺激素诱发甲亢，通过测量体质量及甲亢血液生化指标及腰椎、股骨、下颌骨密度判断骨质的变化，探讨甲状腺激素对牙槽骨密度变化的影响，为甲亢患者临床种植治疗提供实验依据。1 材料和方法 Materials and methods 1.1 设计 随机对照动物实验。1.2 时间及地点 实验于2015年9至11月在大连医科大学实验动物中心完成。1.3 材料 健康成年纯种新西兰大白兔24只，由大连医科大学实验动物中心提供，体质量2.0-3.2 kg，雌雄各半。实验动物饲养及实验符合大连医科大学实验动物管理规定，实验经大连市口腔医院及大连医科大学实验动物伦理委员会讨论批准。1.4 实验方法1.4.1 动物分组处理方法 随机分成2组：甲亢组和对照组，每组12只，雌雄各半。甲亢组用左旋甲状腺素(Euthyrox ，MerckSerono)50 g/(kgd)腹腔注射12-13，注射8周，对照组注射等容量生理盐水。8周后进行生化指标及骨密度检测。1.4.2 兔血清指标测定 于实验开始前和8周后采耳背动脉血1 mL，4 000 r/min离心6 min，采取血清，用化学发光法测定FT3，FT4，碱性磷酸酶，Ca，P，Mg。1.4.3 兔骨密度测定 于实验开始前和8周后用速眠新肌肉注射，使兔镇静，用双能X射线骨密度仪(Norland XR-600)扫描第3，4，5腰椎、下颌骨、双侧股骨远心端，自动分析得出骨密度值。1.5 主要观察指标 2组兔一般情况观察；甲状腺激素比较。血清碱性磷酸酶，Ca，P，Mg指标变化。骨密度值变化。兔各部位骨密度相关性分析。1.6 统计学分析 所有数据测定结果用SPSS 15.0软件进行单因素方差分析和t 检验，并进行相关性分析。2 结果 Results2.1 实验动物数量分析 实验选用白兔24只，分为2组，在观察期内，无动物脱失，进入结果分析24只。2.2 一般情况观察 造模后甲亢组兔饮食、饮水明显增加，体型消瘦；对照组兔饮食、饮水正常，体质量无明显变化。见表1。表1 兔建模前后体质量变化比较 (s，n=12，kg)Table 1 Body mass changes in rabbits before and after modeling组别建模前建模后甲亢组3.070.342.480.32a对照组2.890.572.990.40表注：与对照组比较，aP 0.01。2.3 甲状腺激素比较 甲亢组兔血清FT3，FT4明显高于对照组，差异有显著性意义，兔处于甲亢状态。见表2。表2 给药8周后2组兔血清FT3，FT4比较(s，n=12，nmol/L)Table 2 Comparison of serum levels of thyroid hormones FT3 and FT4 in rabbits between two groups at 8 weeks after treatment组别FT3FT4甲亢组28.054.98a77.292.31a对照组5.021.6713.713.45表注：与对照组比较，aP 0.01。2.4 血清碱性磷酸酶，Ca，P，Mg测定 甲亢组血清碱性磷酸酶，Ca，P，Mg均高于对照组，其中甲亢组血Ca显著高于对照组，差异有显著性意义(P 0.01)，血清碱性磷酸酶，P，Mg甲亢组数值均高于对照组，两者之间有显著性意义，见表3。表3 给药8周后2组兔血清碱性磷酸酶，Ca，P，Mg均值比较 (s，n=12)Table 3 Comparison of serum levels of alkaline phosphatase, calcium, phosphorus and magnesium in rabbits between two groups at 8 weeks after treatment组别Ca(nmol/L)P(nmol/L)Mg(nmol/L)碱性磷酸酶(IU/L)甲亢组3.440.13a1.7186.311.25对照组80.211.010.1372.451.37表注：与对照组比较，aP 0.01。表4 给药8周2组兔骨密度测定 (s，n=12，g/cm2)Table 4 Comparison of bone density in rabbits between two groups at 8 weeks after treatment组别腰椎下颌骨左股骨右股骨甲亢组0.2320.014a0.5070.040a0.3260.052a0.3190.068a对照组0.2750.0240.5900.0310.3600.0160.3690.018表注：与对照组比较，aP 0.05。2.5 骨密度测定 见表4。2.6 兔各部位骨密度相关性分析 兔下颌骨骨密度与腰椎骨密度相关系数r=0.842，P 0.05，提示兔下颌骨骨密度与腰椎骨密度呈正相关；兔下颌骨骨密度与左股骨密度相关系数r=0.691，P 0.05，提示兔下颌骨骨密度与左股骨密度呈正相关；兔下颌骨骨密度与右股骨密度相关系数r=0.726，P 0.05，提示兔下颌骨骨密度与右股骨密度呈正相关；兔腰椎骨密度与左股骨骨密度相关系数r=0.822，P 0.05，提示兔腰椎骨密度与左股骨密度呈正相关；兔腰椎骨密度与右股骨骨密度相关系数r=0.870，P 0.05，提示兔腰椎骨密度与右股骨密度呈正相关；兔左右股骨骨密度相关系数r=0.912，P 0.05，提示兔左右股骨密度呈正相关。3 讨论 Discussion3.1 甲状腺功能亢进症与骨质疏松 过量的甲状腺激素能使成骨细胞与破骨细胞的活性均增加，引起骨吸收与骨转化增强，但其中骨形成不能完全代偿骨吸收，最终致使骨量的丢失增加。甲亢患者中均有不同程度的骨代谢紊乱问题，在中青年甲亢患者中，骨量丢失还能降低患者正常的骨峰值，增加其发生原发性骨质疏松的发病概率14。3.2 左旋甲状腺素(LTH)与药源性骨质疏松 左旋甲状腺素主要用于甲状腺功能减退患者的替代治疗等。有报道甲减患者在使用左旋甲状腺素时约20%患者因缺乏或不依从定期监测而出现过度治疗，导致亚临床甲亢15。另有流行病学研究发现长期高剂量服用左旋甲状腺素患者出现骨折的风险增加两三倍16-19。可见，长期高剂量使用左旋甲状腺素可以导致药源性骨质疏松20-21。3.3 使用外源性甲状腺素复制甲亢动物模型 复制甲亢动物模型的方法有利用免疫方法构建诱发性甲亢动物模型22、利用外源性甲状腺素刺激造成高甲状腺素状态动物模型及尾静脉注射小肠结肠炎耶尔森氏菌免疫模型12-13，23-24。免疫构建模型用于研究甲亢发病机制，但此方法复制繁琐，成模率不高。经尾静脉注射小肠结肠炎耶尔森氏菌免疫模型可以模拟甲亢发病机制，但复制较繁琐，合适的菌液浓度及正规熟练的尾静脉注射对于成模至关重要。利用外源性甲状腺素刺激造成高甲状腺素状态模型虽然不能作为病理机制研究，但可以模拟临床病症，简单快速，成模率高25。3.4 颌骨骨质疏松动物模型 建立骨质疏松模型的动物和方法很多，大多数研究使用大鼠作为研究对象，大鼠的骨成熟度和皮质内改建情况与人类有很大区别。相对来说，家兔骨成熟速度快，骨改建情况与人类相似，作为研究对象比较可靠1。另外通过对动物的骨骼进行解剖发现，兔的骨骼可种植区域相对来说较大，可以直接使用临床最小直径和长度的种植体，实验种植体来源方便，种植体骨结合更接近临床。由于实验过程中要多次采集血液进行相应的甲亢生化指标检测，小型动物采血量很难达到检测量(血清量需要0.5-1.0 mL)，所以实验动物选择兔。实验过程中曾分别于兔前肢静脉、耳缘静脉采血，采集时间长，采血量不足，而在耳背动脉采血，采集方便，采血量充足，操作方便。3.5 甲亢诊断指标 甲状腺素(T4)全部由甲状腺分泌，而三碘甲腺原氨酸(T3)仅有20%直接来自甲状腺，其余约80%在外周组织中由T4经脱碘代谢转化而来。T3是甲状腺激素在组织实现生物作用的活性形式。正常情况下，循环中T4约99.98%与特异的血浆蛋白相结合，包括甲状腺素结合球蛋白(TBG，占60%-75%)、甲状腺素结合前白蛋白(TBPA，占15%-30%)以及白蛋白(Alb，占10%)。循环中T4仅有0.02%为游离状态(FT4)；循环中T3的99.7%特异性与TBG结合，约 0.3%为游离状态(FT3)。结合型甲状腺激素是激素的贮存和运输形式；游离型甲状腺激素则是甲状腺激素的活性部分，直接反映甲状腺的功能状态，不受血清TBG浓度变化的影响，具有更好的敏感性和特异26。因此，血清FT3，FT4水平的测定较T3， T4更能准确地反映甲状腺的状态和功能。实验中甲亢组兔血清FT3，FT4明显高于对照组，提示满足甲亢诊断。甲状腺激素的测定对甲状腺疾病的诊断具有重要参考价值，准确测定甲状腺激素对正确诊断和治疗甲状腺疾病具有重要意义27-28。实验中采用化学发光法进行FT3，FT4测量，与放免法比较，化学发光法具有试剂稳定，精密度好，结果更准确29-30，仪器设备较为简单，线性范围较宽，试剂保存期较长，安全无毒，不含同位素，避免了同位素对工作人员损伤及环境污染31-33。但实验中也采用化学发光法对兔血清促甲状腺激素进行测量，测量结果不敏感，不能描述促甲状腺激素的变化，若要进行兔血清促甲状腺激素的测量还要进一步探索。3.6 骨代谢指标 甲亢时，由于甲状腺素分泌增加，而使骨吸收增加，致使血钙水平增高；由于高代谢率，磷从骨及软骨中释放，造成血磷增高；碱性磷酸酶是一组非特异性的磷酸脂酶，存在于骨、肝脏和肠道中，血清中50%碱性磷酸酶主要来源于骨，骨代谢活跃时成骨细胞增值可引起血清碱性磷酸酶升高，而破骨细胞的生成和活化是成骨细胞介导的。因此，当血清碱性磷酸酶升高有可能是骨吸收亢进伴随成骨细胞功能活跃的结果。甲亢时成骨细胞和破骨细胞活性均增加，造成碱性磷酸酶水平增高34-35。3.7 骨密度检测 大多数学者认为口腔颌骨作为全身骨骼的一部分，影响全身骨质疏松的因素同样作用于颌骨。刘梅等36学者对糖尿病大鼠骨密度进行分析，得出糖尿病大鼠下颌牙槽骨骨密度变化与股骨和腰椎的变化相一致。王铁梅等37对120例患者进行比较观察，得出老年性骨质疏松患者下颌骨密度改变明显，全身骨代谢和颌骨骨质的改变有一定的相关性。利于双能X骨密度仪(DXA)测量骨密度是当今世界上公认的诊断骨质疏松症的金标准38。实验中对甲亢组与对照组兔进行比较，甲亢组兔下颌牙槽骨、腰椎和股骨骨密度较对照组低，甲亢组下颌骨的骨密度与椎骨和股骨的骨密度变化呈正相关，其骨密度值变化满足骨质疏松诊断。作者贡献：实验设计、资料收集和成文为张翔；实验实施为张翔，邱泽文，徐晶，马岚，潘小青，张丹迪；实验评估为曲哲；张翔审校。利益冲突：所有作者共同认可文章内容不涉及相关利益冲突。伦理问题：实验动物在戊巴妥纳麻醉下进行所有的手术，并尽一切努力最大限度地减少其疼痛、痛苦和死亡。文章查重：文章出版前已经过CNKI反剽窃文献检测系统进行3次查重。文章外审：文章经国内小同行外审专家双盲外审，符合本刊发稿宗旨。作者声明：第一作者对研究和撰写的论文中出现的不端行为承担责任。论文中涉及的原始图片、数据(包括计算机数据库)记录及样本已按照有关规定保存、分享和销毁，可接受核查。文章版权：文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关协议。4 参考文献 References1 姒蜜思.骨质疏松与种植体成功率J.中国实用口腔科杂志,2010,3(1):58-61.2 韩静,江霞.甲状腺疾病与骨质疏松的关系研究进展J.医学综述,2013,19(20):3694-3696.3 聂莹,张志宏,袁晟,等.糖尿病对大鼠牙槽骨缺损修复中骨形态发生蛋白-2表达影响对研究J.口腔医学, 2011, 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