胰島素和鹿茸血抗骨質(zhì)疏松的生物效應(yīng)和機(jī)制研究.pdf

1、糖尿病影響骨代謝，導(dǎo)致骨量減少，誘發(fā)骨質(zhì)疏松，但是糖尿病性骨質(zhì)疏松的發(fā)病機(jī)制仍不十分清楚。胰島素是骨形成促進(jìn)因子，對成骨細(xì)胞的增殖、分化和成熟具有促進(jìn)作用，但是具體的作用機(jī)制也不清楚。本文通過體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)，探討了胰島素缺乏導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的發(fā)病機(jī)制以及胰島索促進(jìn)骨生長和分化的分子作用機(jī)制，為預(yù)防骨質(zhì)疏松提供一定的理論依據(jù)。
　　 營養(yǎng)指導(dǎo)，飲食補(bǔ)充等非約物預(yù)防策略干預(yù)骨質(zhì)疏松已受到人們的廣泛重視，從中藥中篩選抗骨質(zhì)疏松藥物具有廣闊

2、的應(yīng)用前景。本文探討了鹿茸血緩解去勢大鼠骨質(zhì)疏松的生物學(xué)效應(yīng)機(jī)制。主要結(jié)果如下：
　　 發(fā)現(xiàn)糖尿病引起鈣(Ca)、磷(P)、鎂(Mg)、鋅(Zn)、鍶(Sr)等骨礦元素流失以及血清睪酮(T)、胰島素樣生長因子-1(IGF-1)和骨鈣素(OC)等水平的降低是糖尿病骨密度(BMD)降低的重要原因，而胰島素處理能夠提高Ca、P、Mg等骨礦元素含量，恢復(fù)血清T、IGF-1和OC的水平，增加骨密度，緩解骨質(zhì)疏松。接著，通過細(xì)胞分子生物學(xué)的

3、研究，進(jìn)一步闡明了胰島素通過激活MAPK通路上調(diào)Osx和IGF-1的表達(dá)，與激活PI3K通路下調(diào)Runx2的表達(dá)促進(jìn)成骨細(xì)胞生長和分化的分子作用機(jī)制。該結(jié)果進(jìn)一步闡明了糖尿病性骨質(zhì)疏松的發(fā)病機(jī)制，為胰島素預(yù)防和治療糖尿病性骨質(zhì)疏松提供一定的理論指導(dǎo)并在臨床應(yīng)用方面具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 此外，首次報(bào)道了鹿茸血通過提高Ca、P和Zn等骨礦元素水平以及通過提高血清T和IGF-1的水平，緩解去勢大鼠骨質(zhì)疏松的生物學(xué)效應(yīng)機(jī)制。為鹿茸

4、血抗骨質(zhì)疏松的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。
　　 緒論中，從影響成骨細(xì)胞生長、分化的調(diào)節(jié)因子、信號通路以及轉(zhuǎn)錄因子等方而，簡要綜述了骨質(zhì)疏松的發(fā)病機(jī)制。
　　 首次運(yùn)用同步輻射X射線熒光探針分析技術(shù)(SRXRF)，發(fā)現(xiàn)糖尿病引起鈣Ca、P、Zn、Sr等骨礦元素流失是導(dǎo)致骨密度降低的重要原因之一，從骨礦元素變化闡明了糖尿病性骨質(zhì)疏松的發(fā)病機(jī)制。研究表明：糖尿病組骨密度顯著低于對照組(P＜0.01)，同時(shí)Ca、P和Zn元素的相對

5、含量明顯低于對照組(P＜0.01)；與對照組相比，糖尿病組中Sr元素的相對含量降低11％；而糖尿病大鼠硫(S)元素的相對含量顯著高于對照組(P＜0.01)。元素鉻(Cr)，銅(Cu)，鉛(Pb)的相對含量在兩組間無顯著差異。統(tǒng)計(jì)分析顯示Ca分別和P(R=0.85，P＜0.001)，Sr(R=0.38，P＜0.05)，Zn(R=0.37，P＜0.05)呈正相關(guān)性；而Zn和S呈負(fù)相關(guān)性(R=-0.40，P＜0.05)。
　　 首次利

6、用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)，發(fā)現(xiàn)胰島素治療可以通過提高Ca、P、Mg等元素的含量使骨密度得到恢復(fù)，緩解骨質(zhì)疏松，表明胰島素具有骨形成促進(jìn)作用，同時(shí)也進(jìn)一步證明糖尿病大鼠股骨中Ca、P、Mg、Sr、K等元素的丟失是導(dǎo)致BMD降低的原因之一。研究表明：與正常紐相比，糖尿病組大鼠股骨骨密度顯著降低(P＜0.01)，胰島素治療后顯著升高(P＜0.05)。ICP-AES元素分析結(jié)果顯示：與正常組相比，糖尿病組大鼠股骨中Ca

7、、P、Mg、Sr、K等5種元素含量顯著降低(P＜0.05)，而胰島素治療后，元素Ca、P、Mg含量得到了恢復(fù)(P＜0.05)。相關(guān)性分析顯示：正常組大鼠股骨的Ca、P、Mg元素含量間具有很高的相關(guān)性。
　　 接著，報(bào)道了糖尿病引起血清睪酮、胰島素樣生長因子-1和骨鈣素等的降低也是導(dǎo)致BMD降低的原因之一，而胰島素治療可以恢復(fù)血清睪酮、胰島素樣生長因子-1和骨鈣素水平，預(yù)防骨流失和BMD降低，進(jìn)一步證明了胰島素的骨形成促進(jìn)作用。實(shí)

8、驗(yàn)結(jié)果表明：(1)、糖尿病組大鼠的骨密度顯著降低(P＜0.01)，小梁骨間距明顯增加，骨小梁流失顯著(P＜0.01)，而胰島素治療可以降低骨流失，恢復(fù)骨密度；(2)、糖尿病組血清睪酮水平顯著降低(P＜0.01)，胰島素治療后，睪酮水平升高；(3)、糖尿病組血清中骨保護(hù)素、胰島素樣生長因子-1和骨鈣素也明顯降低(P＜0.01)，經(jīng)胰島素治療后其相應(yīng)水平提高；(4)、而糖尿病組血清總堿性磷酸酶水平顯著升高，胰島素治療后其值降低；(5)、血清

9、鈣、磷水平在三組間沒有顯著差異。
　　 通過細(xì)胞分子水平的研究，進(jìn)一步闡明胰島素通過激活MAPK通路上調(diào)Osx和IGF-1的表達(dá)以及激活PI3K通路下調(diào)Runx2的表達(dá)促進(jìn)成骨細(xì)胞生長、生存和分化成熟的分子機(jī)制。采用人成骨樣MG-63細(xì)胞，胰島素刺激或者胰島素刺激的同時(shí)分別加入特異性的阻斷劑阻斷PI3K通路和MAPK通路，結(jié)果顯示：胰島素上調(diào)成骨細(xì)胞表面胰島素受體的表達(dá)，并呈時(shí)間依賴性；胰島素能促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、生存；增加堿性

10、磷酸酶的活性和1型膠原蛋白的分泌；促進(jìn)鈣化結(jié)節(jié)的產(chǎn)生；上調(diào)Osx、IGF-1、OC和BMP-2的表達(dá)，下調(diào)Runx2的表達(dá)。阻斷PI3K通路后，成骨細(xì)胞的增殖受到抑制并發(fā)生明顯的凋亡，堿性磷酸酶的活性和1型膠原蛋白的分泌、鈣化結(jié)節(jié)的產(chǎn)生、OC的表達(dá)都受到明顯抑制，但Runx2的表達(dá)明顯增加。阻斷MAPK通路也能抑制成骨細(xì)胞的增殖和生存，堿性磷酸酶的活性和1型膠原蛋白的分泌、鈣化結(jié)節(jié)的產(chǎn)生、OC的表達(dá)受到明顯抑制，同時(shí)，Osx、IGF-1

11、的表達(dá)明顯降低，BMP-2的表達(dá)也有所降低。因此，胰島素通過上調(diào)成骨細(xì)胞表面胰島素受體的表達(dá)，激活PI3K通路下調(diào)Runx2的表達(dá)，而激活MAPK通路上調(diào)Osx和IGF-1的表達(dá)，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞生長、生存和分化成熟。
　　 此外，首次運(yùn)用同步輻射X射線熒光探針技術(shù)(SRXRF)報(bào)道了鹿茸血通過提高Ca、P和Zn等骨礦元素水平，緩解去勢大鼠骨質(zhì)疏松的作用機(jī)制。結(jié)果表明：當(dāng)大鼠去勢后導(dǎo)致骨質(zhì)疏松時(shí)，其股骨的BMD明顯降低，則股骨元

12、素Ca、P、Zn和Sr的相對強(qiáng)度也都降低，說明由于Ca和P等元素的大量丟失，引起骨質(zhì)疏松。當(dāng)鹿茸血治療后，其骨組織中Ca、P及微量元素Zn的相對強(qiáng)度都有不同程度的升高，因而，BMD也顯著升高，骨質(zhì)疏松得到顯著恢復(fù)。因此，鹿茸血可以通過改善骨組織Ca、P和Zn元索的含量達(dá)到抗骨質(zhì)疏松的作用。
　　 接著，報(bào)道了鹿茸血通過提高血清睪酮和IGF-1的水平，使BMD得到增加，緩解骨質(zhì)疏松的生物學(xué)效應(yīng)機(jī)制。研究表明：去勢導(dǎo)致E2的缺乏，伴