Alfacalcidol與“Raised cage”模型對Intact雌性SD大鼠皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的作用.pdf

1、自1922年WisconsinUniversity著名的生物化學(xué)家(biochemist)ElmerMcCollum發(fā)現(xiàn)vitaminD以來，vitaminD及其類似物已用于多種骨代謝性的疾病如：佝僂病(rickets)、骨軟化癥(osteomalacia)、腎性骨營養(yǎng)不良(renalosteodystrophy)等?；钚訴itD代謝物主要有阿法骨化醇[Alfacalcidol，lα-Hydroxycholecalciferol，1α-

2、(OH)D3]和骨化三醇[Calcitriol，1，25-Dihydroxycholecalciferol，1，25(OH)2D3]，1，25(OH)2D3是活性維生素D代謝物中最具活性的藥物，結(jié)合VitD受體(VDR)?；钚訴itD代謝物治療骨質(zhì)疏松癥可能作用機制：增加胃腸道鈣吸收；間接和直接抑制甲狀旁腺素(PTH)的釋放：當(dāng)血清骨化三醇濃度增加時，促Ca2+、P吸收，間接抑制PTH分泌；活性VitD代謝物直接抑制甲狀腺細(xì)胞增生和通過

3、降低PTHmRNA合成速率，干擾PTH基因轉(zhuǎn)錄，抑制PTH合成釋放，從而使骨丟失減少；直接作用于成骨細(xì)胞VDR受體，刺激成骨細(xì)胞，促進骨形成，增加骨量。 VitD缺乏是導(dǎo)致老年人骨質(zhì)疏松癥的重要危險因素。近年來，大量的基礎(chǔ)、臨床研究表明vitD不儀通過抑制骨吸收機制，而且有促進骨合成作用來防治骨質(zhì)疏松癥。沒有被美國FDA批準(zhǔn)的原因在于其狹窄的治療窗口和易引起高血鈣、高尿鈣和尿結(jié)石。然而其有效的藥理作用和口服方便驅(qū)使許多公司、研究

4、機構(gòu)投入大量資金進行研究。 據(jù)Frost的假設(shè)，機械負(fù)荷是影響骨組織適應(yīng)性變化的主要決定因素，骨應(yīng)變(strains)能刺激骨建造(bone-modeling)或抑制骨重建(bone-remodeling)，從而增加骨量或維持骨量。我們早期的研究結(jié)果報道后肢站立機械刺激鍛煉可部分的預(yù)防去卵巢大鼠松質(zhì)骨骨丟失。 我們以前的研究實驗局限在Alfacalcidol預(yù)防和治療骨質(zhì)減少模型。Alfacalcidol對成年intac

5、t大鼠的皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的影響未有研究：也沒有全面報道Alfacalcidol和“bipedalstance”鍛煉的聯(lián)合作用對成年intact大鼠的皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的影響。 因此，本實驗的研究目的： (1)通過pQCT、骨組織形態(tài)計量學(xué)技術(shù)和骨生物力學(xué)手段觀察8.5月到11.5月成年intact大鼠皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的變化； (2)價廉口服方便的Alfacalcidol(1α-OHD3)單獨應(yīng)用對成年intact大鼠的皮

6、質(zhì)骨和松質(zhì)骨的影響： (3)Alfacalcidol(1α-OHD3)與機械刺激(raisedcage)聯(lián)合作用對成年intact大鼠的pQCT參數(shù)、骨生物力學(xué)參數(shù)和骨組織形態(tài)計量學(xué)參數(shù)的影響； (4)Alfacalcidol與raisedcage“exercise”聯(lián)合作用是否可降低劑量，減少Alfacaldiol的副作用，產(chǎn)生同樣的骨藥理效應(yīng)。 方法： 1.抬高動物籠子的模型(“Raisedcage”

7、model)抬高籠子鍛煉模型“Raisedcages”(RC)組大鼠被飼養(yǎng)在特殊的籠子里，起初在28cm(58×36×28cm3)的籠子里喂養(yǎng)一周，然后每三天升高籠子2.5cm，最后籠子高度為35cm(58×36×35cm3)，維持此高度3個月。在這種情況下，大鼠后肢必須直立(bipedalstance)才能吃到食物和喝水，這樣大鼠后肢負(fù)重增加，骨量可能增加。 2.骨薄片、厚片骨組織形態(tài)計量學(xué)技術(shù)取材、包埋、磨片、切片、染色和骨

8、組織形態(tài)計量學(xué)測量和計量3.體內(nèi)和體外肢體計算機周圍斷層掃描(pQCT)測量方法體內(nèi)右側(cè)脛骨(proximaltibialmetaphyses，PTM5/PTM6)和體外左側(cè)股骨(distalfemur,DF6/DF19)pQCT測量骨密度，在實驗的開始，1，2，3月的不同實驗時間段對麻醉下的所有大鼠體內(nèi)動態(tài)測定右側(cè)脛骨近段骺端5mm或6mm處骨密度，6mm處測量值僅作參考和對照；實驗結(jié)束后動物麻醉處死取出股骨，體外測量左側(cè)股骨遠(yuǎn)段6m

9、m和19mm處的骨密度； 4.骨生物力學(xué)測量方法：第六腰椎的壓縮實驗(CompressionTestofLV6)和右側(cè)股骨的3點彎曲實驗(three-pointbendingtest)。 結(jié)果： 1.最高濃度Alfacalcidol治療組與年齡對照組比較，脛骨近段骺端、第二腰椎椎體和股骨頸骺端松質(zhì)骨(1)骨小梁面積百分?jǐn)?shù)(％B.At)增加：(2)骨小梁的寬度(Tb.Wi)升高，骨小梁的分離度(Tb.Sp)下降；(

10、3)骨小梁連接性參數(shù)，骨小梁NTN/T.Ar上升，F(xiàn)TF/T.Ar下降；(4)Alfacalcidol單獨治療各劑量組明顯增加骨芽“bonebuds”各指標(biāo)，增加骨芽“bonebuds”的形成；(5)骨芽“bonebuds”的數(shù)目與增加骨小梁的連接性有顯著的正相關(guān)關(guān)系。 2.單用Alfacalcidol能增加松質(zhì)骨的骨量，并具有劑量-效應(yīng)關(guān)系；從動態(tài)參數(shù)來分析，骨轉(zhuǎn)換降低，骨吸收抑制，抑制骨吸收大于抑制骨形成，或刺激骨形成(bo

11、nebuds)，導(dǎo)致松質(zhì)骨骨動態(tài)的正性平衡而獲得骨量。皮質(zhì)骨骨外膜面熒光周長百分?jǐn)?shù)(％Ps-L.Pm)明顯增加，骨表面骨形成率(Ps-BFR/BS)上升；骨內(nèi)膜面熒光周長百分?jǐn)?shù)(％En-L.Pm)明顯下降和骨內(nèi)膜面吸收周長(％En-Er.Pm)下降，皮質(zhì)骨骨量的增加明顯少于松質(zhì)骨骨量的增加。 3.Alfacalcidol治療Intact大鼠，能劑量和時間依賴性增加脛骨近段骺端5mm處的T.BMC、T.Ar、Ct.BMC、Tra.

12、BMD、Ps.Pm、PMI和PMR。最高濃度Alfacalcidol治療組，離股骨遠(yuǎn)段6mm處(股骨骺端)T.BMC、T.BMDT.Ar、Ct.BMC、Tra.BMC、Tra.BMD、Ps.Pm、En.Pm增加：離股骨遠(yuǎn)段19mm處(股骨中段)僅Ct.BMC顯著增加。 4.0.1μg/kgAlfacalcidol劑量組與年齡對照組比較，在不抬高籠子的情況下，Alfacalcidol對第六腰椎壓縮最大載荷(maximumload)

13、、結(jié)構(gòu)剛度(stiffness)、壓縮最大能量(energytopeak)、彈性模量(elasticmodulus)和骨韌度(toughness)增加：股骨三點彎曲最大載荷(peakload)、破壞最大載荷(breakload)、結(jié)構(gòu)剛度(stiffness)顯著增加。 5.Alfacalcidol和抬高籠子“raisedcages”聯(lián)合處理組與單用Alfacalcidol組比較，統(tǒng)計學(xué)上沒有顯著的差異性。 結(jié)論：

14、 10.1μg/kgAlfacalcidol治療12周，具有抗骨代謝和促骨合成作用，增加intact大鼠松質(zhì)骨骨量，改進骨微結(jié)構(gòu)，增強骨強度； 2其促骨合成作用表現(xiàn)在：刺激皮質(zhì)骨骨外膜的骨形成；促進松質(zhì)骨骨芽“bonebouton”骨形成； 3其抗骨代謝作用表現(xiàn)在抑制骨小梁骨表面和皮質(zhì)骨骨內(nèi)膜面的骨吸收，抑制骨吸收大于骨形成，產(chǎn)生正性的內(nèi)膜骨平衡狀態(tài)； 4Alfacalcidol增加松質(zhì)骨骨量明顯，而對皮質(zhì)骨骨