不同劑量糖皮質激素對生長期雄性大鼠骨組織結構的影響及其機制探討.pdf

1、目的:
　　糖皮質激素(GC)可導致人類骨質疏松，對青少年骨骼生長有較強的抑制作用。糖皮質激素性骨質疏松(GIOP)和對青少年骨骼的抑制作用的防治是臨床亟待解決的難題，而合適的動物模型對其發(fā)病機制及藥物研究具有重要作用，目前學術界對GIOP大鼠模型的建立仍存爭議。本實驗通過觀察長期大劑量潑尼松對生長期大鼠不同部位骨組織形態(tài)計量學、骨礦含量、骨生物力學、骨髓脂肪細胞分化和血清學生化指標的作用特點，系統(tǒng)性地探討長期大劑量潑尼松對生長期

2、大鼠骨骨組織結構的影響機制，并探討建立糖皮質激素致生長期大鼠骨丟失模型的合適的造模劑量。
　　方法:
　　選用3月齡SPF級Sprague-Dawley(SD)健康雄性大鼠42只隨機分出6只作為基礎組，在實驗開始即處死，剩下的36只再次隨機分為4組，每組9只，分別為:正常對照組（CON組）給予蒸餾水5ml/kg/d灌胃;低劑量潑尼松組（GC-L組）給予1.5mg/5ml/kg/d醋酸潑尼松混懸液灌胃;中劑量潑尼松組（GC-M

3、組）給予3.0mg/5ml/kg/d醋酸潑尼松混懸液灌胃;高劑量潑尼松組（GC-H組）給予6.0mg/5ml/kg/d醋酸潑尼松混懸液灌胃。所有大鼠共計給藥時間為90天。在實驗結束前14、13天和4、3天分別給所有大鼠皮下注射鹽酸四環(huán)素(35mg/kg)和鈣黃綠素(10mg/kg)熒光標記兩次。用藥結束后，心臟抽血處死大鼠，分離血清檢測血液生化指標;分離胸腺和腎上腺測定器官指數;取左側脛骨和左側股骨均用于骨組織形態(tài)計量學檢測;取右側脛骨

4、經脫鈣后進行石蠟包埋切片，觀察脫鈣骨病理學改變;取右股骨及第5腰椎分別測量其骨密度及骨生物力學參數，然后取右側股骨鹽酸消化后測骨鈣(Ca)、骨磷(P)和骨羥脯氨酸(Hyp)含量。
　　結果:
　　1.醋酸潑尼松導致大鼠體重和免疫器官指數降低。
　　在實驗開始后第6周以前，各組大鼠體重隨著月齡增加而逐漸增加，體重增加幅度:正常對照組＞低劑量組＞中劑量組＞高劑量組。從第6周開始，正常對照組體重呈現緩慢增長趨勢，低劑量組和中

5、劑量組體重基本保持穩(wěn)定，而高劑量組體重呈緩慢下降趨勢。實驗結束時，與正常對照組相比，低、中、高三個劑量組大鼠體重降低均有統(tǒng)計學差異(P＜0.01，P＜0.01，P＜0.01)。與正常對照組相比，各激素用藥的胸腺指數和腎上腺指數均有不同程度降低。
　　2.醋酸潑尼松導致大鼠血脂代謝紊亂、骨轉換指標降低。
　　對大鼠血液生化指標檢測發(fā)現，與正常對照組相比，低、中、高劑量組血清中甘油三酯水平顯著升高(P＜0.01，P＜0.01，P

6、＜0.01)，而高密度脂蛋白膽固醇水平顯著降低(P＜0.01，P＜0.01，P＜0.01)。此外，高劑量組大鼠血清堿性磷酸酶及血鈣均顯著升高(P＜0.05，P＜0.01)，而血磷無顯著改變。對骨吸收指標抗酒石酸酸性磷酸酶-5b和骨鈣素含量的檢測發(fā)現，與正常對照組相比，低、中、高劑量組抗酒石酸酸性磷酸酶-5b含量呈不同程度降低，其中高劑量組降低有統(tǒng)計學差異(P＜0.05);同時低、中、高劑量組骨鈣素含量呈不同程度降低，其中中劑量和高劑量組

7、降低有統(tǒng)計學差異（P＜0.01，P＜0.01）。此外，高劑量潑尼松能顯著降低血清胰島素樣生長因子(Ⅰ)的含量(P＜0.01)。
　　3.醋酸潑尼松不明顯影響松質骨骨量，但降低骨形成和骨吸收，導致骨生物力學性能降低。
　　對大鼠腰椎骨密度的檢測發(fā)現，用藥90天后，各激素用藥組腰椎骨密度與正常對照組相比并無顯著的改變。同時，在對脛骨上段松質骨和股骨遠端松質骨的骨組織形態(tài)計量學測定中發(fā)現，各激素用藥組所有靜態(tài)指標與正常對照組相比也

8、無統(tǒng)計學差異;而各激素用藥組動態(tài)指標與正常對照組相比，均有不同程度的降低，其中，高劑量組脛骨上段及股骨遠端松質骨的所有動態(tài)指標，含熒光標記周長百分數(％L.Pm)、礦化沉積率(MAR)、骨表面骨形成率(BFR/BS)、骨體積骨形成率（BFR/BV）和組織體積骨形成率（BFR/TV）降低均有統(tǒng)計學差異。另外，與正常對照組相比，各激素組的成骨細胞和破骨細胞相關參數，如成骨細胞周長百分數(％Ob.Pm)、平均每毫米成骨細胞個數(Ob.N)、破

9、骨細胞周長百分數(％Oc.Pm)和平均每毫米破骨細胞個數(Oc.N)均呈現顯著降低。腰椎生物力學測定的結果顯示，各激素用藥組可使最大壓縮載荷呈不同程度降低。其中，高劑量組與正常對照組相比，最大壓縮載荷和彈性模量降低有統(tǒng)計學差異(P＜0.01，P＜0.05)。
　　4.醋酸潑尼松明顯降低皮質骨骨量或影響皮質骨結構，降低骨生物力學性能。
　　對大鼠股骨全段骨礦密度測定發(fā)現，用藥90天后，各激素用藥組骨密度和骨礦含量與正常對照組相

10、比均有不同程度降低，其中高劑量組骨密度和骨礦含量降低有統(tǒng)計學差異(P＜0.05，P＜0.05)。在對脛骨中段皮質骨的骨組織形態(tài)計量學測定發(fā)現，與正常對照組相比，各激素用藥組皮質骨面積百分數(％Ct.Ar)和骨髓腔面積百分數(％Ma.Ar)均無統(tǒng)計學差異，皮質骨動態(tài)參數也未受到顯著影響，但是在中劑量和高劑量組的皮質骨內發(fā)現有一定數量骨吸收空洞。在對股骨遠端皮質骨的骨組織形態(tài)計量學測定發(fā)現，與正常對照組相比，低、中、高劑量組皮質骨厚度顯著降

11、低且有統(tǒng)計學差異(P＜0.01，P＜0.01，P＜0.01)。同時，皮質骨內外膜動態(tài)參數均呈現不同程度降低，其中高劑量組外膜熒光標記周長百分數(％P-L.Pm)、內膜熒光標記周長百分數(％E-L.Pm)、內膜礦化沉積率(E-MAR)和內膜骨形成率（E-BFR/BS）降低有統(tǒng)計學差異(P＜0.01，P＜0.05，P＜0.01、P＜0.01)。股骨生物力學三點彎曲測定結果顯示，與正常對照組相比，各激素組股骨彈性載荷、最大載荷、斷裂載荷、剛性

12、系數均呈不同程度降低，其中高劑量組彈性載荷、最大載荷、斷裂載荷、剛性系數降低均有統(tǒng)計學差異(P＜0.01,P＜0.01,P＜0.01,P＜0.01)。
　　5.醋酸潑尼松明顯抑制長骨縱向生長率，并導致骨髓腔脂肪化，但不影響骨成分。
　　對股骨和脛骨生長板熒光的測定結果發(fā)現，各激素用藥組股骨和脛骨縱向生長率均較正常對照組降低且有統(tǒng)計學差異。對脛骨上段脫鈣骨病理切片脂肪組織的測定發(fā)現，各激素用藥組均可使骨髓腔平均脂肪細胞面積和脂

13、肪面積百分數增高且有統(tǒng)計學差異。對股骨消化液鈣、磷和羥脯氨酸含量測定發(fā)現，各組直接均無統(tǒng)計學差異。
　　結論:
　　1.長期大劑量潑尼松顯著抑制長骨縱向生長，從而抑制大鼠生長。
　　2.長期大劑量潑尼松造成脂質代謝紊亂，誘導骨髓基質干細胞脂向分化。
　　3.長期大劑量潑尼松既抑制大鼠松質骨骨形成，又抑制其骨吸收，降低骨轉換，骨量可維持不變，骨礦含量也可以維持不變。
　　4.長期大劑量潑尼松抑制皮質骨骨形成，