阿伦膦酸钠对去势雄性大鼠骨转换和骨量及骨力学的影响
作者：范志宏 夏维波 刘怀成 邢小平 孟迅吾 周学瀛 崔伟
单位：范志红(现山西医科大学附属第二医院内分泌科)；夏维波 刘怀成 邢小平 孟迅吾 周学瀛(100730 中国医学科学院 中国协和医科大学北京协和医院 内分泌科)；崔伟(航天医学研究所)
关键词：
中华医学杂志000126 为探讨去势及使用阿伦膦酸钠(ALN)治疗后，雄性大鼠骨转换和骨量及骨生物力学的改变，为男性骨质疏松症的防治提供依据，我们对此进行了实验研究。
一、材料与方法
1. 实验动物及分组：将39只12月龄雄性Wistar大鼠按体重分成4组，分别施行睾丸切除术和假手术：(1)去睾丸组9只；(2)去睾丸+阿伦膦酸钠治疗组9只；(3)假手术组10只；(4)假手术+阿伦膦酸钠治疗组11只，动物自由饮水和摄食。
, 百拇医药
2. 方法：(1)药物及给药方式：阿伦膦酸钠(固帮，河北制药集团有限公司)每天0.1 mg/kg经胃肠给药，治疗组于术后第2天立即用药，共治疗4个月；(2)标本采集：所有动物于术后4个月处死，处死前采血测生化指标。取右侧股骨、第5腰椎进行骨密度及骨生物力学测定；(3)指标测定：①生化测定：血钙(Ca)、磷(P)、碱性磷酸酶(ALP)，采用全自动生化分析仪测定。血清抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)测定用生化法[1]。血清睾酮(T)、骨钙素(BGP)和I型胶原C-末端肽(ICTP)，采用放射免疫分析法(RIA)。1.25(OH)2D3采用放射受体分析法。②骨密度测定：采用EXPEKT-XL型双能X线骨密度测量仪(DEXA，美国Lunar公司生产)，分别测量大鼠第5腰椎、右侧股骨(股骨全段、股骨头、股骨干和股骨干骺端)的骨密度(BMD)。测量的批内变异系数为0.5%。③骨生物力学测定：将股骨标本进行三点弯曲力学实验(QTS-25型流变仪)。从载荷-变形曲线上得到骨结构力学指标并计算机骨截面惯性矩等材料力学指标。
, 百拇医药
4. 统计学处理：各指标以均数±标准差来表示。组间比较用方差分析F检验，采用Statview 统计软件进行分析。
二、结果
1. 血睾酮和骨转换生化指标及血钙磷水平的变化：与假手术组相比去睾丸组的BGP显著增加。假手术+阿伦膦酸钠与假手术相比骨转换生化指标的变化不显著，但T有显著增加。去睾丸+阿伦膦酸钠与去睾丸相比，血钙显著升高(P<0.05)，ALP(P<0.05)和BGP(P<0.01)显著降低，但其他骨转换生化指标未见显著改变(表1)。
表1 血睾酮、骨转换生化指标及血钙磷水平的变化(
±s) 组别
鼠数
(只)
, 百拇医药
血钙
(mmol/L)
血磷
(mmol/L)
ALP
(IU/L)
T
(μg/L)
BGP
(μg/L)
TRAP
(IU/L)
ICTP
, http://www.100md.com
(μg/L)
1，25(OH)2D3
(ng/L)
Sham组
10
2.21±0.10
1.9±0.8
274±86
1.00±0.40
18±7
17±3
4.19±0.25
, 百拇医药
13.4±8.0
Orch组
9
2.42±0.20
1.7±0.4
286±56
0.14±0.06*
40±15**
25±17
4.40±0.62
8.6±6.2
Sham+ALN组
, http://www.100md.com
11
2.23±0.10
1.7±0.3
239±44
1.49±0.79*△△
22±8
17±7
4.30±0.24
10.8±2.9
Orch+ALN组
9
2.94±0.80
, http://www.100md.com
1.7±0.6
212±35*△
0.20±0.09
15±11△△
20±12
4.07±0.24
11.5±5.2
注：与Sham组比较*P<0.05，**P<0.01；与Orch组比较△P<0.05，△△P<0.01；与Sham+ALN比较▲▲P<0.01； Orch：去睾丸；Sham：假手术；Orch+ALN：去睾丸+阿伦膦酸钠；Sham+ALN：假手术+阿伦膦酸钠；ALP：碱性磷酸酶；T：睾酮；BGP：骨钙素；TRAP：抗酒石酸酸性磷酸酶；ICTP：Ⅰ型胶原C末端肽 2 骨密度的变化：去睾丸组的BMD比假手术组降低，去睾丸+阿伦膦酸钠组BMD比去睾丸组增加，但均无统计学意义。假手术+阿伦膦酸钠组的股骨干骺端骨密度比假手术组和去卵巢组显著增加。(表2)。
, http://www.100md.com
表2 大鼠腰椎及股骨骨密度(g/cm2,±s) 组别
鼠数(只)
腰椎L5
股骨全段
股骨头
股骨干
干骺端
Sham
10
0.29±0.08
0.30±0.04
, 百拇医药
0.32±0.05
0.29±0.04
0.32±0.08
Orch
9
0.28±0.06
0.29±0.04
0.29±0.05
0.28±0.05
0.29±0.07
Sham+ALN
11
, http://www.100md.com
0.31±0.05
0.32±0.05
0.32±0.06
0.30±0.05
0.39±0.07*△
Orch+ALN
9
0.29±0.06
0.32±0.04
0.32±0.07
0.31±0.05
0.36±0.08
, http://www.100md.com
注：与Sham组比较*P<0.05；与Orch组比较△P<0.01 3. 骨生物力学的改变：结构力学的4项参数，去睾丸组比假手术组都显著降低。假手术+阿伦膦酸钠组最大载荷显著高于假手术和去睾丸组，最大挠度和弹性载荷较假手术组差异无显著意义，弹性挠度较假手术组明显降低，去睾丸+阿伦膦酸钠组的最大载荷比去睾丸组显著增高，其他3项未见显著差别(表3)。
表3 股骨中段结构力学和材料力学指标的变化(±s) 组别
鼠数
(只)
结构力学
截面惯性矩J
, 百拇医药 (mm4)
刚度
最大载荷(kg)
最大挠度(mm)
弹性载荷(kg)
弹性挠度(mm)
Sham
9
18.6±1.4
0.75±0.13
12.7±2.2
0.39±0.16
, http://www.100md.com
9.2±1.3
36±12
Orch
9
16.2±2.6*
0.59±0.06**
10.4±1.0**
0.28±0.08*
7.2±1.7*
40±9
Sham+ALN
, 百拇医药
11
21.4±1.3**△△
0.68±0.09△
13.0±1.2△
0.29±0.08*
9.3±1.7△
46±10
Orch+ALN
9
19.2±2.6△△▲
, 百拇医药 0.63±0.09*
11.5±0.9▲
0.24±0.07*
8.4±2.1
52±15**△
注：与Sham组比较*P<0.05,**P<0.01；与Orch组比较△P<0.05，△△P<0.01，与Sham+ALN比较▲P<0.05 去睾丸组与假手术组相比，截面惯性矩J明显下降，刚度在去睾丸+阿伦膦酸钠组较去睾丸组显著增加(表3)。
三、 讨论
, 百拇医药
本研究对雄性大鼠去睾丸后，血清睾酮显著降低，说明去睾丸手术成功。在去睾丸组反映骨转换的指标如BGP、TRAP和ICPT均有增加，其中以BGP的增加最为显著(P<0.01)，说明随着睾酮水平的下降，去睾大鼠的骨转换可能增加[2]。同雌激素缺乏造成雌性大鼠的高骨转换类似。
已有许多关于ALN治疗使去卵巢大鼠和绝经后妇女过高的骨转换受抑制的报道[3]。但是极少见到ALN对男性骨质疏松症病人和雄性激素缺乏大鼠骨转换和骨量影响的研究报道。本研究雄性去睾手术和假手术大鼠经ALN预防性用药4周后，去睾丸+阿伦膦酸钠与去睾丸组相比，各骨转换指标有较大幅度的降低，其中以BGP和ALP的变化较为显著，说明ALN同样能有效地抑制因雄性激素缺乏所致的骨转换增加。假手术+阿伦膦酸钠组较假手术组T水平有显著升高，推测ALN对T的分泌可能有促进作用，原因尚不明。
去睾丸与假手术组相比，腰椎和股骨各部位的骨密度降低，而假手术+阿伦膦酸钠和去睾丸+阿伦膦酸钠组的骨密度分别较假手术和去睾丸组增加。其中以干骺端部位的改变更为显著，这可能是由于干骺端部位的小梁骨的含量比例较高，骨转换相对活跃，更易受雄激素缺乏和ALN治疗的影响有关。腰椎骨密度的变化不如股骨头和干骺端部位明显，与去卵巢雌性大鼠的改变有所不同。
, http://www.100md.com
结构力学指标去睾丸后股骨的结构力学性能降低，由于结构力学指标主要受骨骼的大小和几何形状的影响，因此可以认为，结构力学特性的降低是由于去睾丸组大鼠的骨骼的尺寸变小和几何形状变圆有一定关系。ALN治疗使去睾丸和假手术组的股骨结构力学特性得到了不同程度的提高，可能与该药抑制骨转换从而增加骨皮质的面积和骨骼的大小有一定关系。
去睾丸组的材料力学指标股骨截面惯性矩较假手术组降低，同样提示去睾丸组的骨吸收增加。刚度所反映的是骨骼抵抗变形的能力，是骨骼外在硬度的指标，骨矿含量的增加势必引起刚度的增加[3]，我们的结果表明，AlN使去睾丸的刚度增加，可能与其增加骨密度有关。■
参考文献：
[1]孟迅吾，邢小平，陈莉，等. 血清抗酒石酸酸性磷酸酶浓度测定的初步应用. 中华内分泌代谢杂志，1995， 11：9-11.
, 百拇医药
[2]Vanderschueren D, Herck EV, Suiker AMH, et al. Bone and mineral metabilism in aged male ratd: Short and long term effects of androgen deficiency. Endocrinology， 1992, 5: 2906-2916.
[3]Ferretti JL, Capessa RF, Mondelo N, et al. Interrelationships between densitometrical, geometric and mechanical properties of rat femurs, Inference concerning mechanical regulation of bone remodeling. J Bone miner Res， 1993, 8: 1389-1396.
收稿日期：1999-01-04, http://www.100md.com
单位：范志红(现山西医科大学附属第二医院内分泌科)；夏维波 刘怀成 邢小平 孟迅吾 周学瀛(100730 中国医学科学院 中国协和医科大学北京协和医院 内分泌科)；崔伟(航天医学研究所)
关键词：
中华医学杂志000126 为探讨去势及使用阿伦膦酸钠(ALN)治疗后，雄性大鼠骨转换和骨量及骨生物力学的改变，为男性骨质疏松症的防治提供依据，我们对此进行了实验研究。
一、材料与方法
1. 实验动物及分组：将39只12月龄雄性Wistar大鼠按体重分成4组，分别施行睾丸切除术和假手术：(1)去睾丸组9只；(2)去睾丸+阿伦膦酸钠治疗组9只；(3)假手术组10只；(4)假手术+阿伦膦酸钠治疗组11只，动物自由饮水和摄食。
, 百拇医药
2. 方法：(1)药物及给药方式：阿伦膦酸钠(固帮，河北制药集团有限公司)每天0.1 mg/kg经胃肠给药，治疗组于术后第2天立即用药，共治疗4个月；(2)标本采集：所有动物于术后4个月处死，处死前采血测生化指标。取右侧股骨、第5腰椎进行骨密度及骨生物力学测定；(3)指标测定：①生化测定：血钙(Ca)、磷(P)、碱性磷酸酶(ALP)，采用全自动生化分析仪测定。血清抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)测定用生化法[1]。血清睾酮(T)、骨钙素(BGP)和I型胶原C-末端肽(ICTP)，采用放射免疫分析法(RIA)。1.25(OH)2D3采用放射受体分析法。②骨密度测定：采用EXPEKT-XL型双能X线骨密度测量仪(DEXA，美国Lunar公司生产)，分别测量大鼠第5腰椎、右侧股骨(股骨全段、股骨头、股骨干和股骨干骺端)的骨密度(BMD)。测量的批内变异系数为0.5%。③骨生物力学测定：将股骨标本进行三点弯曲力学实验(QTS-25型流变仪)。从载荷-变形曲线上得到骨结构力学指标并计算机骨截面惯性矩等材料力学指标。
, 百拇医药
4. 统计学处理：各指标以均数±标准差来表示。组间比较用方差分析F检验，采用Statview 统计软件进行分析。
二、结果
1. 血睾酮和骨转换生化指标及血钙磷水平的变化：与假手术组相比去睾丸组的BGP显著增加。假手术+阿伦膦酸钠与假手术相比骨转换生化指标的变化不显著，但T有显著增加。去睾丸+阿伦膦酸钠与去睾丸相比，血钙显著升高(P<0.05)，ALP(P<0.05)和BGP(P<0.01)显著降低，但其他骨转换生化指标未见显著改变(表1)。
表1 血睾酮、骨转换生化指标及血钙磷水平的变化(
±s) 组别鼠数
(只)
, 百拇医药
血钙
(mmol/L)
血磷
(mmol/L)
ALP
(IU/L)
T
(μg/L)
BGP
(μg/L)
TRAP
(IU/L)
ICTP
, http://www.100md.com
(μg/L)
1，25(OH)2D3
(ng/L)
Sham组
10
2.21±0.10
1.9±0.8
274±86
1.00±0.40
18±7
17±3
4.19±0.25
, 百拇医药
13.4±8.0
Orch组
9
2.42±0.20
1.7±0.4
286±56
0.14±0.06*
40±15**
25±17
4.40±0.62
8.6±6.2
Sham+ALN组
, http://www.100md.com
11
2.23±0.10
1.7±0.3
239±44
1.49±0.79*△△
22±8
17±7
4.30±0.24
10.8±2.9
Orch+ALN组
9
2.94±0.80
, http://www.100md.com
1.7±0.6
212±35*△
0.20±0.09
15±11△△
20±12
4.07±0.24
11.5±5.2
注：与Sham组比较*P<0.05，**P<0.01；与Orch组比较△P<0.05，△△P<0.01；与Sham+ALN比较▲▲P<0.01； Orch：去睾丸；Sham：假手术；Orch+ALN：去睾丸+阿伦膦酸钠；Sham+ALN：假手术+阿伦膦酸钠；ALP：碱性磷酸酶；T：睾酮；BGP：骨钙素；TRAP：抗酒石酸酸性磷酸酶；ICTP：Ⅰ型胶原C末端肽 2 骨密度的变化：去睾丸组的BMD比假手术组降低，去睾丸+阿伦膦酸钠组BMD比去睾丸组增加，但均无统计学意义。假手术+阿伦膦酸钠组的股骨干骺端骨密度比假手术组和去卵巢组显著增加。(表2)。
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表2 大鼠腰椎及股骨骨密度(g/cm2,
±s) 组别鼠数(只)
腰椎L5
股骨全段
股骨头
股骨干
干骺端
Sham
10
0.29±0.08
0.30±0.04
, 百拇医药
0.32±0.05
0.29±0.04
0.32±0.08
Orch
9
0.28±0.06
0.29±0.04
0.29±0.05
0.28±0.05
0.29±0.07
Sham+ALN
11
, http://www.100md.com
0.31±0.05
0.32±0.05
0.32±0.06
0.30±0.05
0.39±0.07*△
Orch+ALN
9
0.29±0.06
0.32±0.04
0.32±0.07
0.31±0.05
0.36±0.08
, http://www.100md.com
注：与Sham组比较*P<0.05；与Orch组比较△P<0.01 3. 骨生物力学的改变：结构力学的4项参数，去睾丸组比假手术组都显著降低。假手术+阿伦膦酸钠组最大载荷显著高于假手术和去睾丸组，最大挠度和弹性载荷较假手术组差异无显著意义，弹性挠度较假手术组明显降低，去睾丸+阿伦膦酸钠组的最大载荷比去睾丸组显著增高，其他3项未见显著差别(表3)。
表3 股骨中段结构力学和材料力学指标的变化(
±s) 组别鼠数
(只)
结构力学
截面惯性矩J
, 百拇医药 (mm4)
刚度
最大载荷(kg)
最大挠度(mm)
弹性载荷(kg)
弹性挠度(mm)
Sham
9
18.6±1.4
0.75±0.13
12.7±2.2
0.39±0.16
, http://www.100md.com
9.2±1.3
36±12
Orch
9
16.2±2.6*
0.59±0.06**
10.4±1.0**
0.28±0.08*
7.2±1.7*
40±9
Sham+ALN
, 百拇医药
11
21.4±1.3**△△
0.68±0.09△
13.0±1.2△
0.29±0.08*
9.3±1.7△
46±10
Orch+ALN
9
19.2±2.6△△▲
, 百拇医药 0.63±0.09*
11.5±0.9▲
0.24±0.07*
8.4±2.1
52±15**△
注：与Sham组比较*P<0.05,**P<0.01；与Orch组比较△P<0.05，△△P<0.01，与Sham+ALN比较▲P<0.05 去睾丸组与假手术组相比，截面惯性矩J明显下降，刚度在去睾丸+阿伦膦酸钠组较去睾丸组显著增加(表3)。
三、 讨论
, 百拇医药
本研究对雄性大鼠去睾丸后，血清睾酮显著降低，说明去睾丸手术成功。在去睾丸组反映骨转换的指标如BGP、TRAP和ICPT均有增加，其中以BGP的增加最为显著(P<0.01)，说明随着睾酮水平的下降，去睾大鼠的骨转换可能增加[2]。同雌激素缺乏造成雌性大鼠的高骨转换类似。
已有许多关于ALN治疗使去卵巢大鼠和绝经后妇女过高的骨转换受抑制的报道[3]。但是极少见到ALN对男性骨质疏松症病人和雄性激素缺乏大鼠骨转换和骨量影响的研究报道。本研究雄性去睾手术和假手术大鼠经ALN预防性用药4周后，去睾丸+阿伦膦酸钠与去睾丸组相比，各骨转换指标有较大幅度的降低，其中以BGP和ALP的变化较为显著，说明ALN同样能有效地抑制因雄性激素缺乏所致的骨转换增加。假手术+阿伦膦酸钠组较假手术组T水平有显著升高，推测ALN对T的分泌可能有促进作用，原因尚不明。
去睾丸与假手术组相比，腰椎和股骨各部位的骨密度降低，而假手术+阿伦膦酸钠和去睾丸+阿伦膦酸钠组的骨密度分别较假手术和去睾丸组增加。其中以干骺端部位的改变更为显著，这可能是由于干骺端部位的小梁骨的含量比例较高，骨转换相对活跃，更易受雄激素缺乏和ALN治疗的影响有关。腰椎骨密度的变化不如股骨头和干骺端部位明显，与去卵巢雌性大鼠的改变有所不同。
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结构力学指标去睾丸后股骨的结构力学性能降低，由于结构力学指标主要受骨骼的大小和几何形状的影响，因此可以认为，结构力学特性的降低是由于去睾丸组大鼠的骨骼的尺寸变小和几何形状变圆有一定关系。ALN治疗使去睾丸和假手术组的股骨结构力学特性得到了不同程度的提高，可能与该药抑制骨转换从而增加骨皮质的面积和骨骼的大小有一定关系。
去睾丸组的材料力学指标股骨截面惯性矩较假手术组降低，同样提示去睾丸组的骨吸收增加。刚度所反映的是骨骼抵抗变形的能力，是骨骼外在硬度的指标，骨矿含量的增加势必引起刚度的增加[3]，我们的结果表明，AlN使去睾丸的刚度增加，可能与其增加骨密度有关。■
参考文献：
[1]孟迅吾，邢小平，陈莉，等. 血清抗酒石酸酸性磷酸酶浓度测定的初步应用. 中华内分泌代谢杂志，1995， 11：9-11.
, 百拇医药
[2]Vanderschueren D, Herck EV, Suiker AMH, et al. Bone and mineral metabilism in aged male ratd: Short and long term effects of androgen deficiency. Endocrinology， 1992, 5: 2906-2916.
[3]Ferretti JL, Capessa RF, Mondelo N, et al. Interrelationships between densitometrical, geometric and mechanical properties of rat femurs, Inference concerning mechanical regulation of bone remodeling. J Bone miner Res， 1993, 8: 1389-1396.
收稿日期：1999-01-04, http://www.100md.com