吡拉西坦抗D-半乳糖性骨質(zhì)疏松的作用

羅紅梅 崔 燎 吳 鐵 (廣東醫(yī)學(xué)院生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，廣東 東莞 523808)

吡拉西坦抗D-半乳糖性骨質(zhì)疏松的作用

羅紅梅 崔 燎1吳 鐵1(廣東醫(yī)學(xué)院生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，廣東 東莞 523808)

目的觀察吡拉西坦片的抗D-半乳糖性骨質(zhì)疏松效應(yīng)。方法6月齡SD普通級(jí)雄性大鼠30只，按體重隨機(jī)分成對(duì)照組、D-半乳糖模型組、吡拉西坦低劑量組、吡拉西坦高劑量組、司坦唑醇組5組，對(duì)照組皮下注射生理鹽水、模型組和用藥組分別皮下注射D-半乳糖120 mg·kg－1·d－1，對(duì)照組和模型組用生理鹽水灌胃，用藥組分別每日用吡拉西坦500mg/kg，1 000mg/kg，司坦唑醇600 mg/kg灌胃。3個(gè)月后，心臟取血處死大鼠，獲取血清，取出左側(cè)股骨，測(cè)定骨干、濕重，同時(shí)取出左側(cè)脛骨和第四腰椎，進(jìn)行骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)分析，用放射免疫法測(cè)定血清睪酮，化學(xué)發(fā)光法測(cè)定血糖含量。結(jié)果模型組骨量較對(duì)照組明顯降低，而吡拉西坦高劑量組和司坦唑醇組骨量較模型組升高，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。模型組的血清睪酮含量較對(duì)照組降低，吡拉西坦組的血清睪酮含量與模型組相比無(wú)明顯變化，但司坦唑醇組血清睪酮?jiǎng)t明顯上升，各組血糖含量無(wú)明顯變化。結(jié)論吡拉西坦可能通過(guò)提高腦功能達(dá)到抗骨質(zhì)疏松效應(yīng)，而司坦唑醇則通過(guò)提高體內(nèi)雄激素水平達(dá)到抗骨質(zhì)疏松效應(yīng)。

吡拉西坦;司坦唑醇;抗骨質(zhì)疏松

目前有觀點(diǎn)認(rèn)為腦老化萎縮是導(dǎo)致老年性骨質(zhì)疏松的原因之一，腦老化使機(jī)體的運(yùn)動(dòng)功能、內(nèi)分泌功能和胃腸功能降低，骨骼系統(tǒng)得不到足夠的力載荷和激素的刺激，得不到充足的營(yíng)養(yǎng)支持，促使老年性骨質(zhì)疏松的發(fā)生。通過(guò)改善腦功能提高機(jī)體的整體健康水平，有預(yù)防骨質(zhì)疏松發(fā)生的作用。吡拉西坦是臨床上廣泛使用的改善腦功能藥物，能提高腦的能量代謝，促進(jìn)腦內(nèi)蛋白質(zhì)合成，對(duì)多種原因?qū)е碌哪X功能障礙有改善作用〔1〕。根據(jù)以上理論，吡拉西坦有可能有抗骨質(zhì)疏松的效應(yīng)，本實(shí)驗(yàn)擬觀察吡拉西坦對(duì)D-半乳糖性骨質(zhì)疏松大鼠骨量的影響，以期進(jìn)一步證明腦功能的改善對(duì)機(jī)體骨量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料 6月齡SD大鼠30只，雄性，體重300～400 g(廣東醫(yī)學(xué)院動(dòng)物中心提供，動(dòng)物合格證號(hào):2004A028);D-半乳糖(恒信生化試劑有限公司，批號(hào)20011127);睪酮放射免疫試劑盒(天津九鼎試劑公司);硬組織切片機(jī)(萊卡公司)。

1.2 動(dòng)物準(zhǔn)備 6月齡SD普通級(jí)雄性大鼠30只，按體重隨機(jī)分成對(duì)照組、D-半乳糖模型組、吡拉西坦低劑量(L)組、吡拉西坦高劑量(H)組、司坦唑醇組5組。對(duì)照組皮下注射生理鹽水，模型組和用藥組皮下注射 D-半乳糖120 mg·kg－1·d－1〔2〕。對(duì)照組和模型組用生理鹽水灌胃，用藥組分別用吡拉西坦低劑量500 mg/kg，吡拉西坦高劑量1 000 mg/kg，司坦唑醇600 mg/kg灌胃。飼養(yǎng)條件:分籠飼養(yǎng)，每籠2只，自由攝水?dāng)z食，專(zhuān)室專(zhuān)人飼養(yǎng)，每周稱(chēng)重1次。連續(xù)給藥3個(gè)月后在全麻下處死大鼠，大鼠處死前第13、14天皮下注射25 mg/kg鹽酸四環(huán)素，第3、4天皮下注射5 mg/kg鈣黃綠素做熒光標(biāo)記。右心室抽血處死大鼠，取出左側(cè)股骨、脛骨和第4腰椎，剔除軟組織備用。抽出的血靜置一段時(shí)間后，3 000 r/min離心，吸取上清(即血清)用于生化指標(biāo)的測(cè)定和放射免疫測(cè)定睪酮，－20℃保存。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 骨干、濕重測(cè)定 將取下的股骨剔除軟組織，用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)其濕重后，將股骨放入80℃烤箱中連續(xù)烤72 h后，取出稱(chēng)其干重。

1.3.2 骨標(biāo)本制備和骨量測(cè)定 將新鮮取出的第4腰椎和左側(cè)脛骨放入4%甲醛溶液中，當(dāng)天用低速鋸鋸開(kāi)后用70%、80%、95%、100%酒精進(jìn)行梯度脫水，每個(gè)濃度脫水1 d，然后用二甲苯透明12 h，最后進(jìn)行塑料包埋。用石膏打磨機(jī)將骨塊的切片打磨平整，然后用硬組織切片機(jī)切片，厚度為8μm，厚片樹(shù)脂封片后直接在圖像分析儀上測(cè)量骨的靜態(tài)參數(shù)。靜態(tài)參數(shù)包括骨小梁百分率(%Tb.Ar)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁數(shù)(Tb.N)和小梁分離度(Tb.Sp)，薄片為4μm，用Golden染色法染色后，鏡下觀察結(jié)構(gòu)。

1.3.3 血清睪酮和血糖測(cè)定 測(cè)量時(shí)將血清解凍，用放射免疫法檢測(cè)血清中睪酮含量(根據(jù)試劑盒說(shuō)明書(shū)操作)，用化學(xué)發(fā)光法測(cè)定血清中血糖含量(根據(jù)試劑盒說(shuō)明書(shū)操作)。

2 結(jié)果

2.1 藥物對(duì)D-半乳糖雄性大鼠體重(BW)、骨干重(BDW)及睪酮的影響 模型組大鼠體重、骨干重有所下降，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其他用藥組與模型組相比則無(wú)明顯變化。模型組大鼠較對(duì)照組血清睪酮含量明顯降低(P＜0.05)，說(shuō)明D-半乳糖可以導(dǎo)致血清睪酮含量下降。吡拉西坦各組的血清睪酮含量與模型組相當(dāng)，而司坦唑醇組與模型組相比血清睪酮含量明顯上升。見(jiàn)表1。

2.2 藥物對(duì)D-半乳糖雄性大鼠脛骨上段骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)靜態(tài)參數(shù)的影響 模型組大鼠與對(duì)照組相比，脛骨上段的骨小梁面積百分率、骨小梁數(shù)目明顯下降(P＜0.01)，骨小梁分離度明顯上升(P＜0.05)，說(shuō)明模型建立成功。吡拉西坦高劑量組與模型組相比，骨小量面積百分率，寬度和數(shù)目均較模型組增高，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，司坦唑醇組與模型組相比，大鼠脛骨上段的骨小梁面積百分率、骨小梁數(shù)目與模型組相比升高，骨小梁分離度下降(P＜0.05)，說(shuō)明司坦唑醇能對(duì)抗D-半乳糖導(dǎo)致的脛骨上段骨丟失。見(jiàn)表2。

表1 藥物對(duì)D-半乳糖雄性大鼠體重、骨干重和骨重/體重的影響(±s，n=6)

表1 藥物對(duì)D-半乳糖雄性大鼠體重、骨干重和骨重/體重的影響(±s，n=6)

與對(duì)照組比較:1)P＜0.05，2)P＜0.01，與模型組比較:3)P＜0.05，4)P＜0.01;下表同

組別 BW(g) BDW(g) 睪酮(nmol/m l)GLU(mg/dl)6.85模型組 361.8±42.1 0.677±0.08 50.4±28.621)101.4±27.30吡拉西坦組(L)377.8±27.35 0.709±0.06 43.67±21.32 121.3±13.93吡拉西坦組(H)383.0±27.54 0.703±0.06 46.51±9.47 112.9±10.27司坦唑醇組 371.75±34.8 0.726±0.05 111.75±78.23)對(duì)照組 376.8±31.71 0.746±0.09 171.67±135.3 99.7±1 106.5±10.38

2.3 藥物對(duì)D-半乳糖雄性大鼠腰椎骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)靜態(tài)參數(shù)的影響 模型組雄性大鼠的腰椎骨量明顯降低。從骨小梁面積百分率、骨小梁數(shù)目和骨小梁分離度等指標(biāo)看，高劑量吡拉西坦組大鼠的腰椎骨量與模型組相比，骨小梁百分率明顯上升(P＜0.01)，骨小梁數(shù)目上升(P＜0.05)，骨小梁厚度也增厚(P＜0.05)，而骨分離度明顯下降(P＜0.05)，說(shuō)明高劑量吡拉西坦對(duì)D-半乳糖引起的腰椎骨丟失有良好的對(duì)抗效果，司坦唑醇組與模型組相比也有相同變化，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表3。

表2 藥物對(duì)D-半乳糖雄性大鼠脛骨上段靜態(tài)參數(shù)的影響(±s，n=6)

表2 藥物對(duì)D-半乳糖雄性大鼠脛骨上段靜態(tài)參數(shù)的影響(±s，n=6)

組別 %Tb.Ar(%)Tb.Th(μm) Tb.N(#/mm) Tb.Sp(μm)8.0±3.0 64.97±6.06 1.24±0.54 885.15±511.63模型組 3.7±1.52)61.77±12.26 0.62±0.262)1 879.17±1 004.941)吡拉西坦組(L) 4.2±2.5 61.66±12.59 0.66±0.37 1 770.75±772.16吡拉西坦組(H) 6.3±5.1 71.53±17.45 0.78±0.42 1 510.98±572.74司坦唑醇組 7.7±2.73) 67.07±3.88 1.14±0.373)916.18±406.763)對(duì)照組

表3 藥物對(duì)D-半乳糖雄性大鼠腰椎靜態(tài)參數(shù)的影響(±s，n=6)

表3 藥物對(duì)D-半乳糖雄性大鼠腰椎靜態(tài)參數(shù)的影響(±s，n=6)

組別 %Tb.Ar(%) Tb.Th(um) Tb.N(#/mm) Tb.Sp(um)對(duì)照組 23.1±5.0 87.88±15.01 2.62±0.28 296.78±42.48模型組 15.8±4.12)65.74±10.662) 2.38±0.35 362.68±72.621)吡拉西坦組(L) 18.2±6.5 75.47±15.08 2.36±0.48 366.96±115.87吡拉西坦組(H)23.4±4.54)86.82±19.183)2.72±0.293)284.05±36.523)司坦唑醇組19.2±4.9 70.23±8.69 2.70±0.39 305.74±62.25

2.4 各組大鼠脛骨上端Golden染色圖片 見(jiàn)圖1。模型組大鼠骨量明顯減少，吡拉西坦高劑量組和司坦唑醇組骨量有所上升。

圖1 各組雄性大鼠脛骨上段不脫鈣骨切片(Golden法染色，5μm，×100)

圖2 各組雄性大鼠脛骨上段不脫鈣骨切片(Golden法染色，5μm，10×1.7倍)

3 討論

D-半乳糖是目前國(guó)內(nèi)建立急性衰老模型的常用方法，在一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)給動(dòng)物皮下注射一定劑量D-半乳糖，使機(jī)體細(xì)胞內(nèi)半乳糖濃度升高，D-半乳糖在醛糖還原酶的作用下生成半乳糖醇，這種物質(zhì)因不能進(jìn)一步被代謝而堆積在細(xì)胞內(nèi)影響細(xì)胞正常滲透壓，導(dǎo)致細(xì)胞腫脹和功能障礙，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，加速組織老化。近年本課題組研究發(fā)現(xiàn)D-半乳糖會(huì)導(dǎo)致骨丟失，其機(jī)制可能與D-半乳糖導(dǎo)致腦-垂體-性腺軸功能紊亂，降低血清性激素水平有關(guān)〔3〕。吡拉西坦是γ-氨基丁酸的環(huán)化衍生物，能刺激大腦核糖核酸和蛋白質(zhì)合成，刺激二磷酸腺苷向三磷酸腺苷轉(zhuǎn)化，提高腦內(nèi)ATP水平，增強(qiáng)大腦皮層和皮層下神經(jīng)結(jié)構(gòu)間的信息傳遞，強(qiáng)化記憶，恢復(fù)腦功能。同時(shí)，吡拉西坦還能降低腦血管阻力，增強(qiáng)腦血流量，增強(qiáng)大腦皮層對(duì)缺氧的耐受力，阻止繼發(fā)病變發(fā)生。對(duì)老年性癡呆、酒精中毒、兒童智力低下和腦外傷等引起的意識(shí)障礙均有改善作用，增強(qiáng)患者的記憶功能，改善患者的生活質(zhì)量〔4〕。吡拉西坦也能對(duì)抗D-半乳糖所致腦老化作用，能明顯減少D-半乳糖所致腦老化物質(zhì)生成〔5〕。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示吡拉西坦有對(duì)抗D-半乳糖性骨質(zhì)疏松的作用。吡拉西坦高劑量組和司坦唑醇組大鼠脛骨上端和第4腰椎骨的骨量比模型組均明顯升高，同時(shí)司坦唑醇組的血清睪酮水平明顯升高。司坦唑醇是同化類(lèi)激素，能增加蛋白質(zhì)合成，促進(jìn)骨膠原形成，具有明顯的促成骨作用〔6〕，但吡拉西坦低、高劑量組的血清睪酮水平?jīng)]有升高，吡拉西坦是通過(guò)什么途徑提高骨量的呢?作者認(rèn)為它的作用機(jī)制應(yīng)該是多方面、多環(huán)節(jié)的，在激素水平恒定的情況下，骨量與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)功能密切相關(guān)，吡拉西坦可能通過(guò)改善腦功能，改善機(jī)體整體健康水平，從而提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)功能，促進(jìn)骨形成。肌肉數(shù)量和肌力維持需要神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)作用，老年人因腦衰老出現(xiàn)肌肉萎縮，腦損傷患者因患肢缺乏神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)出現(xiàn)肌肉萎縮，腦功能如果得到恢復(fù)，肌力和運(yùn)動(dòng)功能也能逐漸得到恢復(fù)。腦癱患者患肢肌肉發(fā)達(dá)程度與力量強(qiáng)弱是影響患肢骨量的重要因素，癱瘓后8個(gè)月內(nèi)的運(yùn)動(dòng)功能狀態(tài)是預(yù)測(cè)1年后骨量的重要因素，因?yàn)榧×瓦\(yùn)動(dòng)提供的力載荷是促進(jìn)骨形成的有效刺激〔7〕。許建文等〔8〕報(bào)道吡拉西坦能改善腦性癱瘓患者的肌力和生活自理能力，因此吡拉西坦有可能通過(guò)增強(qiáng)肌力和機(jī)體運(yùn)動(dòng)功能促進(jìn)骨形成。另外，消化系統(tǒng)功能增強(qiáng)，保證鈣、維生素和蛋白質(zhì)的有效吸收，也是保證成骨作用的重要因素。在老年性骨質(zhì)疏松治療中，保證鈣、維生素和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入和吸收是治療的首要任務(wù)，消化系統(tǒng)功能改善了，預(yù)防老年性骨質(zhì)疏松就是必然的。

1 國(guó)家藥典委員會(huì).吡拉西坦，中華人民共和國(guó)藥典(二部)〔M〕.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000:309-10.

2 羅紅梅，崔 燎，吳 鐵.F-半乳糖對(duì)不同性別大鼠骨形態(tài)計(jì)量學(xué)的影響〔J〕.中國(guó)藥理學(xué)通報(bào)，2004;20(10):1182-5.

3 羅紅梅，崔 燎，吳 鐵.D-半乳糖對(duì)雄性大鼠腰椎骨密度和血清睪酮含量的影響〔J〕.中國(guó)臨床藥物與治療學(xué)，2005;10(6):670-3.

4 周紅宇，鄭國(guó)統(tǒng)，張工善.吡拉西坦促進(jìn)記憶作用原理的研究進(jìn)展〔J〕.中國(guó)藥理學(xué)通報(bào)，1996;12(2):123-5.

5 謝展雄，吳健偉，吳鐵松.衰老模型大鼠腦組織超氧化物酶活性和丙二醛含量的影響〔J〕.中國(guó)藥房，2009;20(19):1459-60.

6 劉彬淑，陳華萍，吳 鐵，等.康力龍對(duì)類(lèi)固醇性大鼠骨質(zhì)疏松骨密度和生物力學(xué)的影響〔J〕.解剖學(xué)研究，2006;26(1):53-5.

7 劉 洋，周 軍，葉超群.機(jī)械振動(dòng)的成骨效應(yīng)研究進(jìn)展〔J〕.中國(guó)骨傷，2008;5(21):400-2.

8 許建文，張光軍，陳正躍.吡拉西坦治療腦性癱瘓〔J〕.實(shí)用兒科臨床雜志，2002;17(4):356-7.

R33

A

1005-9202(2011)18-3564-03

1 廣東醫(yī)學(xué)院藥理教研室

羅紅梅(1977-)，女，碩士，講師，主要從事生理學(xué)研究。

〔2010-06-03收稿 2011-03-25修回〕

(編輯 徐 杰)