自發老年性骨質疏松模型SAMP6小鼠研究進展*

段衛華

快速老化模型小鼠（SAM）是由日本學者通過選擇AKR/J系小鼠近交繁殖培育的系列快速老化小鼠模型，包括14種快速老化的P品系和4種正常老化的R品系。其中P品系的SAMP6小鼠為自發老年性骨質疏松模型，具有低峰值骨密度，低峰值骨量，全身廣泛性骨量減少，骨組織微結構破壞，骨脆性增加等特點[1]。

1 老年性骨質疏松

1.1 骨密度和骨組織形態計量學研究 骨密度是骨質疏松癥流行病學調查、臨床診斷治療和檢測骨量以及實驗研究等的重要指標。骨組織形態計量學通過對骨微結構數量、長度、面積等指標的測量、計算得出動態和靜態參數，是研究、診斷骨質疏松最有效的方法。

Chen等[2]采用定量微計算機X射線斷層掃描儀（Micro-CT）及圖像分析軟件分別觀察了5月齡和12月齡的SAMP6和同齡正常老化對照SAMR1模型鼠的第4腰椎骨（L4）、股骨和脛骨的遠端干骺端及中段皮質的骨微結構和骨密度。和同月齡SAMR1比較，SAMP6 5月齡和12月齡脛骨近端骨小梁骨量分別減少了19%和17%，骨小梁厚度和數目呈同樣的變化，同時骨小梁分離度增大了10%；骨小梁骨密度減少了9%~10%；股骨遠端呈現和脛骨近端相似的變化。SAMP6椎骨骨小梁骨量大約減少了40%，骨密度下降了17%，骨小梁厚度和數目顯著低于R1，同時骨小梁分離度增大。和同月齡SAMR1比較，5月齡和12月齡SAMP6脛骨中段皮質骨膜周長分別長12%和10%，皮質內周長長11%，骨髓面積增大25%~26%；皮質面積和皮質厚度差異無統計學意義；5月齡和12月齡脛骨中段皮質骨密度均下降3%，但無顯著性差異。5月齡和12月齡相比，12月齡的SAMR1和SAMP6的骨膜周長和皮質內周長均有增高趨勢，骨髓面積顯著增加。

股骨中段皮質呈現和脛骨相似的變化。結果表明，和SAMR1同月齡模型鼠對照，SAMP6椎骨和四肢骨均出現低骨量，脛骨和股骨干骺端呈現相似的變化，且椎骨骨小梁骨量減少大于四肢骨，全身骨的骨微結構特性顯著不同，這些和人類呈現相似的變化。但是SAMP6從5月齡至12月齡骨量下降很小，并不象其他生理性骨老化隨年齡增長骨量減少增加。

Soichiro等[3]采用雙能X射線吸收測量法檢測不同月齡SAMR1、SAMP6和SAM鼠中骨密度最高的SAMP2的頭、四肢、脊椎和尾部等7個部位的骨密度。SAMR1、SAMP6和SAMP2總骨密度表現出相同的變化趨勢，均在4月齡骨密度達峰值，骨礦含量和骨面積持續增至6或8月齡。骨密度峰值SAMP6顯著低于 SAMP2和 SAMR1。SAMP6和SAMP2雌性鼠的骨密度均有低于雄性鼠的趨勢，但無顯著性差異。4月齡SAMP6的頭、四肢、脊椎和尾部等7個部位的骨密度均低于SAMP2且與體型大小無關。實驗結果表明，SAMP6的低骨密度發生在包括股骨在內的全身骨骼。

Chen等[4]對照相應月齡的SAMR1，分別對1、2、5月齡SAMP6骨組織形態學，血清鈣磷含量和骨密度進行了研究。1月齡SAMR1和SAMP6的血清鈣磷含量和包括成骨細胞數量，骨形成表面面積等的骨組織形態學均無差異。2月齡和5月齡SAMP6的骨密度、股骨質量、股骨鈣磷含量、骨小梁成骨細胞數目均顯著低于SAMR1。2月齡和5月齡SAMP6骨細胞和成骨細胞內可見線粒體腫脹和髓脂質樣結構。SAMP6股骨骨內膜表面存在較多的靜息表面和較少的形成表面。而破骨細胞數量和形態學未見顯著改變。腰椎骨、股骨遠端干骺端的骨小梁數量減少，脛骨骨髓中肥大細胞增多。實驗結果提示，SAMP6的低骨量是由成骨細胞形成減少和功能損傷引起，骨髓中的肥大細胞在老年性骨質疏松的發病機制中發揮了重要作用。

Kentaro等[5]對照SAMR1對 6月齡SAMP6鼠下頜骨進行了研究。SAMP6骨皮質較薄，骨量較低，膠原基質組織破壞，膠原含量、膠原纖維直徑較SAMR1顯著減少。

Ophoff等[6]研究發現二氫睪酮和雌二醇對4~8周齡的去勢雄性SAMP6鼠和SAMR1鼠的骨膜面積小梁骨具有促進作用，提示青春早期的骨形成不足可造成骨脆性增加。

1.2 骨生物力學研究 Matthew等[7]考察拉力儀和有限元素分析法（FEA）兩種方法的實驗中，對照SAMR1，對SAMP6脛骨在三點彎曲實驗中產生的內骨膜應變峰值時的力的大小進行研究。兩種方法結果均顯示SAMP6脛骨比SAMR1硬度增加20%~25%，和SAMP6脛骨具有更大的慣性矩和骨皮質模量相一致。因此若使SAMP6產生和SAMR1相同的內骨膜應變峰值需要1.5~1.6倍的力。

Matthew等[8]對4月齡SAMP6和SAMR1機械負荷刺激作用進行了研究。連續2周，每周5天對SAMP6和 SAMR1右脛骨施以能產生 1 000 με和2 000 με骨內膜應變的負荷，左脛骨不施加負荷，左右脛骨進行對照。實驗結果表明，不論有無負荷脛骨彎曲對堿性磷酸酶和茜素紅染色的脛骨骨髓細胞成骨能力均無改變。脛骨彎曲法能激活SAMP6和SAMR1內骨膜骨形成。各組均表現出應變依賴性的骨形成率。機械負荷可以改善SAMP6的低骨形成。

Yutaka 等[9]對雌、雄 SAMP2，SAMP6 出生 10、20、40 d和4月齡小鼠的骨皮質厚度、股骨指數、骨小梁骨量、骨骺生長板厚度、破骨細胞數量及計算機成像分析破骨細胞表面等進行了觀察。實驗結果表明，隨著年齡增長，骨皮質厚度、股骨指數顯著增長，骨小梁骨量顯著下降。SAMP6較SAMP2骨皮質厚度、股骨指數、骨小梁骨量均顯著下降。SAMP6的每單位骨表面長度的破骨細胞數目和表面平均值均顯著高于相應月齡和性別的SAMP2。結果提示，骨吸收活躍是SAMP6的骨量減少的重要原因。

1.3 SAMP6遺傳學研究 Motoyuki等[10-12]通過區間作圖法識別了SAMP2和SAMP6雜交子二代雄性小鼠位于第11和13號染色體的兩個數量性狀遺傳位點（QTLs）和峰值骨量相關，另一相對SAMP2的低骨量峰值等位基因QTL位于X染色體上，分別命名3個位點為Pbd1，Pbd2和Pbd3。Pbd1與骨幾何形狀相關，Pbd2與成熟期前骨形成相關，Pbd3與成熟期后的骨丟失相關。Pbd2中的基因編碼分泌型卷曲相關蛋白4（Sfrp4），成骨細胞增殖減少是導致SAMP6低骨密度的原因之一。

此外，Histing等[13]研究對因骨質疏松導致的骨折和性別之間的關系發現，雌雄SAMP6鼠彎曲強度均低于SAMR1鼠，雌雄鼠血清抗酒石酸酸性磷酸酶5b均升高。SAMP6雌鼠骨痂顯著大于雄鼠和SAMR1雌鼠，提示SAMP6雌鼠骨重建延遲。骨痂骨保護蛋白（OPG）高表達、血清骨鈣素（OC）和脫氧吡啶啉（DPD）升高提示成骨和破骨細胞活性均升高。

2 和衰老相關的其他研究

2.1 糖脂代謝研究 Kimie等[14]發現SAMP6從10~22周齡的體質量，10周齡和25周齡的體質量指數高于同齡的AKR/J小鼠和SAMR1，顯示SAMP6具有肥胖癥。10周齡SAMP6血糖、甘油三酯、胰島素和瘦素水平高于同齡SAMR1和AKR/J小鼠。25周齡SAMP6胰高血糖素和脂聯素低于SAMR1和AKR/J小鼠。10周齡、25周齡SAMR1和SAMP6總膽固醇高于同齡AKR/J小鼠，SAMP6肝脂質水平高于SAMR1和AKR/J小鼠。實驗結果表明SAMP6具肥胖癥和高脂血癥。

Mirsaidi等[15]研究發現，和SAMR1 相比，SAMP6 脛骨骨量和肝組織端粒長度顯著下降，而從SAMP6鼠腹股溝分離的脂肪基質細胞的端粒長度未見異常。

2.2 行為學方面研究 Kimie[16]對1、4和8月齡SAMP6采用曠場實驗，高架十字迷宮，明暗探索，懸尾實驗，石埋藏行為實驗等進行了行為學研究。和同齡SAMR1相比，所有年齡組SAMP6曠場實驗中表現自發活動增強，減少了高架十字迷宮實驗開臂滯留時間，明暗探索明箱滯留時間，石埋藏行為實驗的石埋藏時間和懸尾實驗不動時間。蛋白印跡分析顯示，1月齡SAMP6腦部紋狀體、伏核酪氨酸羥化酶和腦干色氨酸羥化酶表達升高。在1月齡后，多巴胺、5-羥色胺升高是SAMP6自主活動和情緒性行為改變的原因之一。

Niimi等[17]在實驗中發現SAMP6表現自發活動增強同時，通過轉棒實驗發現SAMP6存在運動協調不足，為研究其機制，采用高效液相色譜法對SAMP6多巴胺及其代謝產物進行了研究。SAMP6伏核、小腦多巴胺及代謝產物濃度均高于SAMR1，紋狀體多巴胺轉運蛋白和受體D1，伏核多巴胺受體D3，小腦中多巴胺受體D1、D3均增多。實驗結果顯示，多巴胺濃度增加和紋狀體多巴胺受體D1高表達可能導致了SAMP6自發活動增強，小腦中多巴胺受體D3的增多和運動協調受損有關。

Niimi等[18]研究發現，12月齡SAMP6的多巴胺受體D1敏感性顯著低于6月齡鼠。AKR/J,SAMR1和SAMP6小鼠存在與年齡相關的活動減少，且SAMP6小鼠出現的這種現象與多巴胺受體D1相關。多巴胺受體D1與年齡相關的活動異常相關，與動物品系密切相關。

Takahashi等[19]研究發現，八臂迷宮實驗顯示，和SAMR1相比，SAMP6表現出比SAMR1更快的海馬依賴的物體定位空間記憶的形成。實驗結果表明，SAMP6的CaMKⅡ活性增強影響NR2B/CaMKⅡ信號途徑和認知功能。

Liu等[20]利用Morris水迷宮對 SAMP6小鼠4月齡和8月齡認知行為等進行研究，同時采用無偏體視學技術進行海馬回CA1區神經元計數分析。與同齡SAMR1對照，4月齡和8月齡SAMP6存在工作記憶損傷，參考記憶未見異常，且海馬回CA1區神經元計數未見明顯差別。實驗結果提示，SAMP6存在部分認知缺陷，結合其骨質疏松研究腦改變是非常重要的。

3 以SAMP6鼠為動物模型的中醫藥研究

3.1 針灸 張雪竹等[21-22]對針刺治療SAMP6小鼠骨質疏松及針刺干預主動脈鈣化的機制進行了研究。實驗結果顯示，SAMP6小鼠OPG、骨形態發生蛋白-2（BMP-2）等骨代謝因子表達異常，針刺可通過促進成骨細胞形成并分泌骨代謝因子來刺激骨形成，降低骨轉換率，達到改善骨質疏松的作用。且SAMP6鼠主動脈中膜存在輕微鈣化現象，通過針刺可改善主動脈結構,并促進局部骨代謝因子OPG表達上調,BMP-2表達下調。SAMP6鼠發生血管鈣化與OPG和BMP-2等表達異常有關。針刺可能通過保護血管壁細胞，良性調節主動脈中局部骨代謝因子的表達而抑制鈣鹽在主動脈的沉積。

劉存志等[23]探討針刺對骨質疏松的防治作用，觀察針刺對股骨最大載荷、彈性載荷、最大撓度和彈性撓度等參數的影響。經針刺治療后，股骨的最大載荷較SAMP6對照組顯著升高，最大載荷、彈性載荷和最大撓度均明顯高于非穴組。針刺在一定程度上能改善SAMP6小鼠的骨生物力學特性，是防治骨質疏松癥的有效方法之一。

3.2 中藥復方 張雪竹[24]對復方中藥黃地散治療骨質疏松小鼠SAMP6主動脈鈣化的機制進行了研究。黃地散由黃精、生地等味藥組成，具有調補氣血、扶本培元的功效。實驗結果表明，黃地散可上調性激素水平，提高機體抗氧化能力，降低骨轉化率；增加骨有機質含量，提高骨的柔韌性，提高骨抗折能力，增加骨小梁厚度、改善連接性，提高骨形成率，進而提高骨量，增加骨強度；抑制SAMP6體內鈣鹽的異常遷移；且黃地散可調節OPG、BMP-2的表達。

4 小結

原發性骨質疏松是一種多病因引起，機制復雜的疾病，以骨量減少，骨組織微結構破壞，骨強度下降，骨脆性增加，因而易發骨折為特點的全身性代謝性骨病。隨著中國老齡化社會的形成，預計到2050年中國骨質疏松患者(包括骨量減少)將達兩億一千二百萬,占總人口的13.2%[25]，不僅嚴重威脅老年人健康水平和生活質量，也給社會和個人帶來沉重的經濟負擔。因此，深入開展原發性骨質疏松的研究具有十分重要的意義。和其他骨質疏松動物模型相比，SAMP6小鼠具有遺傳穩定，骨老化特點與人類老年性骨質疏松相似等優勢，是老年性骨質疏松研究較為理想的動物模型。

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