骨質疏松造模及治療

冀瑞鋒 韓樹峰

山西醫科大學第一醫院骨科，山西太原 030001

骨質疏松(Osteoporosis)是以骨組織顯微結構受損，骨礦成分和骨基質等比例地不斷減少，骨質變薄，骨小梁數量減少，骨脆性增加和骨折危險度升高的一種全身骨代謝障礙的疾病。按照病因分類可以分為原發性骨質疏松和繼發性骨質疏松，原發性骨質疏松又分為：I型絕經后骨質疏松；II型老年性骨質疏松癥和特發性青少年低骨量和骨質疏松癥。繼發性骨質疏松的原發病因明確，常由內分泌代謝疾病(如性腺功能減退癥、甲狀腺功能亢進等)、全身性疾病引起。

隨著全球人口結構的變化，老年人口數量呈明顯的上升趨勢，隨之而來的是大量老年疾病的突顯。骨質疏松作為隱匿性疾病往往無明顯的、特異的臨床癥狀，它可以造成骨質韌性下降，脆性增加從而顯著增加了骨折的風險，骨質疏松性骨折好發部位較集中于脊柱和髖部，脊柱主要在T12、L1椎體[1]。骨質疏松骨折后治愈率低，髖部骨折后死亡率高，而且越50%生存者留有殘疾[2]。骨質疏松引起的健康問題日益嚴重。骨質疏松預防及治療作為近年來國內外熱點研究內容。

1 骨質疏松模型

人類疾病多以病因及發病機制來分類，對各種疾病的研究需要通過不同的動物模型來實現。對模型建立原則上要求最大程度還原人類疾病的病因及發生發展過程。對實驗動物選擇也多以接近人類生理代謝情況為指導原則。因此對于同種疾病不同病因的模型的建立方式及實驗動物的選擇上都各不相同。骨質疏松病因分類很多，骨質疏松模型也有多種建模方法。

1.1 去勢造模

1969年首度提出骨質疏松去勢造模（即切除小鼠雙側卵巢），可以模擬絕經后雌激素下降所造成的骨質疏松，是目前應用較廣泛且成熟的造模方法，在多數實驗研究中都使用此方法，但其自身依然具有相當大的局限性[4]：①切除卵巢后的大鼠卵巢內分泌功能完全消失，但絕經后正常狀態下卵巢內仍有部分細胞有內分泌功能；②手術操作創傷可以引起機體應激會造成實驗室測定指標出現偏差；③模型建立研究中由于大鼠壽命及其自身組織血液量，無法滿足實驗指標測定時連續取材重復測定及長時間測定的要求；④造模過程中為盡快完成造模往往要配合使用低鈣食物喂養。

1.2 藥物造模

通過抑制體內內分泌的藥物以便減少雌激素的生成或釋放來建模，主要使用的抑制劑造模有以下幾種：①Casodex，非類固醇類雄激素拮抗劑，可耗竭體內雌二醇；②Buserelin，是一種促黃體素分泌激素的類似物，可以起到降低血清雌二醇水平的作用；③促性腺激素釋放激素，使用后可以造成動物的骨質丟失[5]。

糖皮質激素沖擊造模，常用藥物有潑尼松、潑尼松龍或地塞米松。使用后最早10 d，最晚48 周出現明顯的骨丟失；但因糖皮質激素性骨質疏松的發病機制及病程變化與原發性骨質疏松的差別較大，所以此模型對藥物對骨質疏松治療療效評價不太適用[5]。

1.3 基因工程造模

隨著基因工程的迅速崛起，轉基因動物的出現為各種實驗提供了可能的途徑和理想的模型，骨質疏松的轉基因模型主要是通過敲除α，β-雌激素受體基因或芳香酶基因[6]，敲除基因的小鼠作為純合子可以穩定遺傳，是理想的造模模型。

2 造模動物選擇

骨質疏松模型的動物選擇種類繁多，目前使用較為常見的有大鼠、小鼠、兔、狗、豬、羊等。

2.1 大鼠

大鼠壽命一般為2～3年，大約在1.7年時大鼠進入老年期。適用大鼠造模可以復制出較為符合人臨床特征的動物模型。目前造模適用較為廣泛的大鼠主要有SD 和Wistar 大鼠。

優點：①價格低廉，易于飼養；②可以在較短的時間內完成新骨改建并維持動態平衡；③雌性大鼠在6～9個月時骨骺開始閉合，進入骨生長靜止期，10個月達骨量峰值，出現一個與人類相似的骨代謝相對穩定的階段；④造模因素單一、模型確定、重復性好、實驗結果可信度大、能很好的體現雌激素水平下降這一重要病因。

缺點：①大鼠去勢后往往多不發生骨質疏松自發骨折；②大鼠自身無哈佛氏系統；③血量少而且藥代動力學與人類差距較大，嚙齒類的生物節律與人不同。

2.2 小鼠

小鼠與大鼠情況相似，壽命也是兩三年，也缺少哈佛氏系統，目前應用于骨質疏松研究中的大鼠主要是SAM/P6，其可以隨著年齡增長發生骨質丟失造成老年性骨折，可用于隨年齡變化脆性增加的實驗研究當中。

2.3 犬犬的優點

①性情溫和馴良，易于管理飼養；②成年犬在骨代謝和組織結構方面與人類骨骼相似；③具有與人類接近的豐富的哈佛氏重建，這是與其他小動物相比獨特的優勢；④在實驗過程中可做多次骨活檢，便于反復長期觀察。

缺點：①體內雌激素水平與人類相比較低；②切除卵巢或者子宮后很難引起骨質變化。

2.4 兔

兔子體積較大，經濟而且便于飼養，可以用于骨質疏松的造模動物，可以長時間大量取材，進行血液生化指標分析。有哈弗氏系統，而且有骨骺閉合（約6個月）。但其造模周期較長。

2.5 羊

羊體型較大易于飼養，有排卵周期，有與人相似的哈弗氏系統。其缺點：①自身沒有絕經；②不易發生自發性骨折；③骨量變化有季節性因素。

3 藥物干預

骨質形成和維持主要依靠是成骨細胞、破骨細胞的數量及活性。骨質局部微環境改變可以導致成骨細胞及破骨細胞數量及活性的變化，會導致活動區域骨量的增減。骨質疏松治療過程的主要用藥多傾向于增加成骨細胞的活性和數量或者減少破骨細胞的活性或數量。

3.1 鈣劑

骨質疏松早期是以應用鈣劑作為補償流失的骨質，但骨質疏松現象沒有明顯改善，研究發現骨質疏松治療不僅要求足量鈣劑，更重要的是對于鈣劑的吸收和利用。后來研究發現維生素D 可以促進鈣的吸收，維生素D 與鈣劑合用治療骨質疏松取得了較好的效果。有學者主張，青少年及70歲以上老年人每日攝鈣(元素鈣)1 000～1 200 mg，成人800～1 000 mg/d，絕經后婦女1 000～1 500 mg/d。維生素D 400 IU/d 為安全劑量。

3.2 激素替代療法及選擇性雌激素受體調節劑(Selective Estrogen Receptor Modulators,SERM)

骨質疏松多發于絕經后的女性，而且絕經后女性和男性的雌激素受體的數量有很大差別，因此雌激素替代療法成為了治療骨質疏松的新型治療方案，但隨著雌激素療法的使用及推廣出現了大量的副作用，其中最重要的副作用就是可以引起女性乳腺癌及子宮癌的風險大大增加。

SERM 制劑可以拮抗雌激素對乳腺和子宮內膜的有害影響，并且可以增強雌激素對骨質的作用。其使用可以有效降低適用雌激素過程中出現的乳房壓痛、陰道流血等副作用。

3.3 二磷酸鹽制劑

研究發現二磷酸鹽可以通過促進成骨細胞基因表達增加成骨細胞數量，并且還可以進一步抑制破骨細胞活性，促使新骨質生成并減少骨質流失。二磷酸鹽類藥物現今被廣泛應用于臨床中治療骨質疏松作為一線用藥。但最近有文獻報道服用二磷酸鹽中出現的副作用，最突出的是下頜的骨壞死，非典型性的股骨骨折，食管癌，心房纖顫等。

3.4 降鈣素(Calcitonin,CT)

降鈣素通過抑制破骨細胞的活性并逐漸減低破骨細胞數量，可以有效抑制骨質破壞起到預防骨質丟失的作用。降鈣素還有中樞性止痛、改善體內鈣鹽平衡等作用。

3.5 甲狀旁腺激素（PTH）

使用甲狀旁腺激素可以降低椎骨和非椎骨性骨折,增加脊椎、股骨和全身骨密度,具有良好的耐受性。大量動物實驗已證實間歇性應用PTH 有促進成骨的作用,但目前還未有應用于臨床治療的研究報道，臨床療效待進一步驗證。

3.6 他汀類

他汀類作為降血脂藥物使用已經有很長的歷史，但近年來對于他汀類的研究逐漸深入發現他汀類有一定的骨誘導作用，可以促進BMP-2 增加并促進成骨[7]。他汀類可以有效增加骨質中雌激素受體α 的數量，并可以增加骨質的形成。口服他汀類藥物對于骨質疏松骨折斷端的局部藥物濃度較低，生物利用度差，首關消除作用明顯。實驗過程當中多采用是在骨質疏松骨折斷端皮下局部注射辛伐他汀，表明辛伐他汀可以作用于骨質疏松引起骨折促進骨痂形成[8]。他汀類在對于骨髓基質干細胞體外培養過程中可以有效抑制骨髓基質干細胞的成脂分化。目前研究中有過應用辛伐他汀于某些藥物合用出現的嚴重副作用橫紋肌溶解。

骨質疏松作為多年來的熱點，隨著研究深入為治療和預防骨質疏松提出更多可能，相信在不久以后骨質疏松將不再是困擾老年人的頑疾。

[1]Barlow DH.Osteoporosis guidelines.Climacteric,2007,10,(Suppl 2).79-82.

[2]Stewart NA，Chantrey J，Blankley SJ，et al.Predictors of 5 year survival following hip fracture.Injury,2011,42(11):1253-1256.

[3]李素萍.骨質疏松動物模型的研究現狀[J].中國組織工程研究與臨床康復，2011，15(20):3767-3770.

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[5]張月峰,韓景獻.骨質疏松動物模型研究進展[J].動物醫學進展,2005,26(3):8-11.

[6]程少丹,王擁軍,唐德志,等.OPG 基因敲除小鼠骨質疏松情況的研究[J].中國骨質疏松雜志,2008,14(1):16-19.

[7]Mundy C，Garrett R Harris S，et al.Stimulation of bone formation in vitro and in rodents by statins,Science,1999,286(5446):1946-1949.

[8]Wang JW，Xu SW，Yang DS，et al.Locally applied simvastatin promotes fracture healing in ovariectomized rat.Osteoporos Int.2007 Dec;18(12):1641-50.