維生素K1對老年大鼠骨質疏松性骨折的影響及機制

李長林 李春江

(河北醫科大學附屬唐山工人醫院創傷外科，河北 唐山 063000)

骨質疏松的特征為皮質骨變薄、多孔，松質骨骨小梁數量減少、變細、斷裂，骨量減少，骨脆性增加、骨強度下降，容易發生骨折。隨著人口老齡化，骨質疏松發生率逐年升高〔1,2〕。骨質疏松的危險因素包括性別、年齡、遺傳易感性、運動、生活習慣、營養等。營養因素包括蛋白質、維生素D、鎂、鈣等，其中維生素K也有預防和治療骨質疏松的作用，維生素K能夠促進骨鈣素羧化，調節骨代謝，和維生素D共同作用增加骨密度(BMD)，降低骨質疏松性骨折的發生率，促進骨質疏松性骨折愈合〔3,4〕。本文分析維生素K1對老年大鼠骨質疏松性骨折的影響及可能機制。

1 材料與方法

1.1實驗動物 12月齡、雄性、清潔級、體質量390～420 g的SD大鼠12只，22月齡、雄性、清潔級、體質量530～560 g的SD大鼠64只，購自中國醫學科學院醫學實驗動物研究所，許可證號：SYXK(京)2014-0030。

1.2方法

1.2.1老年骨質疏松模型建立 隨機抽取22月齡大鼠和12月齡的雄性大鼠各12只，采用雙能X線吸收儀對各只大鼠的BMD進行測量，兩組大鼠BMD均數進行比較，12月齡大鼠BMD為(0.163±0.004)g/cm2，22月齡大鼠BMD為(0.192±0.005)g/cm2，22月齡大鼠全身BMD明顯減少(t=16.363,P=0.000)，驗證22月齡大鼠為老年骨質疏松模型。

1.2.2建立骨折內固定模型 將大鼠麻醉成功后，無菌消毒，切開右側大腿外側皮膚、皮下組織、筋膜等，暴露股骨中段，線鋸制造股骨中段橫行骨折，將直徑1.5 mm克氏針從骨折端鉆入遠端，穿出股骨髁，復位骨折，從近折端打入克氏針，截斷多余克氏針，縫合切口。術后死亡6只大鼠，均予以補充。

1.2.3大鼠分組和處理 將64只22月齡老年大鼠隨機分為維生素K1組和對照組，每組32只。維生素K1組大鼠每天腹腔注射維生素K1(15 mg/kg)，共3 d；對照組大鼠每天腹腔注射等量生理鹽水。

1.2.4標本采集 分別于骨折術后1、3、7、12 w，每組取8只大鼠，麻醉成功后，打開胸腔，左心室采血4 ml用于血清學檢查；心臟采血后處死大鼠，取右側股骨，拔除克氏針，取長1 cm以骨折處為中心的股骨段，用于BMD測定和蘇木素-伊紅(HE)染色；取左側下肢，去除軟組織，用于BMD測定。

1.2.5骨痂HE染色 將右側股骨骨折端加入多聚甲醛固定24 h，加入脫鈣液脫鈣，每周更換脫鈣液，共5 w，然后進行常規HE染色。

1.2.6左側股骨和右側骨痂BMD測定 采用雙能X線吸收儀掃描測定。

1.2.7血清堿性磷酸酶(ALP)測定 將個時間段采集的血液離心(2 500 r/min)，留取血清，采用ALP測定試劑盒進行測定。

1.2.8血清鈣磷乘積測定 血清鈣采用甲基百里香酚藍比色法進行測定；血清磷采用孔雀綠直接顯色法測定，計算鈣磷乘積。

1.3統計學方法 采用SPSS20.0統計學分析軟件對數據的組間比較進行t檢驗。

2 結 果

2.1維生素K1組和對照組BMD比較 術后1 w，維生素K1組左側股骨和右側骨痂BMD與對照組比較差異無統計學意義(P>0.05)；術后3、7、12 w，維生素K1組左側股骨和右側骨痂BMD均明顯高于對照組，差異均有統計學意義(均P<0.05)。見表1。

表1 維生素K1組和對照組左側股骨BMD和右側骨痂

2.2維生素K1組和對照組大鼠骨痂HE染色 術后1 w時，維生素K1組和對照組骨折斷端均可見新生肉芽組織，間充質細胞較多，有毛細血管長入；術后3 w時，兩組骨折端有軟骨島出現，肉芽組織機化，維生素K1組的軟骨島面積較大；術后7 w，對照組骨小梁細少，有較多肥大軟骨細胞，維生素K1組骨小梁粗大，肥大的軟骨細胞較少，骨小梁間毛細血管比較豐富；術后12 w時，對照組骨痂不成熟，維生素K1組骨折部位見板層骨形成，見堅強的骨性連接。

2.3維生素K1組和對照組大鼠血清ALP水平 維生素K1組術后1、3、7、12 w血清ALP水平均高于對照組(P<0.05)。見表2。

表2 維生素K1組和對照組血清ALP水平金氏單位/100 μl)

2.4維生素K1組和對照組大鼠血清鈣磷乘積 維生素K1組大鼠術后1、3、7、12 w血清鈣磷乘積均高于對照組(P<0.05)。見表3。

表3 維生素K1組和對照組大鼠血清鈣磷乘積

3 討 論

骨質疏松性骨折是骨質疏松最嚴重的并發癥，因骨質疏松患者的骨強度下降，在遭受輕微創傷時可引起骨折的發生，最常見的為骨質疏松引起的椎體骨折。椎體骨折的癥狀為腰背部疼痛，這種疼痛有時并不明顯，因此患者不會到醫院就診，多個椎體的壓縮性骨折可引起身高下降、脊柱變形，老年人平衡能力差，肌力下降，容易摔倒，加上老年人骨質疏松，摔倒時常引起橈骨遠端和髖部骨折，髖部骨折對患者的危害比較大，骨折后長期臥床可引起一系列并發癥〔5,6〕。骨愈合是骨缺損或骨折的修復過程，實質為骨損傷的再生過程，骨愈合的過程比較復雜，由破骨細胞、成骨細胞和其他細胞參與。骨形成的過程包括細胞增殖、細胞分化、趨化作用等。維生素K在自然界廣泛存在，在動物肝臟中含量高，維生素K經典的作用為參與凝血功能，除此之外，維生素K和骨質疏松的關系也比較密切，能夠預防和治療骨質疏松〔7～10〕，對骨質疏松性骨折愈合有促進作用。維生素K能夠調節骨代謝，抑制骨吸收，促進骨形成，增加BMD，提高骨量，降低骨質疏松性骨折的發生，促進骨折的愈合〔11～13〕。本研究也表明維生素K1能夠促進骨質疏松性骨折的愈合。

ALP主要來源于肝臟組織和骨組織，能夠分解有機磷酸化合物產生無機磷酸鹽離子，促使鈣離子和無機磷酸鹽離子結合形成磷酸鈣，磷酸鈣在骨組織中沉淀〔14,15〕；血清中鈣磷以離子形式存在，兩者相互作用，鈣鹽在骨中沉積發揮成骨作用，骨中鈣鹽溶解則發揮溶骨作用，成骨和溶骨的正常進行對維持血液中鈣磷含量具有重要作用，血液中鈣磷含量對骨鈣化和溶解又產生影響，血清中鈣磷乘積維持一定水平，當鈣磷乘積升高時鈣鹽沉積，有利于骨折愈合〔16,17〕。本研究表明維生素K1治療能夠提高骨質疏松性骨折大鼠血清中ALP和鈣磷乘積，維生素K1促進骨質疏松性骨折愈合可能和維生素K1能夠提高血清ALP和鈣磷乘積水平有關。ALP水平變化預示骨折區細胞的增殖及骨折愈合的演進情況；ALP不僅對骨基質礦物化發揮作用，也參與成骨的誘導作用；成骨細胞分泌的ALP釋放到血液中使血液ALP水平升高，血清ALP水平是骨重建活躍性變化的指標，是骨折愈合的觀察指標。維生素K1可能通過增強成骨活動，提高血清ALP水平，升高血清鈣磷乘積促進鈣磷沉積，從而促進骨質疏松性骨折的愈合。

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