不同強(qiáng)度跑臺運(yùn)動與雌激素聯(lián)合作用對實(shí)驗性骨質(zhì)疏松大鼠骨量的影響

鄒開偉,盧海川,黃春輝,吳益奇,湯 凱

(龍巖市第一醫(yī)院脊柱外科,福建 龍巖 364000)

骨質(zhì)疏松癥多見于老年人群,也是現(xiàn)階段人口老齡化背景下的常見病、多發(fā)病,且女性發(fā)病率高于男性,這與較多女性在老年后已經(jīng)進(jìn)入圍絕經(jīng)期有關(guān)[1]。結(jié)合臨床文獻(xiàn)報道,骨質(zhì)疏松癥是導(dǎo)致老年群體發(fā)生骨折而無法活動,是影響健康預(yù)期壽命的主要原因之一[2]。骨質(zhì)疏松癥患者相對于同齡健康人員,其不僅存在骨量下降的特點(diǎn),而且骨組織微結(jié)構(gòu)也存在不同程度的破壞,隨著骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生以及病情加重,患者可出現(xiàn)疼痛、脊柱變形、肢體功能活動受限等癥狀表現(xiàn),嚴(yán)重影響患者的日常生活[3]。隨著臨床對骨質(zhì)疏松癥的深入研究分析,骨質(zhì)疏松癥患者多為女性,與自身的雌激素水平下降有關(guān),通過補(bǔ)充雌激素可抑制骨丟失,延緩骨質(zhì)疏松癥的病情進(jìn)展。部分學(xué)者在報道中指出,運(yùn)動與骨形成有關(guān),同時也與骨重建有關(guān),所以通過適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動干預(yù)對骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防治療均有重要價值[4]。為進(jìn)一步明確不同運(yùn)動和雌激素干預(yù)在骨質(zhì)疏松癥治療方面的作用,指導(dǎo)臨床骨質(zhì)疏松癥疾病的防治工作,本文以大鼠為研究對象,通過動物實(shí)驗?zāi)M骨質(zhì)疏松癥采取不同干預(yù)措施的實(shí)際效果,分析運(yùn)動配合雌激素在骨質(zhì)疏松癥防治方面的參考價值,相關(guān)實(shí)驗內(nèi)容分析如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

實(shí)驗時間:2022.2—2023.2,研究對象為80只大鼠,均為清潔級雌性SD大鼠,具體由某醫(yī)學(xué)實(shí)驗中心提供,大鼠體重在220g～240g,將其編成1～80號,采用隨機(jī)數(shù)字法將其分為8組,每組10只,分別是基礎(chǔ)對照組、正常對照組、模型對照組、雌激素對照組、中等強(qiáng)度運(yùn)動組、大強(qiáng)度運(yùn)動組、中等強(qiáng)度+雌激素組、大強(qiáng)度運(yùn)動+雌激素組。除基礎(chǔ)對照組外,其余各組大鼠常規(guī)適應(yīng)性飼養(yǎng)2周。不同組SD大鼠在體重方面差異較小,符合統(tǒng)計學(xué)分析中的可比性要求。

1.2 方法

針對不同分組SD大鼠采取不同的干預(yù)措施,基礎(chǔ)對照組大鼠在開始實(shí)驗時處死,并對其基礎(chǔ)骨量參數(shù)予以測量,對其他各組大鼠采取不同的處理措施,詳細(xì)如下。

正常對照組:該組大鼠實(shí)施假手術(shù),麻醉處理,具體使用2%戊巴比妥鈉,用藥劑量為40mg/kg,手術(shù)入路方式為背部肋下,找到大鼠雙側(cè)卵巢,然后將其從腹腔中提出,但是不切除,然后將卵巢再次放回腹腔,對切口予以縫合處理。該組大鼠保留卵巢,同時不運(yùn)動,蒸餾水灌胃處理,每周6天,每天1次,用量為0.0225mg/(kg·d)。

其余各組大鼠均建立骨質(zhì)疏松大鼠模型,具體通過將大鼠的卵巢切除達(dá)到減少雌激素并發(fā)展為骨質(zhì)疏松癥。模型建立手術(shù)方法如下:麻醉處理,具體使用2%戊巴比妥鈉,用藥劑量為40mg/kg,手術(shù)入路方式為背部肋下,找到大鼠雙側(cè)卵巢,然后將其從腹腔中提出,切除卵巢,對斷端予以結(jié)扎處理,對切口予以縫合處理。建立骨質(zhì)疏松大鼠模型后結(jié)合不同組處理方法加以干預(yù),其中:模型對照組去卵巢后,不運(yùn)動,蒸餾水灌胃;雌激素對照組去卵巢后第三天雌激素灌胃,不運(yùn)動,雌激素為己烯雌酚片,濃度、用量等與蒸餾水保持一致;中等強(qiáng)度運(yùn)動組去卵巢后3天蒸餾水灌胃,術(shù)后第4天開始運(yùn)動,初始跑速為12m/min,持續(xù)20min,隔日增加3m/min,時間增加10min,第二周運(yùn)動強(qiáng)度達(dá)到20m/min,時間為60min,同時傾斜跑臺5°,每周5天,持續(xù)8周。大強(qiáng)度運(yùn)動組在去卵巢術(shù)后第4天開始跑臺運(yùn)動,初始跑速為18m/min,持續(xù)20min,隔日增加3m/min,時間增加10min,第二周運(yùn)動強(qiáng)度達(dá)到30m/min,時間為60min,同時傾斜跑臺5°,每周5天,持續(xù)8周,蒸餾水灌胃;中等強(qiáng)度+雌激素組同時執(zhí)行雌激素使用與中等強(qiáng)度運(yùn)動干預(yù)方案;大強(qiáng)度運(yùn)動+雌激素組則執(zhí)行大強(qiáng)度運(yùn)動組與雌激素灌胃的干預(yù)方案與時間。

實(shí)驗完成后將正常對照組、模型對照組、雌激素對照組、中等強(qiáng)度運(yùn)動組、大強(qiáng)度運(yùn)動組、中等強(qiáng)度+雌激素組、大強(qiáng)度運(yùn)動+雌激素組大鼠處死,通過測量不同組大鼠骨組織形態(tài)完成骨量計算。本次測量主要參數(shù)有:骨小梁面積百分率、骨小梁厚度、骨小梁數(shù)目、骨小梁分離度、骨形成的標(biāo)記周長百分?jǐn)?shù)、骨沉積率、骨形成率、骨吸收的骨小梁面積破骨細(xì)胞數(shù)目、骨小梁周長破骨細(xì)胞數(shù)。

1.3 觀察指標(biāo)

觀察不同實(shí)驗分析中大鼠的骨量參數(shù)。本次測量主要參數(shù)有:骨小梁厚度、骨小梁數(shù)目、骨小梁面積百分率、骨形成的標(biāo)記周長百分?jǐn)?shù)、骨小梁分離度、骨沉積率、骨形成率、骨吸收的骨小梁面積破骨細(xì)胞數(shù)目、骨小梁周長破骨細(xì)胞數(shù)。可借助相關(guān)影像處理軟件,通過在Micro CT掃描成像圖上選擇感興趣區(qū)域并實(shí)施閾值分割,提取不同組織區(qū)域,獲取皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨(骨小梁)的各種形態(tài)學(xué)特性參數(shù)。處死大鼠后通過實(shí)際測量并按照相關(guān)計算公式得到不同參數(shù)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

不同大鼠在實(shí)驗完成后的骨量相關(guān)參數(shù)對比分析見表1,中等強(qiáng)度相對于正常對照組、基礎(chǔ)對照組骨量較小,但是相對于模型對照組有所升高。大強(qiáng)度運(yùn)動組與模型對照組之間較接近,大強(qiáng)度運(yùn)動組與中等強(qiáng)度運(yùn)動組相比骨量有所減少。運(yùn)動并配合雌激素組患者較單純雌激素使用組,不同指標(biāo)升高,有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);運(yùn)動并配合雌激素組患者較單純運(yùn)動組,較多指標(biāo)出現(xiàn)明顯升高,其中中等強(qiáng)度并配合雌激素可促進(jìn)骨形成,大強(qiáng)度運(yùn)動并配合雌激素則表現(xiàn)出骨吸收與骨形成的下降。不同干預(yù)組大鼠在骨量指標(biāo)方面小于正常對照組,但是較模型對照組有升高。不同運(yùn)動強(qiáng)度組聯(lián)合雌激素使用大鼠在部分指標(biāo)方面存在統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),部分指標(biāo)方面無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。詳見表1。

表1 不同大鼠經(jīng)不同處理后的骨量參數(shù)分析

3 討論

伴隨著我國人口老齡化速度的日益加劇,骨質(zhì)疏松癥問題逐步得到全社會的重視。結(jié)合當(dāng)前有關(guān)骨質(zhì)疏松癥的研究,其主要發(fā)生在老年群體中,骨質(zhì)疏松癥會造成患者骨強(qiáng)度降低,骨脆性增加,加之老年人本身生理機(jī)能退化,易發(fā)生跌倒摔傷,相應(yīng)的增加骨質(zhì)疏松性骨折風(fēng)險,威脅患者的身心健康與生命安全[5]。從不同學(xué)者[6-8]關(guān)于骨質(zhì)疏松癥研究方面分析,體內(nèi)性激素水平降低是引起骨質(zhì)疏松癥的常見原因,老年人睪丸、卵巢等性腺功能退化,雄激素、雌激素等性激素來源主要依賴于性腺,性腺退化后造成性激素整體分泌下降,并進(jìn)一步影響骨形成和骨分解過程,使其原有動態(tài)平衡被打破,血鈣沉積緩慢,但是血鈣轉(zhuǎn)變加快,進(jìn)而引發(fā)骨質(zhì)疏松癥。同雄激素相比,血鈣沉積與血鈣轉(zhuǎn)變更容易受到雌激素的影響,所以絕經(jīng)期婦女有著更高的骨質(zhì)疏松癥發(fā)病風(fēng)險。此外,部分文獻(xiàn)報道認(rèn)為,老年人運(yùn)動量減少以及運(yùn)動強(qiáng)度的下降也會使得骨骼所承受的應(yīng)力減少,致使骨骼出現(xiàn)廢用性的疏松[9-10]。引發(fā)骨質(zhì)疏松癥的原因較多,其中激素水平不足與運(yùn)動量不足是關(guān)鍵性因素,所以在骨質(zhì)疏松癥治療方面需要同時考慮激素的補(bǔ)充以及運(yùn)動干預(yù)。

本文通過建立骨質(zhì)疏松癥大鼠模型,并設(shè)置相應(yīng)的對照組,對模型大鼠采取不同的干預(yù)措施,包括單純使用雌激素、單純運(yùn)動干預(yù)、不同強(qiáng)度運(yùn)動配合雌激素干預(yù)等。綜合多項數(shù)據(jù)的分析,在單純大強(qiáng)度運(yùn)動過程中,無法有效抑制骨量的減少,且存在加重可能,大強(qiáng)度運(yùn)動相對于中等強(qiáng)度骨質(zhì)疏松癥大鼠,其骨量下降,熒光標(biāo)記周長百分率增加,提示骨重建增加。大強(qiáng)度運(yùn)動能夠增加骨小梁厚度,分析可能是因為大強(qiáng)度運(yùn)動會造成較高的骨沉積率[11]。通過對骨質(zhì)疏松癥大鼠采取運(yùn)動干預(yù)并配合雌激素,同其他單一措施大鼠相比,相關(guān)骨量指標(biāo)有較好的改善,證明通過運(yùn)動并配合雌激素使用可預(yù)防骨丟失。運(yùn)動并配合此技術(shù)使用后的大鼠骨量雖然較正常對照組小,但是比其他各組要高,說明運(yùn)動并配合雌激素的使用有助于改善骨質(zhì)疏松癥的骨量,其中高強(qiáng)度運(yùn)動并配合雌激素相對于中等強(qiáng)度運(yùn)動配合雌激素,可減少骨形成和骨吸收,相應(yīng)的骨重建也在減少,通過大強(qiáng)度運(yùn)動并配合雌激素能夠較好地維持骨量[12]。部分實(shí)驗[13]分析中指出,骨骼對運(yùn)動量的敏感性與自身雌激素水平密切相關(guān),如果體內(nèi)出現(xiàn)雌激素缺乏,此時中等強(qiáng)度運(yùn)動有利,在及時補(bǔ)充雌激素的情況下,通過大強(qiáng)度運(yùn)動能夠增強(qiáng)運(yùn)動的敏感性。

對本次研究結(jié)果進(jìn)行分析,去卵巢后大鼠體內(nèi)雌激素水平會明顯下降,通過中等強(qiáng)度運(yùn)動能夠減少骨丟失,但是單純通過運(yùn)動對骨丟失的改善作用有限。雖然通過運(yùn)動可改善骨丟失,但是因為雌激素下降引起的骨量丟失更嚴(yán)重,運(yùn)動后的骨形成無法彌補(bǔ)骨丟失,所以整體依舊表現(xiàn)出骨量丟失。通過對骨質(zhì)疏松癥大鼠采取運(yùn)動干預(yù)并配合雌激素使用,雌激素能夠補(bǔ)充并改善體內(nèi)雌激素水平不足,對卵巢切除后骨丟失有較好的抑制效果,抑制骨丟失的同時配合運(yùn)動干預(yù),在運(yùn)動作用下提升骨骼承受的應(yīng)力,改善骨質(zhì)密度,緩解骨質(zhì)疏松癥[14]。雌激素使用與運(yùn)動干預(yù)可發(fā)揮協(xié)同作用,更好地幫助大鼠預(yù)防骨丟失,解決骨質(zhì)疏松癥問題。該研究對臨床骨質(zhì)疏松癥患者的預(yù)防、治療有一定的參考價值。

綜上所述,通過對實(shí)驗性骨質(zhì)疏松大鼠骨量的研究分析,通過運(yùn)動與雌激素聯(lián)合較單一運(yùn)動、雌激素能夠更好地預(yù)防骨丟失,可為臨床骨質(zhì)疏松癥的雌激素聯(lián)合運(yùn)動干預(yù)提供參考。