維生素K1對老年大鼠骨質(zhì)疏松性骨折的影響及機(jī)制

李長林 李春江

(河北醫(yī)科大學(xué)附屬唐山工人醫(yī)院創(chuàng)傷外科，河北 唐山 063000)

骨質(zhì)疏松的特征為皮質(zhì)骨變薄、多孔，松質(zhì)骨骨小梁數(shù)量減少、變細(xì)、斷裂，骨量減少，骨脆性增加、骨強(qiáng)度下降，容易發(fā)生骨折。隨著人口老齡化，骨質(zhì)疏松發(fā)生率逐年升高〔1,2〕。骨質(zhì)疏松的危險(xiǎn)因素包括性別、年齡、遺傳易感性、運(yùn)動、生活習(xí)慣、營養(yǎng)等。營養(yǎng)因素包括蛋白質(zhì)、維生素D、鎂、鈣等，其中維生素K也有預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松的作用，維生素K能夠促進(jìn)骨鈣素羧化，調(diào)節(jié)骨代謝，和維生素D共同作用增加骨密度(BMD)，降低骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生率，促進(jìn)骨質(zhì)疏松性骨折愈合〔3,4〕。本文分析維生素K1對老年大鼠骨質(zhì)疏松性骨折的影響及可能機(jī)制。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動物 12月齡、雄性、清潔級、體質(zhì)量390～420 g的SD大鼠12只，22月齡、雄性、清潔級、體質(zhì)量530～560 g的SD大鼠64只，購自中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動物研究所，許可證號：SYXK(京)2014-0030。

1.2方法

1.2.1老年骨質(zhì)疏松模型建立 隨機(jī)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(jìn)行測量，兩組大鼠BMD均數(shù)進(jìn)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(yàn)證22月齡大鼠為老年骨質(zhì)疏松模型。

1.2.2建立骨折內(nèi)固定模型 將大鼠麻醉成功后，無菌消毒，切開右側(cè)大腿外側(cè)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(yuǎn)端，穿出股骨髁，復(fù)位骨折，從近折端打入克氏針，截?cái)喽嘤嗫耸厢槪p合切口。術(shù)后死亡6只大鼠，均予以補(bǔ)充。

1.2.3大鼠分組和處理 將64只22月齡老年大鼠隨機(jī)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(biāo)本采集 分別于骨折術(shù)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(xué)檢查；心臟采血后處死大鼠，取右側(cè)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(cè)下肢，去除軟組織，用于BMD測定。

1.2.5骨痂HE染色 將右側(cè)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(jìn)行常規(guī)HE染色。

1.2.6左側(cè)股骨和右側(cè)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(gè)時(shí)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(jìn)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(lán)比色法進(jìn)行測定；血清磷采用孔雀綠直接顯色法測定，計(jì)算鈣磷乘積。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件對數(shù)據(jù)的組間比較進(jìn)行t檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1維生素K1組和對照組BMD比較 術(shù)后1 w，維生素K1組左側(cè)股骨和右側(cè)骨痂BMD與對照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；術(shù)后3、7、12 w，維生素K1組左側(cè)股骨和右側(cè)骨痂BMD均明顯高于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)。見表1。

表1 維生素K1組和對照組左側(cè)股骨BMD和右側(cè)骨痂

2.2維生素K1組和對照組大鼠骨痂HE染色 術(shù)后1 w時(shí)，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(zhì)細(xì)胞較多，有毛細(xì)血管長入；術(shù)后3 w時(shí)，兩組骨折端有軟骨島出現(xiàn)，肉芽組織機(jī)化，維生素K1組的軟骨島面積較大；術(shù)后7 w，對照組骨小梁細(xì)少，有較多肥大軟骨細(xì)胞，維生素K1組骨小梁粗大，肥大的軟骨細(xì)胞較少，骨小梁間毛細(xì)血管比較豐富；術(shù)后12 w時(shí)，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(jiān)強(qiáng)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(shù)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(shù)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(zhì)疏松性骨折是骨質(zhì)疏松最嚴(yán)重的并發(fā)癥，因骨質(zhì)疏松患者的骨強(qiáng)度下降，在遭受輕微創(chuàng)傷時(shí)可引起骨折的發(fā)生，最常見的為骨質(zhì)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(shí)并不明顯，因此患者不會到醫(yī)院就診，多個(gè)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(zhì)疏松，摔倒時(shí)常引起橈骨遠(yuǎn)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(fā)癥〔5,6〕。骨愈合是骨缺損或骨折的修復(fù)過程，實(shí)質(zhì)為骨損傷的再生過程，骨愈合的過程比較復(fù)雜，由破骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和其他細(xì)胞參與。骨形成的過程包括細(xì)胞增殖、細(xì)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(jīng)典的作用為參與凝血功能，除此之外，維生素K和骨質(zhì)疏松的關(guān)系也比較密切，能夠預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松〔7～10〕，對骨質(zhì)疏松性骨折愈合有促進(jìn)作用。維生素K能夠調(diào)節(jié)骨代謝，抑制骨吸收，促進(jìn)骨形成，增加BMD，提高骨量，降低骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生，促進(jìn)骨折的愈合〔11～13〕。本研究也表明維生素K1能夠促進(jìn)骨質(zhì)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(jī)磷酸化合物產(chǎn)生無機(jī)磷酸鹽離子，促使鈣離子和無機(jī)磷酸鹽離子結(jié)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(fā)揮成骨作用，骨中鈣鹽溶解則發(fā)揮溶骨作用，成骨和溶骨的正常進(jìn)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(chǎn)生影響，血清中鈣磷乘積維持一定水平，當(dāng)鈣磷乘積升高時(shí)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(zhì)疏松性骨折大鼠血清中ALP和鈣磷乘積，維生素K1促進(jìn)骨質(zhì)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(guān)。ALP水平變化預(yù)示骨折區(qū)細(xì)胞的增殖及骨折愈合的演進(jìn)情況；ALP不僅對骨基質(zhì)礦物化發(fā)揮作用，也參與成骨的誘導(dǎo)作用；成骨細(xì)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(biāo)，是骨折愈合的觀察指標(biāo)。維生素K1可能通過增強(qiáng)成骨活動，提高血清ALP水平，升高血清鈣磷乘積促進(jìn)鈣磷沉積，從而促進(jìn)骨質(zhì)疏松性骨折的愈合。

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