有氧運動聯合人參總皂苷對去卵巢大鼠骨代謝和骨強度的影響

劉智華 吳瑤瑤 張溟爍 孟慶楠 劉震坤

(1吉林體育學院，吉林 長春 130033；2長春中醫藥大學；3吉林省中醫藥科學院)

人體骨代謝始終處于成骨細胞造骨和破骨細胞溶骨的動態過程中。女性更年期后性腺萎縮，雌激素分泌減少，成骨與破骨的動態平衡被打破，破骨細胞骨吸收作用強于成骨細胞骨形成過程，繼而導致絕經后骨質疏松。隨著人口老齡化，絕經后骨質疏松已成為女性最常見的原發性骨質疏松。目前西醫治療主要包括雌激素、二磷酸鹽類藥物和降鈣素等，其中以雌激素替代療法最常見，但是長期的雌激素替代療法會增加罹患腫瘤的風險〔1～3〕。

中醫認為，骨質疏松屬于“骨痿”“骨枯”等范疇。其病因病機主要是腎虛精虧，導致髓失所養、骨髓空虛而造成骨質疏松〔4〕。已有研究證明運動能夠改善骨質疏松，其機制與運動負荷的應力刺激促進成骨細胞的增殖和分化有關。人參是我國傳統的滋補養生名貴藥材，素有“人參冠百草”的美譽。人參的化學成分主要有人參皂甙、多糖、多肽、脂溶性成分等，目前研究較多的是人參皂甙和人參多糖。已有研究發現，人參具有調節心血管功能、提高機體抗缺氧能力、抗疲勞、抗衰老、抗腫瘤、提高機體免疫力等藥理學活性〔5～7〕。本文應用有氧運動聯合人參總皂苷治療去卵巢大鼠骨質疏松病理模型，以血清骨鈣素(BGP)、抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)和骨強度為指標，探討有氧運動聯合人參總皂苷防治絕經后骨質疏松的療效。

1 材料與方法

1.1動物分組及給藥 雌性SD大鼠60只，體重(200±20)g，購自吉林大學基礎醫學實驗動物中心。適應性喂養1 w后，隨機分為空白對照組、模型組、阿倫膦酸鈉組、有氧運動組、人參總皂苷組和有氧運動聯合人參總皂苷組，每組10只。去卵巢骨質疏松病理模型制備方法：雌性大鼠經腹腔注射戊巴比妥鈉麻醉，俯臥位固定，背部兩側剪毛備皮并消毒，切開兩側背部進入腹腔，拉出卵巢(黃紅色)并結扎，行卵巢切除術，消毒并縫合。正常對照組做假手術，即打開腹腔在卵巢旁取等大體積的脂肪組織切除。術后給予青霉素預防感染〔8〕。按人鼠體重系數換算大鼠等效劑量，阿倫磷酸鈉〔1.428 mg/(kg·d)〕；有氧運動組，訓練方案：速度為20 m/min，時間為20 min，每周訓練5 d；人參總皂苷組，灌胃給予人參總皂苷〔40 mg/(kg·d)〕(相當于人用6 g/d)；有氧運動聯合人參總皂苷組：給藥30 min后開始跑臺有氧訓練；正常對照組和模型組灌胃給予生理鹽水2 ml/d，連續給藥3個月。

1.2主要試劑及儀器 阿倫膦酸鈉：MSDPHARMA(SINGAPORE)PTE LTD.Savio IndustrialS.R.L(Italy)(批號：M033342)；人參總皂苷：購自吉林大學化學學院，以人參皂苷Rg1、Re和Rb1計算含量，約含皂苷44.26%。骨鈣素(BGP)和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)試劑盒：北京華英生物技術研究所。酶標分析儀：無錫華衛德朗儀器有限公司。小動物骨骼強度測定儀：濟南益延科技發展有限公司。

1.3血清BGP、TRAP測定 取材前12 h禁食不禁水。各組大鼠麻醉狀態下打開腹腔，腹主動脈取血，室溫靜置30 min后，3 000 r/min離心15 min，取上清，-20℃冰箱保存待測。按試劑盒說明采用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定BGP、TRAP水平。

1.4骨強度的測定 完整剝離右側脛骨，仔細去除周圍軟組織，保留骨膜，立即應用小動物骨骼強度測定儀以骨折為終點測定骨強度。

1.5統計學方法 采用SPSS13.0統計軟件進行t檢驗和方差分析。

2 結 果

2.1各組血清BGP、TRAP水平 與正常對照組相比，模型組血清BGP、TRAP水平均顯著增加(均P<0.01)。與模型組相比，阿倫膦酸鈉組血清BGP、TRAP顯著減少(均P<0.01)；有氧運動組、人參總皂苷組血清BGP、TRAP均明顯下降(均P<0.05)；有氧運動聯合人參總皂苷組血清BGP、TRAP顯著下降(均P<0.01)。見表1。

2.2各組脛骨骨強度 與正常對照組相比，模型組脛骨骨強度顯著下降(P<0.01)。與模型組相比，阿倫膦酸鈉組能夠顯著改善大鼠脛骨骨強度(P<0.01)；有氧運動組亦有改善趨勢，但無統計學意義；人參總皂苷組脛骨骨強度明顯增強(P<0.05)；有氧運動聯合人參總皂苷組脛骨骨強度均顯著增強(P<0.01)，接近于正常對照組(P>0.05)。見表1。

表1 各組血清BGP、TRAP水平及脛骨骨強度

與正常對照組比較：1)P<0.01；與模型組比較：2)P<0.05，3)P<0.01

3 討 論

據統計，絕經后女性約30%罹患骨質疏松，每年因骨質疏松造成骨折患者230余萬例，由此導致的致殘率和死亡率更是十分驚人，并且這些數字還在逐年增加。絕經后骨質疏松是原發性骨質疏松中常見類型，通常在女性絕經后5～10年發生，其患病率為同年齡男性的4倍。雌激素缺乏是造成絕經后骨質疏松的主要因素。已有研究表明雌激素能夠促進成骨細胞分化和成熟，并抑制破骨細胞的活性。女性絕經期后雌激素分泌減少，成骨細胞功能減弱，破骨細胞活性增強，骨代謝加快，大量骨質丟失而造成骨質疏松。另外，雌激素減少也能降低機械力對骨組織的刺激作用，使骨組織發生類似于失用性骨質丟失的病理改變〔9〕。

運動輔助治療骨質疏松、糖尿病、高脂血癥等疾病得到廣泛應用。適當的運動和負重能夠促進骨組織構建和增加骨強度。體育鍛煉改善骨質疏松的主要機制如下：(1)運動能夠調節骨代謝相關激素的水平。研究表明，有氧運動能夠顯著改善圍絕經期女性雌激素和卵泡刺激素(FSH)的水平〔10〕，對攜帶雌激素受體(ER)-β Alu酶切位點的女性，治療效果最為顯著〔11〕；(2)運動負荷能夠調節骨組織中骨保護素(OPG)-核轉錄因子κB受體活化因子(RANK)配體(L)-RANK信號通路。RANK是破骨細胞表面受體蛋白，RANKL能夠與其結合，與巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)聯合而促進破骨細胞成熟和分化。研究表明，運動負荷能夠促進OPG表達，與RANKL競爭結合RANK，繼而抑制破骨細胞骨吸收的作用〔12〕；(3)運動能夠改善骨代謝微環境。眾所周知，運動能夠促進血液循環，增加骨骼肌血液流量，為骨組織新陳代謝提供鈣、磷等營養物質。

研究絕經后骨質疏松需要根據其病因建立相應的病理模型，選擇合適的病理模型對于保證藥理學實驗的準確性和可靠性至關重要。對雌性大鼠實施去卵巢手術，模擬絕經后骨質疏松模型來研究抗骨質疏松的藥物，已被廣泛采納。本研究表明去卵巢方法成功復制骨質疏松模型。BGP是成骨細胞合成和分泌的小分子蛋白，主要沉積在骨和牙齒基質中。絕經后女性雌激素降低，破骨細胞骨吸收增強，繼而骨形成也處于活躍狀態，骨代謝進入高轉換過程，血清BGP升高〔13～15〕。TRAP是由破骨細胞合成和釋放的含鐵糖蛋白。當進行骨吸收時，破骨細胞黏附在被吸收骨表面并與之形成密閉腔隙，并分泌酸和TRAP等蛋白酶進入此腔隙降解骨基質而發揮骨吸收功能〔16～18〕。由此可見，女性絕經后成骨細胞骨形成作用增強，但仍不足以代償破骨細胞的骨吸收，最終導致骨質丟失、骨強度下降。

綜上，有氧運動聯合人參總皂苷通過調節骨代謝因子BGP、TRAP而增強去卵巢大鼠骨強度。