不同強度跑臺運動與雌激素聯合作用對實驗性骨質疏松大鼠骨量的影響

鄒開偉,盧海川,黃春輝,吳益奇,湯 凱

(龍巖市第一醫院脊柱外科,福建 龍巖 364000)

骨質疏松癥多見于老年人群,也是現階段人口老齡化背景下的常見病、多發病,且女性發病率高于男性,這與較多女性在老年后已經進入圍絕經期有關[1]。結合臨床文獻報道,骨質疏松癥是導致老年群體發生骨折而無法活動,是影響健康預期壽命的主要原因之一[2]。骨質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,而且骨組織微結構也存在不同程度的破壞,隨著骨質疏松癥的發生以及病情加重,患者可出現疼痛、脊柱變形、肢體功能活動受限等癥狀表現,嚴重影響患者的日常生活[3]。隨著臨床對骨質疏松癥的深入研究分析,骨質疏松癥患者多為女性,與自身的雌激素水平下降有關,通過補充雌激素可抑制骨丟失,延緩骨質疏松癥的病情進展。部分學者在報道中指出,運動與骨形成有關,同時也與骨重建有關,所以通過適當的運動干預對骨質疏松癥的預防治療均有重要價值[4]。為進一步明確不同運動和雌激素干預在骨質疏松癥治療方面的作用,指導臨床骨質疏松癥疾病的防治工作,本文以大鼠為研究對象,通過動物實驗模擬骨質疏松癥采取不同干預措施的實際效果,分析運動配合雌激素在骨質疏松癥防治方面的參考價值,相關實驗內容分析如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

實驗時間:2022.2—2023.2,研究對象為80只大鼠,均為清潔級雌性SD大鼠,具體由某醫學實驗中心提供,大鼠體重在220g～240g,將其編成1～80號,采用隨機數字法將其分為8組,每組10只,分別是基礎對照組、正常對照組、模型對照組、雌激素對照組、中等強度運動組、大強度運動組、中等強度+雌激素組、大強度運動+雌激素組。除基礎對照組外,其余各組大鼠常規適應性飼養2周。不同組SD大鼠在體重方面差異較小,符合統計學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措施,基礎對照組大鼠在開始實驗時處死,并對其基礎骨量參數予以測量,對其他各組大鼠采取不同的處理措施,詳細如下。

正常對照組:該組大鼠實施假手術,麻醉處理,具體使用2%戊巴比妥鈉,用藥劑量為40mg/kg,手術入路方式為背部肋下,找到大鼠雙側卵巢,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疏松大鼠模型,具體通過將大鼠的卵巢切除達到減少雌激素并發展為骨質疏松癥。模型建立手術方法如下:麻醉處理,具體使用2%戊巴比妥鈉,用藥劑量為40mg/kg,手術入路方式為背部肋下,找到大鼠雙側卵巢,然后將其從腹腔中提出,切除卵巢,對斷端予以結扎處理,對切口予以縫合處理。建立骨質疏松大鼠模型后結合不同組處理方法加以干預,其中:模型對照組去卵巢后,不運動,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;中等強度運動組去卵巢后3天蒸餾水灌胃,術后第4天開始運動,初始跑速為12m/min,持續20min,隔日增加3m/min,時間增加10min,第二周運動強度達到20m/min,時間為60min,同時傾斜跑臺5°,每周5天,持續8周。大強度運動組在去卵巢術后第4天開始跑臺運動,初始跑速為18m/min,持續20min,隔日增加3m/min,時間增加10min,第二周運動強度達到30m/min,時間為60min,同時傾斜跑臺5°,每周5天,持續8周,蒸餾水灌胃;中等強度+雌激素組同時執行雌激素使用與中等強度運動干預方案;大強度運動+雌激素組則執行大強度運動組與雌激素灌胃的干預方案與時間。

實驗完成后將正常對照組、模型對照組、雌激素對照組、中等強度運動組、大強度運動組、中等強度+雌激素組、大強度運動+雌激素組大鼠處死,通過測量不同組大鼠骨組織形態完成骨量計算。本次測量主要參數有:骨小梁面積百分率、骨小梁厚度、骨小梁數目、骨小梁分離度、骨形成的標記周長百分數、骨沉積率、骨形成率、骨吸收的骨小梁面積破骨細胞數目、骨小梁周長破骨細胞數。

1.3 觀察指標

觀察不同實驗分析中大鼠的骨量參數。本次測量主要參數有:骨小梁厚度、骨小梁數目、骨小梁面積百分率、骨形成的標記周長百分數、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胞數目、骨小梁周長破骨細胞數。可借助相關影像處理軟件,通過在Micro CT掃描成像圖上選擇感興趣區域并實施閾值分割,提取不同組織區域,獲取皮質骨和松質骨(骨小梁)的各種形態學特性參數。處死大鼠后通過實際測量并按照相關計算公式得到不同參數。

1.4 統計學方法

2 結果

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

表1 不同大鼠經不同處理后的骨量參數分析

3 討論

伴隨著我國人口老齡化速度的日益加劇,骨質疏松癥問題逐步得到全社會的重視。結合當前有關骨質疏松癥的研究,其主要發生在老年群體中,骨質疏松癥會造成患者骨強度降低,骨脆性增加,加之老年人本身生理機能退化,易發生跌倒摔傷,相應的增加骨質疏松性骨折風險,威脅患者的身心健康與生命安全[5]。從不同學者[6-8]關于骨質疏松癥研究方面分析,體內性激素水平降低是引起骨質疏松癥的常見原因,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,并進一步影響骨形成和骨分解過程,使其原有動態平衡被打破,血鈣沉積緩慢,但是血鈣轉變加快,進而引發骨質疏松癥。同雄激素相比,血鈣沉積與血鈣轉變更容易受到雌激素的影響,所以絕經期婦女有著更高的骨質疏松癥發病風險。此外,部分文獻報道認為,老年人運動量減少以及運動強度的下降也會使得骨骼所承受的應力減少,致使骨骼出現廢用性的疏松[9-10]。引發骨質疏松癥的原因較多,其中激素水平不足與運動量不足是關鍵性因素,所以在骨質疏松癥治療方面需要同時考慮激素的補充以及運動干預。

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

對本次研究結果進行分析,去卵巢后大鼠體內雌激素水平會明顯下降,通過中等強度運動能夠減少骨丟失,但是單純通過運動對骨丟失的改善作用有限。雖然通過運動可改善骨丟失,但是因為雌激素下降引起的骨量丟失更嚴重,運動后的骨形成無法彌補骨丟失,所以整體依舊表現出骨量丟失。通過對骨質疏松癥大鼠采取運動干預并配合雌激素使用,雌激素能夠補充并改善體內雌激素水平不足,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動干預,在運動作用下提升骨骼承受的應力,改善骨質密度,緩解骨質疏松癥[14]。雌激素使用與運動干預可發揮協同作用,更好地幫助大鼠預防骨丟失,解決骨質疏松癥問題。該研究對臨床骨質疏松癥患者的預防、治療有一定的參考價值。

綜上所述,通過對實驗性骨質疏松大鼠骨量的研究分析,通過運動與雌激素聯合較單一運動、雌激素能夠更好地預防骨丟失,可為臨床骨質疏松癥的雌激素聯合運動干預提供參考。