论文部分内容阅读
研究目的运动对骨的生长发育及破骨吸收等新陈代谢具有重要的调控作用。肥胖不仅会引起糖尿病、高血压等慢性代谢性疾病的患病风险大大提升,还与骨骼的健康状态密切相关。以往的临床观察认为,肥胖人群骨量高于正常人群,因此肥胖被看作是成年人骨骼健康的保护因素。但越来越多的研究正在用更精确的临床测量方法和更细致的观察角度来挑战这一观点。目前肥胖对骨转换,以及运动对肥胖下骨转换的影响研究尚不清楚。本研究通过高脂膳食对小鼠进行肥胖造模,并进行10周跑台训练干预,研究运动对于肥胖小鼠骨量的变化并探讨相关骨转换机制,试图为肥胖人群运动过程中骨量的变化提供前期研究基础,更好的服务于社会。研究方法60只雄性C57BL/6小鼠饲养至5周龄后,按体重分层随机分为普通膳食组（CTR组,n=30）和高脂膳食组（HFD组,n=30）进行为期12周饮食干预。CTR组食用普通饲料,HFD组食用特制的高脂饲料（D12492,帆泊生物）,每周记录各组小鼠的体重。以HFD组GTT和ITT的AUC均出现差异为建模成功判定标准。将造模成功的肥胖小鼠按体重分层分为肥胖对照组（HFD组,n=10）、肥胖运动组（HFD+EX组,n=10）。同时将20只普通膳食小鼠按体重分层随机分为对照组（CTR组,n=10）、运动组（EX组,n=10）,后进行10周的运动干预,各组喂养饲料不变。取12周肥胖造模成功的肥胖小鼠,CTR组与HFD组各取3只小鼠两侧股骨提取BMSCs并进行牵张力刺激,Q-PCR法检测各组细胞成骨及破骨基因表达水平;运动干预结束,在取材的前8天和前1天给小鼠皮下注射calcein（5μl/g）用于对骨骼进行骨荧光标记。取材前收集小鼠尿液与血液上清,提取各部位脂肪组织样本和骨组织样本;采用micro-CT扫描骨微结构;三点弯曲法检测股骨最大载荷;骨组织形态计量学检测;HE染色观察骨形态学;Q-PCR检测各组小鼠骨内成骨及破骨因子的表达水平;WB检测各组小鼠骨内蛋白表达水平;免疫荧光检测小鼠股骨蛋白表达量;分光光度法及酶联免疫法检测各组小鼠血液与尿液中骨代谢生化标志物含量。研究结果1.建模期小鼠的变化（1）肥胖建模期小鼠体重、血糖变化:HFD组的小鼠体重始终都高于CTR组（P＜0.05）,并且在第13周呈显著差异（P＜0.01）。HFD组小鼠GTT和ITT AUC显著高于CTR组（P＜0.01）。（2）运动建模期小鼠体重、血糖变化:第17-20周HFD组的体重显著高于CTR组（P＜0.001）,HFD+EX组的体重显著高于EX组（P＜0.001）。第21-26周,除了和第17-20周HFD起到同样的效应外,HFD+EX组的体重较之于HFD均显著下降。EX组小鼠的静息血糖显著高于CTR组（P＜0.01）,HFD+EX组小鼠的静息血糖高于HFD组（P＜0.05）。HFD+EX组小鼠GTT AUC显著高于EX组（P＜0.01）。（3）运动干预后小鼠体重、脂肪重量和血脂结果:HFD组的体重显著高于CTR组（P＜0.01）,HFD+EX组的体重显著高于EX组（P＜0.001）。HFD组小鼠的身长长于CTR组（P＜0.05）。EX组小鼠的脂肪含量最少且最轻,HFD组小鼠的脂肪含量最多且最重。HFD组小鼠的CHOL含量高于CTR组（P＜0.05）,HFD+EX组小鼠的CHOL和TG含量高于EX组（P＜0.05）。四组小鼠的NEFA和INS含量无显著性差异。（4）小鼠骨微结构和生物力学结果:EX组小鼠Tb.N高于CTR组（P＜0.05）,HFD+EX组小鼠Tb.N高于HFD组（P＜0.05）;HFD组小鼠Tb.N低于CTR组（P＜0.05）;而各组小鼠BV/TV、Tb.Th、Tb.Sp和Ct.Th并未出现显著差异。股骨生物力学性能指标未出现显著变化。2.运动对肥胖小鼠骨形成的影响（1）小鼠股骨HE染色结果:CTR组小鼠股骨远端与EX组小鼠的股骨远端整体差异并不显著,但HFD组小鼠的股骨远端比HFD+EX组小鼠的股骨远端骨量减少,且整体呈肥胖的趋势。（2）小鼠股骨荧光检测指标结果:各组间骨矿化指标并未出现显著性差异。（3）小鼠股骨Masson染色骨形成检测指标结果:HFD与HFD+EX组小鼠的股骨远端都呈现了肥胖趋势,但HFD组小鼠的股骨远端骨量有明显的减少,而HFD+EX组明显增加。HFD组小鼠BV/TV、Tb.N均低于CTR组（P＜0.05）;其它骨形成指标未出现显著性差异。（4）小鼠相关成骨基因与蛋白结果:Stretch组BMSCs ATF4、Runx2 m RNA的表达量显著高于CTR组（P＜0.01,P＜0.05）,HFD+Stretch组BMSCs Runx2m RNA的表达量显著高于HFD组（P＜0.01）。EX组小鼠胫骨内Runx2蛋白表达量显著高于CTR组,HFD+EX高于HFD组。EX组小鼠股骨内OCN蛋白表达高于CTR组,HFD+EX组高于HFD组.（5）小鼠血清样本中骨形成生化标志物含量:HFD组小鼠血清中ALP含量显著低于CTR组（P＜0.01）,EX组小鼠血清中ALP含量高于HFD+EX组（P＜0.05）。EX组小鼠血清中PINP含量高于CTR组（P＜0.05）。3.运动对肥胖小鼠骨吸收的影响（1）小鼠股骨Masson染色骨吸收检测指标结果:各HFD组小鼠股骨骨吸收指标有高于其它三组的趋势,但无显著性差异。（2）小鼠相关破骨基因与蛋白结果:HFD组BMSCs Ctsk m RNA的表达量显著高于CTR、Stretch和HFD+Stretch组（P＜0.001）。Stretch组BMSCs MMP9m RNA的表达量显著低于CTR组（P＜0.01）,HFD+Stretch组BMSCs MMP9m RNA的表达量显著低于HFD组（P＜0.001）。小鼠胫骨内NFATc1 m RNA的表达并未出现显著性差异。HFD组小鼠胫骨内Ctsk蛋白表达量显著高于其他三组。EX组小鼠股骨内Ctsk蛋白表达低于CTR组,HFD组高于HFD+EX组。（3）小鼠血清骨吸收生化标志物结果:HFD+EX组小鼠血清中钙的含量显著高于CTR、EX、HFD三组（P＜0.01）。各组小鼠血清中磷的含量没有表现出显著差异。HFD组小鼠尿液中CTx-1含量显著高于CTR组（P＜0.01）。4结论（1）高脂饮食会抑制小鼠骨形成,促进骨吸收,导致肥胖小鼠的骨量下降。（2）运动训练可促进肥胖小鼠骨形成,抑制骨吸收,缓解肥胖小鼠骨量的下降。