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[目的]
绝经后妇女绝大多数均易患骨质疏松症,是目前临床医学研究的重要课题,防治该病以西药为主,但目前还没有公认理想的防治药物。本课题组曾发现人参的有效成分人参皂苷等对骨质疏松动物模型有效。本研究将进一步探讨从人参须提取的有效成分人参须骨宝对去卵巢大鼠高转换型骨质疏松模型的作用,并与阳性对照药物替勃龙进行比较,观察人参须骨宝对大鼠的骨成分、骨组织形态计量学、骨密度,骨生物力学及相关指标的影响,为开发人参须骨宝为抗骨质疏松新药提供实验依据。
[方法]
药物的制备及含量测定:按发明专利200810184830.9的方法制备人参须骨宝,并通过高效液相色谱法,测定人参皂苷Rb1,Rg1,Re的含量及比例。
动物实验:4.5月龄SPF级雌性未交配SD大鼠56只,随机分成6组,基础组6只,其余每组10只,除基础组和假手术组外,其余全部行双侧卵巢切除术。基础组(Basal)未用药,在实验开始即处死取材;假手术组(Sham)和去卵巢组(OVX)给予溶剂(蒸馏水)10ml/kg/d灌胃;阳性药物对照替勃龙组(Tibolone)给予替勃龙0.225mg/kg/d灌胃;人参须骨宝低剂量组(GSL)给予人参须骨宝1.66g生药/kg/d灌胃;人参须骨宝高剂量组(GSH)给予人参须骨宝5g生药/kg/d灌胃;每天一次,连续90d。实验结束前第14天、第13天和第4天、第3天分别注射盐酸四环素25mg/kg和钙黄绿素5mg/kg作骨双荧光标记。实验结束时,心脏取血处死大鼠,收集血液,离心分离血清,测定血清血脂谱等指标;分离右侧胫骨、第4腰椎:右侧胫骨上段制成不脱钙骨切片、中段骨制成不脱钙骨磨片,第4腰椎制成不脱钙骨切片,分别通过半自动图像分析系统进行形态计量学参数测量;取右侧尺骨、左侧股骨盐酸消化后ICP等离子体发射光谱法测骨钙,羟脯氨酸试剂盒检测骨羟脯氨酸含量,取右股骨及第5腰椎分别测量其骨物理指标、骨重、骨密度(DEXA法)及骨生物力学参数(股骨三点弯曲实验、腰椎体压缩实验),以此评价实验大鼠骨成分、骨量、骨质量等变化;另外称取子宫、肝脏湿重计算子宫指数等以观察相关脏器大体变化。
[结果]
1.人参须骨宝中三种人参皂苷含量及其比例
本实验建立的HPLC检测人参须骨宝三种人参皂苷含量的方法符合高效液相色谱法定量分析的要求,人参须骨宝提取工艺稳定。从人参须骨宝中三种人参皂苷Rb1、Rg1、Re含量测定的HPLC图谱(图3.4,第38页)及所拟合的各标准曲线,可以换算得知人参须骨宝高剂量中Rb1的含量为22.843±0.160mg/g;Rg1的含量为2.231±0.008mg/g;Re的含量为13.123±0.102mg/g,其三者比例约为10:1:6。
2.去卵巢大鼠骨质疏松的特点
(1)骨形态计量学呈现高转换型骨质疏松的表现
①胫骨上段松质骨:与假手术组比较,去卵巢大鼠胫骨上段松质骨的骨小梁面积百分率(%Tb.Ar)、骨小梁数量(Tb.N)分别降低了75.5%和71.4%,骨小梁分离度(Tb.Sp)、单位骨小梁周长破骨细胞数(Oc.N)分别增加了3.5和2.6倍;荧光周长百分数(%L.Pm)、骨矿化沉积率(MAR)、骨形成率(BFR/BS、BFR/TV)分别增加了218.1%、68.0%、437.0%、50.9%。胫骨上段松质骨骨丢失明显,与骨吸收增强,偶联骨形成增加有关。
②腰椎松质骨:与假手术组比较,去卵巢大鼠腰椎松质骨的%Tb.Ar和Tb.Th分别降低了41.6%和38.3%,而Tb.Sp、Oc.N分别增加了29.0%和204.5%;%L.Pm、MAR、骨形成率均有增加的趋势,但无统计学差异。腰椎松质骨骨丢失不如胫骨上段明显。
③胫骨中段皮质骨:与假手术组比较,去卵巢大鼠胫骨中段皮质骨的皮质面积百分数(%Ct.Ar)下降4.0%,骨髓面积百分数(%Ma.Ar)增加15.6%,骨内膜的荧光百分数(%E-L.Pm)增加266.7%。胫骨中段皮质骨存在骨丢失。
(2)骨重量,骨钙与骨羟脯氨酸明显减少
①骨重量:与假手术组比较,去卵巢大鼠单位体重尺骨、股骨的干重均显著减少(P<0.01)。
②骨成分:与假手术组比较,去卵巢大鼠股骨钙(Ca)、羟脯氨酸(Hyp)减少(P<0.05&P<0.01)。说明骨丢失涉及有机质与无机质两方面。
(3)股骨与腰椎各部位骨密度明显减少
①股骨:股骨全段,股骨近端2cm及远端1cm BMD均显著降低(P<0.01)。
②腰椎:腰椎全段BMD显著降低(P<0.01)。
(4)骨生物力学性能明显减弱,骨折风险增加
①股骨:最大载荷、弹性载荷、断裂载荷、刚性系数明显下降(P<0.05&P<0.01)
②腰椎:最大载荷显著降低(P<0.01)。
(5)去卵巢大鼠体重增加,肝重减轻,血脂水平升高
(6)去卵巢大鼠子宫重量减轻
3.替勃龙对去卵巢大鼠骨质疏松的影响
(1)骨形态计量学提示替勃龙有一定的预防去卵巢大鼠骨质疏松的作用
①胫骨上段松质骨:与去卵巢组比较,替勃龙组胫骨上段松质骨的%Tb.Ar、Tb.N分别增加了112.3%、100.0%,但仍低于假手术组(P<0.01),Oc.N与%Oc.Pm分别减少了81.1%、81.3%;%L.Pm、MAR、BFR/BS、BFR/TV分别减少了52.0%、47.6%、73.3%、44.2%。替勃龙可部分预防去卵巢大鼠胫骨上段松质骨骨丢失,与其抑制骨吸收、骨形成,降低骨转换有关。
②腰椎松质骨:与去卵巢组比较,替勃龙组腰椎松质骨的%Tb.Ar增加了21.8%,但仍低于假手术组(P<0.05),Oc.N与Tb.Sp分别减少了78.8%、18.2%;MAR显著减少(P<0.01)。提示替勃龙可部分预防去卵巢大鼠腰椎松质骨骨丢失。
③胫骨中段皮质骨:与去卵巢组比较,替勃龙组胫骨中段皮质骨的%Ct.Ar、%Ma.Ar等无明显变化(P>0.05)。
(2)骨重量、骨钙增加
①骨重量:与去卵巢组比较,替勃龙组单位体重尺骨、股骨的干重均显著增加(P<0.01)。
②骨成分:与去卵巢组比较,替勃龙组尺骨Ca增加(P<0.01)。
(3)骨密度增加,股骨各部位比腰椎明显
①股骨:股骨全段及其各部位BMD均明显增加(P<0.01&P<0.05)
②腰椎:腰椎全段BMD变化不大(P>0.05)
(4)生物力学性能恢复,股骨比腰椎明显
①股骨:最大载荷、弹性载荷、断裂载荷、刚性系数等指标均有所恢复(P<0.01)
②腰椎:最大载荷变化不大(P>0.05).
(5)替勃龙使去卵巢大鼠体重减轻,肝重恢复,总胆固醇水平下降
(6)替勃龙使去卵巢大鼠子宫重量增加
4.人参须骨宝对去卵巢大鼠骨质疏松的影响
(1)骨形态计量学提示人参须骨宝可预防去卵巢大鼠骨质疏松
①胫骨上段松质骨:与去卵巢组比较,人参须骨宝低剂量组的%Tb.Ar、Tb.N均分别增加121.1%、100.0%;人参须骨宝高剂量组%Tb.Ar、Tb.N分别增加191.2%、145.5%,Tb.Sp、Oc.N均分别下降69.9%、66.5%,以上%Tb.Ar虽恢复仍低于假手术组(P<0.01)。人参须骨宝低剂量组%L.Pm、MAR、BFR/BS、BFR/TV分别减少了67.3%、21.4%、74.1%、43.4%,人参须骨宝高剂量组%L.Pm、MAR、BFR/BS分别减少了60.9%、31.5%、73.7%。人参须骨宝可部分预防去卵巢大鼠胫骨上段松质骨骨丢失,与其抑制骨吸收,降低骨转换有关。
②腰椎松质骨:与去卵巢组比较,人参须骨宝低剂量组的%Tb.Ar、Tb.Th、Tb.N均分别增加46.4%、23.4%、15.6%,Tb.Sp、Oc.N分别下降26.5%、70.9%;人参须骨宝高剂量组%Tb.Ar、Tb.N均分别增加41.7%、15.6%,Tb.Sp、Oc.N分别下降24.7%、71.2%。以上骨量的恢复均能达到假手术组水平。另外两组对动态参数影响不大。人参须骨宝能完全预防去卵巢大鼠腰椎松质骨的骨丢失,主要通过抑制的骨吸收活动来恢复骨量。
③胫骨中段皮质骨:与去卵巢组比较,人参须骨宝低剂量组Ct.Ar增加12.4%,%Ma.Ar则减少11.8%,%E-L.Pm则减少51.5%;人参须骨宝高剂量组Ct.Ar增加13.6%,%Ct.Ar、%Ma.Ar、%E-L.Pm变化不明显。人参须骨宝低剂量对去卵巢大鼠胫骨中段皮质骨丢失有较好预防作用,与其抑制内膜高转换率有关,高剂量则作用不明显。
(2)骨重量、骨钙、骨羟脯氨酸增加
①骨重量:与去卵巢组比较,人参须骨宝高、低剂量使大鼠单位体重尺骨、股骨的干重均明显增加(P<0.01&P<0.05)。
②骨成分:与去卵巢组比较,人参须骨宝高剂量能同时增加股骨Ca、Hyp含量(P<0.05)。
(3)股骨、腰椎骨密度增加
①股骨:人参须骨宝高、低剂量使股骨全段、股骨远端BMD均明显增加(P<0.01&P<0.05),但股骨近端BMD变化不大(P>0.05)。
②腰椎:人参须骨宝高、低剂量使腰椎BMD明显增加(P<0.05)。
(4)股骨、腰椎生物力学性能恢复
①股骨:人参须骨宝高、低剂量使最大载荷和弹性载荷、断裂载荷等指标均有所恢复(P<0.01&P<0.05),人参须骨宝高剂量还使刚性系数增加(P<0.01)。
②腰椎:人参须骨宝低剂量使最大载荷有所恢复(P<0.05)。
(5)人参须骨宝不影响去卵巢大鼠体重,但使肝重恢复,血脂水平下降
(6)人参须骨宝不影响去卵巢大鼠子宫重量
[结论]
1.人参须骨宝人参皂苷有效部位群Rb1的含量为22.843±0.160mg/g;Rg1含量为2.231±0.008mg/g;Re含量为13.123±0.102mg/g,其三者比例约为10:1:6。
2.4.5月龄的SD大鼠实施去卵巢手术90d后,出现高转换型骨质疏松,其中,皮质骨和松质骨骨量均丢失,同时骨钙与骨羟脯氨酸成分减少,骨生物力学性能减弱、骨密度减少,出现体重增加、血脂水平升高、子宫重量减轻等现象。
3.替勃龙0.225mg/kg/d灌胃给药可部分预防去卵巢大鼠胫骨上段和腰椎松质骨的丢失,降低骨转化率,但对胫骨中段皮质骨预防作用不明显;股骨骨生物力学性能、骨密度明显恢复,但对腰椎这方面影响不大;可抑制去卵巢大鼠所致的体重增加和血清总胆固醇升高;对子宫具有明显的刺激作用,可使肝脏重量指数增加。
4.1.66g生药/kg/d(低剂量)和5g生药/kg/d(高剂量)的人参须骨宝灌胃给药均有效防治去卵巢大鼠高转换型骨质疏松,人参须骨宝可通过抑制骨的高转化率,减少骨的丢失,从而增加松质骨、皮质骨的骨量,人参须骨宝还可改善骨微观结构,增加骨钙与骨羟脯氨酸的含量,增加骨密度,修复骨生物力学性能,保持骨质量,从而降低骨折发生的危险性;人参须骨宝对去卵巢大鼠的体重、子宫无明显影响,能降低血脂水平,使肝脏重量指数增加。高、低剂量人参须骨宝效果差异不明显。人参须骨宝与替勃龙相比在防治PMOP方面有一定优势。