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[目的]
采用高脂饲养及大剂量维生素D3损伤血管建立大鼠动脉粥样硬化并发骨质疏松模型,通过观察大鼠动脉的血脂变化,血管病理变化、骨形态学变化、骨无机物和有机物含量检测、骨生物力学检测及骨密度检测等手段,观察动脉粥样硬化并发骨质疏松的模型特点,探讨其发生机制。研究同时,还通过该动物模型,观察功能红曲制剂对动脉硬化与骨质疏松的防治作用,与血脂康和淫羊藿进行对照比较,探讨药物的干扰作用并探讨大鼠抗动脉粥样硬化并发骨质疏松的作用机制。
[方法]
1长期高脂+大剂量维生素D3致大鼠动脉粥样硬化并发骨质疏松实验模型的探讨选取3月龄SPF级雄性SD大鼠20只,体重(252.8±16.7)g,随机分为2组,对照组(Cont,10只):实验开始时蒸馏水5ml·kg-1·d-1灌胃;模型组(V.H,10只):实验开始时以高脂乳剂(5%胆固醇、1%胆酸钠、0.5%丙基硫氧嘧啶)5ml·kg-1·d-1灌胃,连续38d,停用高脂乳剂,用常规饲料饲养2w后,再用维生素D3(1×106U·kg-1·d-1)连续灌胃3d,5d后,再用高脂乳剂灌胃,连续28d。各组大鼠饲养条件相同,平均每6d记录一次体重情况,实验为期88d(含观察期)。
所有动物实验结束前第14d、13d各行颈部皮下注射盐酸四环素(37.5mg/kg),作为第1次荧光标记,在实验结束前第4d、3d各行颈部皮下注射钙黄绿素(10mg/kg)作为第2次荧光标记,以在骨表面形成绿色双荧光标志,两次荧光标记间隔时间为10d。实验第29d,第39d经大鼠眼眶静脉丛取血动态监测血脂水平,实验结束时,大鼠心脏取血处死,分离血清作生化指标(总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、钙、磷)测定;取胸主动脉,石蜡包埋,连续切片,HE染色进行形态学分析;分离右胫骨进行骨组织形态计量学测定;分离右股骨作骨密度测定、骨成份(骨钙、磷、以及羟脯氨酸)测定、生物力学三点弯曲试验。
2功能红曲制剂对动脉粥样硬化与骨质疏松防治作用的研究选取3月龄SPF级雄性SD大鼠62只,体重(251.8±18.3)g,随机分为7组,基础对照组(BAS,6只)实验0天;对照组(Cont,10只):实验开始时蒸馏水5ml·kg-1·d-1灌胃;模型组(V.H,10只)、模型+血脂康组(V.H+XZK,9只)、模型+功能红曲制剂组(V.H+RK,9只)、模型+淫羊藿组(V.H+Epi.,9只)、模型+功能红曲制剂+淫羊藿组(V.H+R.E,9只),从实验开始时以高脂乳剂(5%胆固醇、1%胆酸钠、0.5%丙基硫氧嘧啶)5ml·kg-1·d-1灌胃,连续38d。停用高脂乳剂,用常规饲料饲养2w后,再用维生素D3(1×106U·kg-1·d-1)连续灌胃3d,观察5d后,再用高脂乳剂灌胃,连续28d在灌胃高脂乳剂后间隔3h以上再分别给予蒸馏水(5ml·kg-1·d-1)、血脂康颗粒混悬液(107mg·kg-1·d-1)、红曲制剂混悬液(5ml·kg-1·d-1)、淫羊藿混悬液(5g·kg-1·d-1)、功能红曲制剂+淫羊藿混悬液(5ml·kg-1·d-1)。各组大鼠饲养条件相同,平均每6d记录一次体重情况,实验为期88d(含观察期)。
所有动物实验结束前第14d、13d各行颈部皮下注射盐酸四环素(37.5mg/kg),作为第1次荧光标记,在实验结束前第4d、3d各行颈部皮下注射钙黄绿素(10mg/kg)作为第2次荧光标记,以在骨表面形成黄色、绿色双荧光标志,两次荧光标记间隔时间为10d。实验结束时,大鼠心脏取血处死,分离血清作生化指标(总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、钙、磷)测定;取胸主动脉,石蜡包埋,连续切片,HE染色、von Kossa染色进行形态学分析;分离右胫骨进行骨组织形态计量学测定;分离右股骨作骨密度测定、骨成份(骨钙、磷、以及羟脯氨酸)测定、生物力学三点弯曲试验。
[结果]
1.长期高脂+大剂量维生素D3(V.H)可致雄性大鼠产生动脉粥样硬化并发骨质疏松(1)高脂喂食可使模型组大鼠体重增幅加大,并明显超过对照组(Cont)(P<0.01),在连续3d给予超生理剂量的维生素D3注射液灌胃后,大鼠体重急剧下降,并表现为食欲不振,精神萎靡等状态,此时对照组(Cont)组体重高于模型组(V.H)组大鼠(P<0.01),继续给予高脂喂食后,大鼠体重开始回升并重新超过对照组(Cont)组,但无统计学意义。
(2)与对照组(Cont)相比,实验过程中动态监测血清生化指标发现,模型组(V.H)在实验第29d,V.H组TC上升(P<0.01);实验第39d,V.H组TC、LDL-c均上升(P<0.01),H/T、H/L均降低(P<0.01);实验结束时,V.H组TC、LDL-c升高(P<0.01),H/T、H/L降低(P<0.01),钙含量升高(P<0.01)。
(3)与对照组(Cont)相比,模型组(V.H)胸主动脉管壁管腔明显呈不规则状且增大,内皮的完整性遭破坏,中膜明显萎缩,弹性纤维层结构不清,排列疏松,延展性降低,内外壁轮廓凹凸不平或残缺不整,粥样硬化斑块内钙化明显。
(4)与对照组(Cont)相比,模型组(V.H)组大鼠的骨组织变化表现有,大鼠胫骨上段松质骨骨小梁间隔增宽,分布松散。分布面积减小(P<0.01),骨小梁数目减少(P<0.01),骨形成率(BFR/TV、BFR/BS)下降(P<0.01)。股骨骨矿盐含量下降(P<0.01),股骨全骨密度下降(P<0.01),生物力学参数:最大载荷及断裂载荷均显著下降(P<0.05)。
2功能红曲制剂和血脂康对动脉粥样硬化防治作用的研究(1)功能红曲制剂对动脉粥样硬化的防治作用①血脂检测显示,与模型组(V.H)相比,功能红曲制剂使血清TC、TG、LDL-c明显降低(P<0.01),而对HDL-c有明显升高作用(P<0.01),H/T、H/L也升高(P<0.01),同时还可显著降低血清Ca、P含量(P<0.01)。
②大鼠动脉形态学显示,与模型组(V.H)相比,功能红曲制剂组(V.H+RK)内、中、外膜结构尚算完整,无大片的钙化斑块沉积,但弹力纤维疏松,延展性降低,部分断裂。
(2)血脂康对动脉粥样硬化的防治作用①血脂检测显示,与模型组(V.H)相比,血脂康使血清TC、LDL-c明显降低(P<0.01),对HDL-c升高作用不明显,但H/T、H/L显著升高(P<0.01),同时还可显著降低血清P含量(P<0.01),对血清钙含量影响不大。
②大鼠动脉形态学显示,与模型组(V.H)相比,血脂康(V.H+XZK)内、外膜结构尚算完整,中膜层次分明,但弹力纤维疏松,结构清晰,延展性降低,无大片的钙化斑块沉积,但弹力纤维疏松,延展性降低。
(3)红曲与血脂康对动脉粥样硬化的防治作用比较①血脂检测显示,与血脂康组(V.H+XZK)相比,功能红曲制剂使血清LDL-c明显降低(P<0.01),对HDL-c、H/T值有明显升高作用(P<0.05)。
②大鼠动脉形态学显示,与血脂康组(V.H+XZK)相比,功能红曲制剂组(V.H+RK)中膜结构更加完整,钙化斑较小。
3功能红曲制剂和淫羊藿对骨质疏松防治作用的研究(1)功能红曲制剂对骨质疏松的防治作用功能红曲制剂组(V.H+RK)与模型组相比,骨小梁分布面积增大(P<0.01),骨小梁面积百分数、骨小梁厚度、荧光周长百分数均明显增加(P<0.01),骨形成率BFR/TV、BFR/BS均升高(P<0.05)。骨钙含量变化不大。功能红曲制剂使最大挠度降低(P<0.05)、最大载荷、断裂载荷、刚度系数明显增高(P<0.05)。
(2)淫羊藿对骨质疏松的防治作用淫羊藿(V.H+Epi.)组与模型组相比,骨小梁结构连续而细密,骨小梁面积百分数、骨小梁数目、荧光周长百分数均显著增加(P<0.01),而骨小梁分离度明显降低(P<0.01),骨矿化沉积率、骨形成率(BFR/TV、BFR/BV、BFR/BS)也明显升高(P<0.05)。淫羊藿还可以使弹性载荷、弹性模量升高(P<0.05),最大挠度降低(P<0.05),增加骨钙含量(P<0.05),提高腰椎骨密度(P<0.01)。
(3)功能红曲制剂+淫羊藿混悬液对骨质疏松的防治作用功能红曲制剂+淫羊藿混悬液(V.H+R.E)组与模型组相比,骨小梁结构比较连续而粗密,骨小梁面积百分数、骨小梁厚度、均升高(P<0.01),骨小梁分离度降低(P<0.05),荧光周长百分数、骨矿化沉积率、骨形成率(BFR/TV)增加(P<0.05)。红曲制剂+淫羊藿混悬液可以降低最大挠度、断裂挠度(P<0.05),提高骨钙、骨镁以及骨羟脯氨酸含量(P<0.05)。
(4)功能红曲制剂与淫羊藿对骨质疏松的防治作用比较功能红曲制剂组与淫羊藿(V.H+Epi.)组相比,功能红曲制剂组骨小梁面积百分数、骨小梁数目、腰椎骨密度均降低(P<0.05),骨小梁分离度升高(P<0.05)。
[结论]
1.长期高脂饮食加上大剂量维生素D3(V.H)造成血管壁损伤,可导致大鼠血脂代谢异常、动脉粥样硬化,并可引起骨质疏松。
2.功能红曲制剂能有效预防V.H导致大鼠动脉粥样硬化并发骨质疏松,其作用表现在:改善血脂紊乱,降低血钙,减少粥样硬化斑块内钙化的发生,增加骨量,改善骨质量。在预防动脉粥样硬化方面与血脂康相当,对抗骨质疏松作用方面没有单用淫羊藿及功能红曲制剂+淫羊藿混悬液效果好。