维生素K1对老年大鼠骨质疏松性骨折的影响及机制

李长林 李春江

(河北医科大学附属唐山工人医院创伤外科，河北 唐山 063000)

骨质疏松的特征为皮质骨变薄、多孔，松质骨骨小梁数量减少、变细、断裂，骨量减少，骨脆性增加、骨强度下降，容易发生骨折。随着人口老龄化，骨质疏松发生率逐年升高〔1,2〕。骨质疏松的危险因素包括性别、年龄、遗传易感性、运动、生活习惯、营养等。营养因素包括蛋白质、维生素D、镁、钙等，其中维生素K也有预防和治疗骨质疏松的作用，维生素K能够促进骨钙素羧化，调节骨代谢，和维生素D共同作用增加骨密度(BMD)，降低骨质疏松性骨折的发生率，促进骨质疏松性骨折愈合〔3,4〕。本文分析维生素K1对老年大鼠骨质疏松性骨折的影响及可能机制。

1 材料与方法

1.1实验动物 12月龄、雄性、清洁级、体质量390～420 g的SD大鼠12只，22月龄、雄性、清洁级、体质量530～560 g的SD大鼠64只，购自中国医学科学院医学实验动物研究所，许可证号：SYXK(京)2014-0030。

1.2方法

1.2.1老年骨质疏松模型建立 随机抽取22月龄大鼠和12月龄的雄性大鼠各12只，采用双能X线吸收仪对各只大鼠的BMD进行测量，两组大鼠BMD均数进行比较，12月龄大鼠BMD为(0.163±0.004)g/cm2，22月龄大鼠BMD为(0.192±0.005)g/cm2，22月龄大鼠全身BMD明显减少(t=16.363,P=0.000)，验证22月龄大鼠为老年骨质疏松模型。

1.2.2建立骨折内固定模型 将大鼠麻醉成功后，无菌消毒，切开右侧大腿外侧皮肤、皮下组织、筋膜等，暴露股骨中段，线锯制造股骨中段横行骨折，将直径1.5 mm克氏针从骨折端钻入远端，穿出股骨髁，复位骨折，从近折端打入克氏针，截断多余克氏针，缝合切口。术后死亡6只大鼠，均予以补充。

1.2.3大鼠分组和处理 将64只22月龄老年大鼠随机分为维生素K1组和对照组，每组32只。维生素K1组大鼠每天腹腔注射维生素K1(15 mg/kg)，共3 d；对照组大鼠每天腹腔注射等量生理盐水。

1.2.4标本采集 分别于骨折术后1、3、7、12 w，每组取8只大鼠，麻醉成功后，打开胸腔，左心室采血4 ml用于血清学检查；心脏采血后处死大鼠，取右侧股骨，拔除克氏针，取长1 cm以骨折处为中心的股骨段，用于BMD测定和苏木素-伊红(HE)染色；取左侧下肢，去除软组织，用于BMD测定。

1.2.5骨痂HE染色 将右侧股骨骨折端加入多聚甲醛固定24 h，加入脱钙液脱钙，每周更换脱钙液，共5 w，然后进行常规HE染色。

1.2.6左侧股骨和右侧骨痂BMD测定 采用双能X线吸收仪扫描测定。

1.2.7血清碱性磷酸酶(ALP)测定 将个时间段采集的血液离心(2 500 r/min)，留取血清，采用ALP测定试剂盒进行测定。

1.2.8血清钙磷乘积测定 血清钙采用甲基百里香酚蓝比色法进行测定；血清磷采用孔雀绿直接显色法测定，计算钙磷乘积。

1.3统计学方法 采用SPSS20.0统计学分析软件对数据的组间比较进行t检验。

2 结 果

2.1维生素K1组和对照组BMD比较 术后1 w，维生素K1组左侧股骨和右侧骨痂BMD与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)；术后3、7、12 w，维生素K1组左侧股骨和右侧骨痂BMD均明显高于对照组，差异均有统计学意义(均P<0.05)。见表1。

表1 维生素K1组和对照组左侧股骨BMD和右侧骨痂

2.2维生素K1组和对照组大鼠骨痂HE染色 术后1 w时，维生素K1组和对照组骨折断端均可见新生肉芽组织，间充质细胞较多，有毛细血管长入；术后3 w时，两组骨折端有软骨岛出现，肉芽组织机化，维生素K1组的软骨岛面积较大；术后7 w，对照组骨小梁细少，有较多肥大软骨细胞，维生素K1组骨小梁粗大，肥大的软骨细胞较少，骨小梁间毛细血管比较丰富；术后12 w时，对照组骨痂不成熟，维生素K1组骨折部位见板层骨形成，见坚强的骨性连接。

2.3维生素K1组和对照组大鼠血清ALP水平 维生素K1组术后1、3、7、12 w血清ALP水平均高于对照组(P<0.05)。见表2。

表2 维生素K1组和对照组血清ALP水平金氏单位/100 μl)

2.4维生素K1组和对照组大鼠血清钙磷乘积 维生素K1组大鼠术后1、3、7、12 w血清钙磷乘积均高于对照组(P<0.05)。见表3。

表3 维生素K1组和对照组大鼠血清钙磷乘积

3 讨 论

骨质疏松性骨折是骨质疏松最严重的并发症，因骨质疏松患者的骨强度下降，在遭受轻微创伤时可引起骨折的发生，最常见的为骨质疏松引起的椎体骨折。椎体骨折的症状为腰背部疼痛，这种疼痛有时并不明显，因此患者不会到医院就诊，多个椎体的压缩性骨折可引起身高下降、脊柱变形，老年人平衡能力差，肌力下降，容易摔倒，加上老年人骨质疏松，摔倒时常引起桡骨远端和髋部骨折，髋部骨折对患者的危害比较大，骨折后长期卧床可引起一系列并发症〔5,6〕。骨愈合是骨缺损或骨折的修复过程，实质为骨损伤的再生过程，骨愈合的过程比较复杂，由破骨细胞、成骨细胞和其他细胞参与。骨形成的过程包括细胞增殖、细胞分化、趋化作用等。维生素K在自然界广泛存在，在动物肝脏中含量高，维生素K经典的作用为参与凝血功能，除此之外，维生素K和骨质疏松的关系也比较密切，能够预防和治疗骨质疏松〔7～10〕，对骨质疏松性骨折愈合有促进作用。维生素K能够调节骨代谢，抑制骨吸收，促进骨形成，增加BMD，提高骨量，降低骨质疏松性骨折的发生，促进骨折的愈合〔11～13〕。本研究也表明维生素K1能够促进骨质疏松性骨折的愈合。

ALP主要来源于肝脏组织和骨组织，能够分解有机磷酸化合物产生无机磷酸盐离子，促使钙离子和无机磷酸盐离子结合形成磷酸钙，磷酸钙在骨组织中沉淀〔14,15〕；血清中钙磷以离子形式存在，两者相互作用，钙盐在骨中沉积发挥成骨作用，骨中钙盐溶解则发挥溶骨作用，成骨和溶骨的正常进行对维持血液中钙磷含量具有重要作用，血液中钙磷含量对骨钙化和溶解又产生影响，血清中钙磷乘积维持一定水平，当钙磷乘积升高时钙盐沉积，有利于骨折愈合〔16,17〕。本研究表明维生素K1治疗能够提高骨质疏松性骨折大鼠血清中ALP和钙磷乘积，维生素K1促进骨质疏松性骨折愈合可能和维生素K1能够提高血清ALP和钙磷乘积水平有关。ALP水平变化预示骨折区细胞的增殖及骨折愈合的演进情况；ALP不仅对骨基质矿物化发挥作用，也参与成骨的诱导作用；成骨细胞分泌的ALP释放到血液中使血液ALP水平升高，血清ALP水平是骨重建活跃性变化的指标，是骨折愈合的观察指标。维生素K1可能通过增强成骨活动，提高血清ALP水平，升高血清钙磷乘积促进钙磷沉积，从而促进骨质疏松性骨折的愈合。

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