藏酋猴与人类腰椎椎体骨密度对比研究

牟彦郦，宗孝容，张宇航，雍刘军

(1.成都医学院2017级临床医学本科，四川 成都 610500；2.成都医学院人体解剖与组织胚胎学教研室/发育与再生四川省重点实验室，四川 成都 610500)

藏酋猴属于灵长目，猴科，猕猴属[1]，为中国特有非人灵长类杂食性哺乳动物，其在灵长类的进化轨迹上与人类的关系仅次于类人猿，在形态结构、生理、代谢功能和生物学等方面与人类高度相似[2-3]，是一种潜在的、极具生物医学研究价值的非人灵长类动物[4]。藏酋猴主要以槐树、狗枣子等植物为食[5]，喜欢在地面活动，在崖壁缝隙、树枝间等阳光充裕的地方穿梭跳跃，这种肌肉收缩及舒张运动的机械负荷，使其生长期骨钙盐量增加[4-6]，可作为骨形态、结构及力学研究的理想实验对象。

骨质疾病是一个发病率高、涉及人群广、致病危险因素复杂、后果严重的普遍存在的健康问题[7]。骨质疾病的发生与骨密度密切相关[8-9]，骨密度是机体某一部位组织中标准骨面积内的矿物质含量[10]，受饮食习惯、生活方式、运动强度、遗传、地域等多种因素的影响[11]。人类腰椎椎体富含骨松质，导致骨质病变多发，尤其是骨质增生和骨质疏松，故腰椎椎体成为测量骨密度的常用部位[12]。本课题组在研究中发现，藏酋猴腰椎富含较厚骨密质，未发现人类常见病变，可作为人类腰椎椎体疾病研究的理想动物模型，具有巨大的研究价值。

目前对藏酋猴社会关系与行为的研究甚多，但对其椎体骨密度的研究较少。本研究通过观察藏酋猴与人类腰椎椎体的骨密质和骨松质，测量并比较骨密度数值，探讨两者腰椎椎体骨密度的差异、相关性及差异形成的原因，以期为人类腰椎骨质病变的研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

选取10～15岁健康成年藏酋猴腰椎椎体标本6具，其中雄、雌各3具，由四川省医学科学院动物研究所提供；选择40～60岁(与藏酋猴年龄相当，藏酋猴1岁相当于人类3～4岁)健康成人腰椎椎体标本12具，其中男、女各6具，由成都医学院人体解剖实验室提供。藏酋猴腰椎有7节，人类腰椎有5节，藏酋猴的第6、7腰椎相当于人类的第1、2骶椎，为与人类腰椎相对应，藏酋猴与人类均选用L1～L5进行研究。由于藏酋猴标本数量限制，本研究对象不区分性别。

1.2 实验方法

将6具健康成年藏酋猴及12具健康成年人的腰椎椎体标本以4%多聚甲醛灌注固定2周后，解剖分离腰椎椎体，并行正中冠状切、矢状切和水平切。用手术显微镜(XT-X-4A)观察各切面骨松质、骨密质的分布和骨小梁的排列；数显游标卡尺(单位：mm，精确度：0.01)测量各切面骨松质及骨密质厚度；并采用高精度电子密度计(型号：DK-300A，精度：0.001 g/cm3)，通过其溶液补偿功能，以硅油为介质测量各腰椎椎体骨密度。

1.3 统计学方法

采用SPSS 21.0统计软件处理数据。藏酋猴与人类各腰椎椎体骨密度采用独立样本t检验，P<0.05为差异有统计学意义。藏酋猴与人类腰椎椎体骨密度采取Pearson相关性分析(P<0.01，r∈[-1,1])，P<0.01说明两变量存在显著相关关系。

2 结果

2.1 藏酋猴腰椎各切面观察

藏酋猴腰椎椎体各切面骨松质所占面积均大于骨密质。正中冠状面骨松质周围为一层较厚的骨密质，骨小梁较厚且排列紧密、方向杂乱，骨松质的腔隙在中部较大，边缘较小且密集(图1a)。正中矢状面骨松质表面有一层较薄的骨密质，骨松质中骨小梁排列方向较为一致，中部骨小梁数量较周围更少，排列更疏松，骨松质中部的腔隙较大，边缘的腔隙较小且密集(图1b)。正中水平面骨松质周围为一层极厚的骨密质，骨松质中骨小梁较厚且分布较均匀，排列方向杂乱，骨松质的腔隙普遍较小且密集，周围骨密质厚度不均匀，腹侧骨密质最薄、背侧骨密质较厚(图1c)。

a:冠状切面观;b:矢状切面观;c:水平切面观 A:骨密质；B:骨松质；箭头:骨小梁

2.2 人类腰椎各切面观察

人类腰椎椎体3个切面均以骨松质为主，周边附着一层极薄的骨密质。正中冠状面骨小梁排列较为规则，以纵向为主，骨松质的腔隙在中部较大，边缘较小且密集(图2a)。正中矢状面骨小梁分布均匀，排列规律，水平中部以纵向为主，腔隙较大，排列疏松，边缘以横向为主，排列较中部密集(图2b)。正中水平面骨小梁呈放射状不规则分布，排列逐渐疏松，骨松质的腔隙普遍较大且疏松，周围骨密质厚度不均匀，腹侧骨密质最薄、背侧骨密质较厚(图2c)。

a:冠状切面观;b:矢状切面观;c:水平切面观 A:骨密质；B:骨松质；箭头:骨小梁

2.3 藏酋猴和人类骨密度比较

藏酋猴腰椎正位L1～L5骨密度范围为0.69～0.92 g/cm3，呈逐渐下降趋势，中位数为0.81 g/cm3，均数为0.78 g/cm3，方差为0.050，标准误为0.019，波动范围较小；其腰椎骨密度最大值为L1的(0.89±0.03)g/cm3，最小值为L5的(0.71±0.03)g/cm3。人类腰椎正位L1～L5骨密度范围为0.61～0.81 g/cm3，呈逐渐上升趋势，中位数为0.71 g/cm3，均数为0.66 g/cm3，方差为0.001，标准误为0.008，波动范围较小；其腰椎椎体骨密度最大值为L4的(0.70±0.02)g/cm3，最小值为L1的(0.62±0.01)g/cm3。其中两者L1骨密度差异最大，为(0.31±0.02)g/cm3，L4差异最小，为(0.05±0.01)g/cm3，且藏酋猴的波动范围较人类大，在一定程度上说明藏酋猴腰椎椎体骨密度大于人类。

对藏酋猴和人类L1～L5椎体骨密度分别进行t检验，藏酋猴L1～L3椎体骨密度与人类比较，差异均具有统计学意义(P<0.05)；藏酋猴L4、L5椎体骨密度与人类比较，差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。Pearson相关性分析表明，藏酋猴腰椎椎体骨密度与人类呈显著负相关(r=-0.963，P<0.01)。

表1 藏酋猴与人类L1～L5椎体骨密度(g/cm3)

3 讨论

本研究中藏酋猴腰椎各切面骨松质所占面积均大于骨密质，周围附着一层较厚的骨密质，这可能与其饮食结构有关。藏酋猴以植物性食物为主，宋蔚[13]的研究表明，植物性食物中含有大量维生素D和植物雌二醇，其中维生素D可促进骨密度的增加，植物雌二醇则是天然的植物化合物，有微弱的雌激素作用，可预防骨质流失。藏酋猴独特的腰椎骨质分布还可能和生活环境有关，其活动位点海拔最低1 120 m，最高2 240 m，主要集中在1 300～1 500 m及1 500～2 000 m 2个高海拔段范围内[5]。随着海拔的升高，光照需要穿过的距离缩短，受大气削弱量也减少，因此光照强度增强[14]，这种特殊的生活环境，使藏酋猴能够获得充足的光照，合成大量维生素D3[15]，利于骨量的维持，形成紧密排列的骨质。藏酋猴腰椎各切面骨小梁的排列与其运动方式有着一定的相关性[16]。藏酋猴善于穿梭跳跃式冲击负荷运动，这种长时间的肌肉收缩及舒张运动促使其生长期骨钙盐量增加，可抑制破骨细胞骨吸收[17]，减少骨质的损失，使得骨小梁较厚、排列紧密，骨松质的腔隙普遍较小且密集。又因藏酋猴可直立行走，椎体受力方向多变，导致骨小梁在正中冠状面、水平面方向杂乱，正中矢状面排列较为一致。

人类骨密度与性别、年龄(女性绝经年限)存在一定的相关性[18]，但经定量CT测量腰椎椎体骨密度显示，骨密度受性别、年龄、BMI等的影响较小[12]，故本研究不对性别、年龄、BMI等因素进行分析。本研究结果显示，人类腰椎各切面均以骨松质为主，周边附着一层极薄的骨密质。这可能与人类以肉食为主的饮食习惯[19]以及运动频率较小、运动量不足、运动形式单一的生活方式有关。肉制品会产生酸性物质[13]，破坏机体的酸碱平衡，故造成其骨含量降低，骨密质含量较少。人类以直立行走和端坐的运动方式为主，其受力主要集中在纵轴方向，从而使得正中冠状面、矢状面骨小梁分布均匀、排列规则，以纵向为主；而四肢着地的运动形式在人类运动方式中少见，造成正中水平面骨小梁呈放射状不规则分布。

藏酋猴腰椎椎体骨密度普遍大于人类，可能与其跳跃式冲击负荷运动有关。藏酋猴以四肢着地的运动为主，脊柱类似于杠杆，同时又受腹腔内容物牵拉作用的影响[20]，受力主要集中于脊柱的L1背侧，向下至L5受力逐渐减小，使得腹侧骨密质最薄、背侧骨密质较厚，骨密度呈逐渐下降趋势，是藏酋猴与人类腰椎椎体骨密度呈显著负相关的原因之一。此外，人类直立行走和端坐的运动方式，使得L1～L5椎体受力逐渐增大，是藏酋猴与人类腰椎椎体骨密度呈显著负相关的另一原因。

人类骨质疾病的发生与骨密度存在密切相关性[7-8]，骨密度与饮食习惯、运动方式和运动强度存在一定的相关性，科学合理饮食和运动能够有效提高骨密度[6,13]。宋蔚[13]建议，食用富含植物雌二醇的弱碱性食物，如谷物、水果、蔬菜，减少肉制品的摄入，可降低骨质流失，维持骨量，预防骨质疏松[13]。适当地丰富运动形式，保持一定的运动量，可抑制骨吸收和骨重建反应，提高骨量峰值[21]，从而增加骨密度。因此，植物性食物和适当的运动，可增加骨密度，抑制骨质疏松等病变的发生。

综上所述，藏酋猴腰椎椎体骨质排列较人类更加紧密，骨密质远厚于人类，其骨密度普遍大于人类，与两者饮食结构、生活方式及生活环境有关。