不同强度跑台运动与雌激素联合作用对实验性骨质疏松大鼠骨量的影响

邹开伟,卢海川,黄春辉,吴益奇,汤 凯

(龙岩市第一医院脊柱外科,福建 龙岩 364000)

骨质疏松症多见于老年人群,也是现阶段人口老龄化背景下的常见病、多发病,且女性发病率高于男性,这与较多女性在老年后已经进入围绝经期有关[1]。结合临床文献报道,骨质疏松症是导致老年群体发生骨折而无法活动,是影响健康预期寿命的主要原因之一[2]。骨质疏松症患者相对于同龄健康人员,其不仅存在骨量下降的特点,而且骨组织微结构也存在不同程度的破坏,随着骨质疏松症的发生以及病情加重,患者可出现疼痛、脊柱变形、肢体功能活动受限等症状表现,严重影响患者的日常生活[3]。随着临床对骨质疏松症的深入研究分析,骨质疏松症患者多为女性,与自身的雌激素水平下降有关,通过补充雌激素可抑制骨丢失,延缓骨质疏松症的病情进展。部分学者在报道中指出,运动与骨形成有关,同时也与骨重建有关,所以通过适当的运动干预对骨质疏松症的预防治疗均有重要价值[4]。为进一步明确不同运动和雌激素干预在骨质疏松症治疗方面的作用,指导临床骨质疏松症疾病的防治工作,本文以大鼠为研究对象,通过动物实验模拟骨质疏松症采取不同干预措施的实际效果,分析运动配合雌激素在骨质疏松症防治方面的参考价值,相关实验内容分析如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

实验时间:2022.2—2023.2,研究对象为80只大鼠,均为清洁级雌性SD大鼠,具体由某医学实验中心提供,大鼠体重在220g～240g,将其编成1～80号,采用随机数字法将其分为8组,每组10只,分别是基础对照组、正常对照组、模型对照组、雌激素对照组、中等强度运动组、大强度运动组、中等强度+雌激素组、大强度运动+雌激素组。除基础对照组外,其余各组大鼠常规适应性饲养2周。不同组SD大鼠在体重方面差异较小,符合统计学分析中的可比性要求。

1.2 方法

针对不同分组SD大鼠采取不同的干预措施,基础对照组大鼠在开始实验时处死,并对其基础骨量参数予以测量,对其他各组大鼠采取不同的处理措施,详细如下。

正常对照组:该组大鼠实施假手术,麻醉处理,具体使用2%戊巴比妥钠,用药剂量为40mg/kg,手术入路方式为背部肋下,找到大鼠双侧卵巢,然后将其从腹腔中提出,但是不切除,然后将卵巢再次放回腹腔,对切口予以缝合处理。该组大鼠保留卵巢,同时不运动,蒸馏水灌胃处理,每周6天,每天1次,用量为0.0225mg/(kg·d)。

其余各组大鼠均建立骨质疏松大鼠模型,具体通过将大鼠的卵巢切除达到减少雌激素并发展为骨质疏松症。模型建立手术方法如下:麻醉处理,具体使用2%戊巴比妥钠,用药剂量为40mg/kg,手术入路方式为背部肋下,找到大鼠双侧卵巢,然后将其从腹腔中提出,切除卵巢,对断端予以结扎处理,对切口予以缝合处理。建立骨质疏松大鼠模型后结合不同组处理方法加以干预,其中:模型对照组去卵巢后,不运动,蒸馏水灌胃;雌激素对照组去卵巢后第三天雌激素灌胃,不运动,雌激素为己烯雌酚片,浓度、用量等与蒸馏水保持一致;中等强度运动组去卵巢后3天蒸馏水灌胃,术后第4天开始运动,初始跑速为12m/min,持续20min,隔日增加3m/min,时间增加10min,第二周运动强度达到20m/min,时间为60min,同时倾斜跑台5°,每周5天,持续8周。大强度运动组在去卵巢术后第4天开始跑台运动,初始跑速为18m/min,持续20min,隔日增加3m/min,时间增加10min,第二周运动强度达到30m/min,时间为60min,同时倾斜跑台5°,每周5天,持续8周,蒸馏水灌胃;中等强度+雌激素组同时执行雌激素使用与中等强度运动干预方案;大强度运动+雌激素组则执行大强度运动组与雌激素灌胃的干预方案与时间。

实验完成后将正常对照组、模型对照组、雌激素对照组、中等强度运动组、大强度运动组、中等强度+雌激素组、大强度运动+雌激素组大鼠处死,通过测量不同组大鼠骨组织形态完成骨量计算。本次测量主要参数有:骨小梁面积百分率、骨小梁厚度、骨小梁数目、骨小梁分离度、骨形成的标记周长百分数、骨沉积率、骨形成率、骨吸收的骨小梁面积破骨细胞数目、骨小梁周长破骨细胞数。

1.3 观察指标

观察不同实验分析中大鼠的骨量参数。本次测量主要参数有:骨小梁厚度、骨小梁数目、骨小梁面积百分率、骨形成的标记周长百分数、骨小梁分离度、骨沉积率、骨形成率、骨吸收的骨小梁面积破骨细胞数目、骨小梁周长破骨细胞数。可借助相关影像处理软件,通过在Micro CT扫描成像图上选择感兴趣区域并实施阈值分割,提取不同组织区域,获取皮质骨和松质骨(骨小梁)的各种形态学特性参数。处死大鼠后通过实际测量并按照相关计算公式得到不同参数。

1.4 统计学方法

2 结果

不同大鼠在实验完成后的骨量相关参数对比分析见表1,中等强度相对于正常对照组、基础对照组骨量较小,但是相对于模型对照组有所升高。大强度运动组与模型对照组之间较接近,大强度运动组与中等强度运动组相比骨量有所减少。运动并配合雌激素组患者较单纯雌激素使用组,不同指标升高,有统计学意义(P<0.05);运动并配合雌激素组患者较单纯运动组,较多指标出现明显升高,其中中等强度并配合雌激素可促进骨形成,大强度运动并配合雌激素则表现出骨吸收与骨形成的下降。不同干预组大鼠在骨量指标方面小于正常对照组,但是较模型对照组有升高。不同运动强度组联合雌激素使用大鼠在部分指标方面存在统计学意义(P<0.05),部分指标方面无统计学意义(P>0.05)。详见表1。

表1 不同大鼠经不同处理后的骨量参数分析

3 讨论

伴随着我国人口老龄化速度的日益加剧,骨质疏松症问题逐步得到全社会的重视。结合当前有关骨质疏松症的研究,其主要发生在老年群体中,骨质疏松症会造成患者骨强度降低,骨脆性增加,加之老年人本身生理机能退化,易发生跌倒摔伤,相应的增加骨质疏松性骨折风险,威胁患者的身心健康与生命安全[5]。从不同学者[6-8]关于骨质疏松症研究方面分析,体内性激素水平降低是引起骨质疏松症的常见原因,老年人睾丸、卵巢等性腺功能退化,雄激素、雌激素等性激素来源主要依赖于性腺,性腺退化后造成性激素整体分泌下降,并进一步影响骨形成和骨分解过程,使其原有动态平衡被打破,血钙沉积缓慢,但是血钙转变加快,进而引发骨质疏松症。同雄激素相比,血钙沉积与血钙转变更容易受到雌激素的影响,所以绝经期妇女有着更高的骨质疏松症发病风险。此外,部分文献报道认为,老年人运动量减少以及运动强度的下降也会使得骨骼所承受的应力减少,致使骨骼出现废用性的疏松[9-10]。引发骨质疏松症的原因较多,其中激素水平不足与运动量不足是关键性因素,所以在骨质疏松症治疗方面需要同时考虑激素的补充以及运动干预。

本文通过建立骨质疏松症大鼠模型,并设置相应的对照组,对模型大鼠采取不同的干预措施,包括单纯使用雌激素、单纯运动干预、不同强度运动配合雌激素干预等。综合多项数据的分析,在单纯大强度运动过程中,无法有效抑制骨量的减少,且存在加重可能,大强度运动相对于中等强度骨质疏松症大鼠,其骨量下降,荧光标记周长百分率增加,提示骨重建增加。大强度运动能够增加骨小梁厚度,分析可能是因为大强度运动会造成较高的骨沉积率[11]。通过对骨质疏松症大鼠采取运动干预并配合雌激素,同其他单一措施大鼠相比,相关骨量指标有较好的改善,证明通过运动并配合雌激素使用可预防骨丢失。运动并配合此技术使用后的大鼠骨量虽然较正常对照组小,但是比其他各组要高,说明运动并配合雌激素的使用有助于改善骨质疏松症的骨量,其中高强度运动并配合雌激素相对于中等强度运动配合雌激素,可减少骨形成和骨吸收,相应的骨重建也在减少,通过大强度运动并配合雌激素能够较好地维持骨量[12]。部分实验[13]分析中指出,骨骼对运动量的敏感性与自身雌激素水平密切相关,如果体内出现雌激素缺乏,此时中等强度运动有利,在及时补充雌激素的情况下,通过大强度运动能够增强运动的敏感性。

对本次研究结果进行分析,去卵巢后大鼠体内雌激素水平会明显下降,通过中等强度运动能够减少骨丢失,但是单纯通过运动对骨丢失的改善作用有限。虽然通过运动可改善骨丢失,但是因为雌激素下降引起的骨量丢失更严重,运动后的骨形成无法弥补骨丢失,所以整体依旧表现出骨量丢失。通过对骨质疏松症大鼠采取运动干预并配合雌激素使用,雌激素能够补充并改善体内雌激素水平不足,对卵巢切除后骨丢失有较好的抑制效果,抑制骨丢失的同时配合运动干预,在运动作用下提升骨骼承受的应力,改善骨质密度,缓解骨质疏松症[14]。雌激素使用与运动干预可发挥协同作用,更好地帮助大鼠预防骨丢失,解决骨质疏松症问题。该研究对临床骨质疏松症患者的预防、治疗有一定的参考价值。

综上所述,通过对实验性骨质疏松大鼠骨量的研究分析,通过运动与雌激素联合较单一运动、雌激素能够更好地预防骨丢失,可为临床骨质疏松症的雌激素联合运动干预提供参考。