作者：傅骞，胡素敏，周鹏，杨佳佳，李瑾，佟海英
【摘要】 目的 观察3周尾部悬吊模拟失重对大鼠不同部位骨的骨密度(BMD)的影响，并探讨中药复方对其干预作用。方法 2月龄雄性Wistar大鼠，按体重随机分为3组：空白组、模型组、中药组。中药组全程给予中药复方(含刺五加、熟地黄、牛膝、牡蛎等)水煎剂灌胃，空白组和模型组则仅给予与中药组等量、等形式的牡蛎(均以等量醋酸水解);自第2周始， 模型组和中药组均以尾部悬吊模拟失重3周。第4周末大鼠被处死后，分别测量其7个不同部位骨的BMD，其中头盖骨和第二胸椎用浮力法测量，第四腰椎、肱骨、股骨、桡尺骨和胫骨用双能X线骨密度仪测量。结果 与空白组相比，模型组头盖骨BMD显著增加(P&<0.05)，胸椎、桡尺骨、肱骨无变化(P&>0.05)，腰椎、股骨、胫骨BMD显著下降(P&<0.05，P&<0.01);与模型组比较，中药组腰椎、股骨、肱骨BMD显著提高(P&<0.05，P&<0.01)，同时胫骨BMD有提高趋势，而头盖骨、桡尺骨、胸椎无变化(P&>0.05)。结论 3周尾吊模拟失重大鼠全身BMD变化呈现特定趋势，头部BMD提高，上肢及第二胸椎BMD保持不变，第四腰椎及后肢BMD下降;中药复方对缓解失重骨质疏松、纠正失重性骨钙再分布有积极意义。
【关键词】 中药;模拟失重;骨密度;大鼠
Abstract：Objective To investigate the effect of hindlimb unloaded 3 weeks on bone mineral density of different parts in simulated weightlessness rats， and the effect of Chinese herbal prescriptions on them. Methods 2-month-old male Wistar rats were randomly pided into 3 groups：control group (CON)， hindlimb unloading group (HU)， HU+Chinese herbal prescription group (HUC). During the whole experiment (4 weeks)， HUC were given Chinese herbal prescriptions (contains Radix Acanthopanacis Senticosl， Radix Rehmanniae Praeparata， Radix Achyranthis Bidentatae， Concha Ostreae， etc)， while CON and HU were given equal measures Concha Ostreae prepared by acetic acid. After 1 week of adaption period， weightlessness was simulated by tail suspension in HU and HUC for three weeks. Rats were executed at the end of the fourth week and bone mineral density of 7 differernt parts were determined. BMD of skull bone and second thoracic vertebra were examined by buoyancy method， and fourth lumbar vertebra， humerus， femur， radio-ulna and tibia were examined by bone densitometer. Results Compared with CON， BMD of skull of HU increased significantly (P&<0.05)， meanwhile， thoracic vertebra， radio-ulna and humerus were similar (P&>0.05)， but BMD of lumbar vertebra， femur and tibia were decreased notably (P&<0.05， P&<0.01). Compared with HU， BMD of lumbar bertebra， femur and humerus of HUC increased significantly (P&<0.05)， a positive trend of tibia were shown in HUC， and BMD of skull bone， radio-ulna and thoracic vertebra were similar (P&>0.05). Conclusions The change of hindlimb unloaded 3 weeks on systemic BMD presented certain trend. BMD of skull bone increased， little change on upper limbs and second thoracic vertebra， and fourth lumbar vertebra and hind limbs reduced. Chinese herbal prescriptions had the function to relieve weightlessness osteoporosis， and had positive effect on calcium distribution with weightlessness.
Key words：Chinese herbal prescriptions;simulated weightlessness;bone mineral density;rat
失重致骨质疏松和骨钙代谢紊乱是当前航天医学领域面临的重要课题之一。航天的适应过程是多系统共同参与的局部和整体的调节过程，因此，在防治中应该进行全方位的整体考虑。本课题组通过对失重引起的骨丢失进行整体辨证分析，确立了以培补肾脾、养骨荣髓、益气和血为大法的中药复方。通过本实验考察尾悬吊3周时大鼠不同部位骨的骨密度(BMD)改变情况，同时也考察中药复方对模拟失重大鼠不同部位骨的BMD的影响。
1 实验材料
1.1 动物
Wistar大鼠21只，雄性，2月龄，体重180～200 g，北京维通利华公司提供，合格证号：SCXK(京)200-0003。
1.2 药物
由熟地黄、牛膝、牡蛎等按一定剂量配比组成，经北京中医药大学基础医学院方药系鉴定;牡蛎制成醋酸水解液，其余药物以传统工艺煎煮提取，制成0.704 g原药材/mL的供试药液。
1.3 仪器
双能X线骨密度仪Lunar-DXA IQ，美国LUNAR公司;微量移液器。
2 实验方法
2.1 分组及造模
将Wistar大鼠按体重通过随机区组设计分为空白组、模型组、中药组，每组7只。悬吊笼单笼饲养，饲养室温度(25±1)℃，相对湿度(60±10)%，自由饮食，实验周期为4周。第1周中药组进行预防性给药，空白组和模型组则仅给予与中药组等量、等形式的牡蛎(均以等量醋酸水解)。第2周开始采用陈氏[1]的方法将模型组、中药组大鼠尾部悬挂于悬吊笼横梁，使躯干与地面成30°角。大鼠前肢可自由活动，获取水和食物。身体可以360°自由旋转。每日灌胃1次，第4周末将大鼠处死取材。
2.2 指标测定
2.2.1 头盖骨骨密度测定 取完整头盖骨(两片顶骨，一片枕骨)，剔净附着的其他组织，110°C烘干;浮力法(排水法)测头盖骨BMD。
2.2.2 脊椎骨密度测定 取第二胸椎，用浮力法测量BMD(同上);取第四腰椎，剔净表面组织，应用双能X线骨密度仪作骨横越扫描(小动物应用模式)，荧光屏显示测量图像，自动打印测量结果。BMD=(1-中药组丢失量)/模型组丢失量×100%。
2.2.3 四肢骨密度测定 同第四腰椎的测定。
3 统计学方法
以上指标均采用—x±s表示，正态检验后，使用SAS8.0的方差分析进行检验。
4 结果
(见表1～表3)表1 中药复方对模拟失重大鼠头盖骨BMD的影响注：与空白组比较，*P&<0.05，**P&<0.01;与模型组比较，△P&<0.05，△△P&<0.01(下同)表2 中药复方对模拟失重大鼠第二胸椎、第四腰椎BMD的影响表3 中药复方对模拟失重大鼠四肢BMD的影响
5 讨论
BMD是体现骨质量的一个重要标志，反映骨代谢状况，是预测骨折危险性的重要依据。本实验通过对模拟失重大鼠头盖骨、胸椎、腰椎和四肢BMD的测定，以期观察尾部悬吊3周引起的大鼠不同部位骨的骨密度变化，以及培补肾脾、养骨荣髓、益气和血的中药复方对其的影响。
经过3周尾部悬吊，大鼠头盖骨BMD显著增加;第二胸椎、肱骨、桡尺骨BMD未出现明显变化;而第四腰椎、股骨、胫骨BMD均显著下降，其中股骨降幅最大，约为13.5%，腰椎、胫骨降幅亦达9%。本实验所得各部位BMD变化情况与国内外一些类似研究的结果比较一致。Patrick[2]进行了大鼠尾吊28 d的模拟失重实验，发现大鼠后肢股骨、胫骨骨量下降，股骨降幅最大，为11%，而头部下颌骨显著上升;Vico[3]和Brenda[4]等对6月龄大鼠悬吊14 d和28 d发现腰椎、股骨、胫骨BMD显著下降，肱骨均没有变化;日本有研究人员对两月龄Wistar大鼠进行尾吊14 d模拟失重实验，结果显示股骨BMD下降明显，幅度为13.6%[5]，这与本次实验股骨BMD的降幅极为吻合，且所用动物品系、年龄基本一致。从国内外相关实验来看，一些存在差异的检测结果出现在上肢及头部骨骼中。如上述Patrick[2]进行的模拟失重试验中肱骨与下颌骨骨量均上升，而Vico[3]的研究则显示肱骨和颅骨BMD没有变化。由此可见，未去负荷的上肢骨及头部骨BMD则常因实验条件不同而使变化趋势产生差异，这些差异的产生与大鼠的鼠龄、品系、悬吊时间、甚至悬吊角度等密切相关。而去负荷的股骨、胫骨等BMD下降明显，且下降的趋势确切。这一现象主要与应力变化有关。早在1892年，Wolff就提出了骨的适应性原理，认为应力影响骨骼结构的形成与变化。大鼠尾部悬吊时，股骨、胫骨、椎骨等部位的骨骼载重负荷消失或减少，导致破骨细胞功能增强和成骨细胞功能减弱，从而引起骨结构和骨量的变化。同时，由于肌肉活动减少引起肌萎缩，对骨的刺激减少，也使骨的转换呈负平衡。此外，失重或模拟失重引起的骨摄钙能力的下降[6]、钙调节激素的失衡[7]、骨骼钙化环境改变、骨血流灌注情况变化[8]等都是引起去负荷骨BMD降低的原因。如研究发现，大鼠尾部悬吊后28 d，股骨、胫骨血流变下降11%和6%，而头骨、肱骨、锁骨等均有不同程度的短期提高[2]。总之，本次实验结果与国内外类似实验所示结果大体一致，证明尾吊模拟失重模型复制成功，并成功描述了2月龄Wistar大鼠在尾吊3周模拟失重下全身不同部位骨BMD的变化特点。
本实验所采用的中药复方以滋补肝肾、健脾行气、活血通络、强筋壮骨为大法，组方以温补为主，以刺五加、补骨脂为君，合理配伍其他中药，以达先后天俱补、阴阳气血平调之效。前期实验已证实该方可缓解失重状态下骨钙代谢紊乱，有促进骨形成，抑制骨吸收作用，能减弱溶骨过程从而促进骨矿盐的沉积和矿化，抑制肌肉萎缩等[9-11]。本次实验显示，中药复方可显著提高悬尾大鼠股骨、腰椎BMD，同时有增加胫骨BMD的趋势，说明该方有缓解去负荷骨BMD下降的作用。实验显示，其对腰椎BMD的干预效果优于对股骨BMD;同时，中药复方对头盖骨、胸椎、桡尺骨均无明显影响，但提高了大鼠肱骨BMD。这与本课题组前期实验观察结果有所不同，其原因有待进一步实验观察及分析。
从结果中看到，即便补充了与中药组等量的牡蛎钙，模型组去负荷骨BMD仍然丢失严重，而给予中药复方的BMD丢失得到明显缓解。提示单纯补钙不能有效缓解模拟失重造成的BMD丢失，而中药复方在提高去负荷骨BMD方面产生了积极效果。
综上所述，3周尾吊模拟失重大鼠全身BMD变化呈现特定趋势，头部BMD提高，上肢及第二胸椎BMD保持不变，第四腰椎及后肢BMD下降;中药复方对缓解失重骨质疏松、纠正失重性骨钙再分布有积极意义。
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