应力环境与重组人生长激素对骨质疏松下颌骨最大载荷的影响

　　　　作者：胡亚军，李晓红，郭三萍，肖卓，唐成芳

【摘要】 　　目的 观察不同应力环境对骨质疏松下颌骨最大载荷的影响及补充生长激素对其变化的影响。方法 通过去除SD大鼠双侧卵巢，拔除单侧上颌磨牙，建立骨质疏松下颌骨高、低应力环境的动物模型，用三点弯曲法检测下颌骨最大载荷的变化。结果 去势后大鼠下颌骨最大载荷显著降低(P<0.01)。生长激素组双侧下颌骨最大载荷均显著高于骨质疏松组(P<0.01)。骨质疏松组下颌骨最大载荷低应力侧显著低于高应力侧(P<0.01)，假手术组及生长激素组拔牙4周后双侧无明显差异，仅拔牙8周后差异有统计学意义(P<0.05)。结论 低应力环境加速骨吸收，促进下颌骨骨强度的下降。补充生长激素则可阻止低应力环境下骨质疏松大鼠颌骨骨强度的下降，抑制骨吸收。

【关键词】 骨质疏松；生长激素；应力；最大载荷

　　ABSTRACT: Objective To study effects of the change of stress environment and recombine human growth hormone therapy on mandibles maximum load in ovariectomized rats. Methods Animal models were established by ovariectomy and exodontias on left partial maxillary. And the effects of different stress environment and recombine human growth hormone on mandibles maximum load were observed by threepoint bend test. Results Mandibles maximum load in ovariectomized rats significantly decreased(P<0.01)， and mandibles maximum load in human growth hormone recombinant group(rhGH) was obviously higher than that in postmenopausal osteoporosis group (PMO) (P<0.01). Maximum load of the low stress mandibles was significantly lower than that of the high stress mandibles in PMO group (P<0.01). Maximum load of the low stress mandibles was lower than that of the high stress mandibles in rhGH group and shamovariectomized group (shamOVX)， but the difference had statistical significance only 8 weeks after extraction (P<0.01). Conclusion Low stress environment may promote loss of bone mass and degradation of bone strength. Bone loss and decrease of bone strength can be hindered by treatment with human growth hormone.

　　KEY WORDS: osteoporosis; growth hormone; stress; maximum load

　　骨质疏松症是一全球性的问题，尤其危害老年人群的健康和生活质量。颌骨骨质疏松是骨质疏松症在口腔局部的表现。骨质疏松患者随雌激素水平的下降，颌骨密度降低，牙槽骨吸收程度加重。颌骨骨质和骨量是影响牙列完整性、牙列缺损或缺失修复效果及种植效果的重要因素。生长激素(growth hormone， GH)是一种骨形成刺激剂。大量研究表明，GH对骨质疏松具有治疗作用[13]。但是目前关于GH对不同应力环境下骨质疏松颌骨骨生物力学影响的报道甚少。本研究以三点弯曲法测量下颌骨最大载荷，探讨应力环境与重组人生长激素对颌骨的协同作用。

　　1 材料与方法

　　1.1 实验动物及分组

　　41只4月龄未交配雌性SD大鼠(西安交通大学医学实验动物中心提供，为国家A级实验动物)，体重为250-280g。随机分为两组：去势组(ovariectomized group， OVX)25只、假手术组(shamovariectomized group， shamOVX)16只。编号并记录体重。所有动物在同等条件下分笼饲养，自由摄食。适应1周，按实验分组进行手术。

　　1.2 方法

　　1.2.1 复制骨质疏松动物模型

　　OVX组全麻下行下腹部切口，摘除双侧卵巢，分层缝合；shamOVX组则摘取卵巢附近等体积脂肪组织。术后常规喂养8周，从OVX组和shamOVX组分别随机抽出5只，取股骨进行组织学观察，以验证骨质疏松模型的建立。术后8周，将OVX组剩余的20只大鼠随机分为骨质疏松组(postmenopausal osteoporosis， PMO)和重组人生长激素治疗组(human growth hormone recombinant， rhGH)，每组10只。shamOVX组不再分组，为11只。

　　1.2.2 下颌骨高、低应力环境模型的建立

　　去势术后8周，确定PMO动物模型建立成功后，全麻下，拔除OVX组和shamOVX组所有剩余大鼠左侧上颌全部磨牙。术中操作温柔，避免不必要的损伤，注意止血及抗感染。

　　1.2.3 分组治疗

　　rhGH组给予皮下注射重组人生长激素0.15u/kg，每日1次；PMO组和shamOVX组分别注射等量生理盐水。每组大鼠注射的部位经常变换，以利于药物吸收。各组大鼠其余条件一致。

　　1.2.4 下颌骨模具的制备及最大载荷的测量

　　分别在用药4周后和8周后，全麻下分两批处死动物，每批从PMO组、rhGH组及shamOVX组中各取5只，剥离下颌骨上的肌肉及筋膜，取双侧下颌骨，以生理盐水纱布包裹，在-55℃冰箱中保存。将下颌骨标本在室温下自然解冻，在磨牙区取长度约15mm的下颌骨，两端(关节端及切牙端)以义齿基托树脂包埋呈近似梯形块状，底部尽量与地平面及磨牙咬合平面平行，以便所加力沿着第二磨牙长轴方向。测量前将下颌骨自然解冻，置于instron1195电拉试验机(西安交通大学疲劳破坏实验室)测试。加载点为第2磨牙处，跨距为16mm；加载速度为0.5N/min，逐渐加力，直至骨完全断裂，此时加载力为样本的最大载荷值。测量过程中骨标本始终以生理盐水保持湿润状态。

　　1.3 统计学处理

　　结果以均数±标准差(±s)表示，所得数据使用SPSS11.0统计软件处理。各组之间比较作单因素方差分析检验；双侧下颌骨最大载荷比较进行配对t检验。检验水准α=0.05。

　　2 结 果

　　2.1 去势8周后大鼠股骨骨组织学观察结果

　　股骨骨组织切片光镜下：shamOVX组骨小梁排列整齐、连续、粗大、饱满无断裂，骨髓腔中可见大量排列整齐的成骨细胞，少见破骨细胞，骨小梁间距正常。OVX组骨小梁排列不规则、稀疏、变细、断裂，形成大的骨髓腔，腔壁可见较多的破骨细胞，小梁间距增宽(图1、图2)。

　　2.2 下颌磨牙咬合面和咀嚼肌观察

　　拔牙4周后，肉眼观察大鼠双侧咀嚼肌明显不对称，有咬合侧(右侧)较无咬合侧(左侧)肥大，有咬合侧下颌磨牙咬合面磨耗程度重，牙尖低平，沟嵴不明显，而无咬合侧下颌磨牙牙尖尖锐，沟嵴明显。

　　2.3 下颌骨最大载荷的变化

　　去势后大鼠下颌骨最大载荷降低，PMO组低于shamOVX组，差异有统计学意义(P<0.01)。拔牙4周后及8周后，rhGH组双侧下颌骨(拔牙4周后右侧下颌骨除外)最大载荷均显著高于PMO组(P<0.01)。各组右侧下颌骨最大载荷均高于左侧。拔牙4周后，仅PMO组双侧下颌骨最大载荷差异有统计学意义(P<0.05)；拔牙8周后，各组双侧差异均有统计学意义(P<0.05，表1)。表1 拔牙4周后及8周后大鼠双侧下颌骨最大载荷的测量结果（略）

　　3 讨 论

　　3.1 绝经后骨质疏松动物模型的复制及下颌骨高、低应力环境模型的建立

　　目前大鼠是骨质疏松研究中使用最多的模型动物。大鼠切除卵巢后，给予合适的雌激素替代治疗时，其骨转换不增加，而且没有骨量的继续丢失。这些结果完全与绝经后妇女接受雌激素替代治疗所表现出来的反应一致。因此大鼠去卵巢动物模型被广泛用于妇女绝经后骨质疏松的研究[4]。本研究显示，卵巢切除术后8周，OVX组骨小梁排列不规则、稀疏、变细、断裂，形成大的骨髓腔，表明骨质疏松动物模型成功建立。
　　
　　健康大鼠磨牙接触，切牙不接触，同时大鼠又有持续磨牙的习惯。因此，磨牙缺失后，有咬合侧(高应力侧)的功能负荷将明显加重，咬合面磨耗加重和嚼肌相对丰满；而无咬合侧磨牙缺失后，长期的低功能状态，可导致嚼肌肌纤维直径不断减小，发生废用性萎缩[5]。因此在骨质疏松动物模型成功建立的基础上拔除剩余大鼠左侧所有上颌磨牙，可以建立下颌骨高、低应力环境模型。

　　3.2 生长激素对不同应力环境下骨质疏松下颌骨最大载荷的影响
　　颌骨作为全身骨骼系统的一个组成部分，颌骨组织代谢、骨量改变受到全身因素的影响。但是由于颌骨的特殊解剖形态结构及功能，局部因素对颌骨骨量的影响不可忽视，如口腔内牙齿的数目及健康情况、颌骨承受的咬合力大小、饮食习惯、口腔卫生状况等。因此对颌骨骨量丢失的研究、预防与治疗要采用整体与局部结合的方法。

　　GH由脑垂体前叶分泌，可以促进骺板软骨细胞分裂繁殖，使长骨不断生长。早期GH主要用于治疗儿童生长激素缺乏症，近年来，国内外许多学者利用GH对骨代谢的作用，将GH用于骨质疏松的研究，并且取得了一定的成就[68]。本实验通过给去势大鼠注射rhGH，4周和8周后rhGH组颌骨最大载荷显著高于PMO组(P<0.01)，说明GH可以干扰骨质疏松的形成，增加骨强度。

　　咀嚼(mastication)运动对牙齿和牙龈起按摩作用，调节进出牙槽骨和牙髓的血液循环，咀嚼力通过牙根传至颌骨，可刺激颌骨的正常发育。牙齿缺失后咀嚼功能改变，导致颌骨或剩余牙槽骨应力环境发生变化，以至影响颌骨自身结构及强度。本实验PMO组拔牙侧下颌骨最大载荷显著低于shamOVX组拔牙侧(P<0.01)，表明雌激素低下与咬合功能丧失对下颌骨骨质疏松的发生起协同作用，与Elovic[910]结果基本一致。本实验发现拔牙4周后，仅PMO组双侧下颌骨最大载荷有显著性差异；拔牙8周后，PMO组、shamOVX组高应力侧最大载荷比低应力侧高，差异均有统计学意义。从力学角度说明了咬合功能丧失可以发生颌骨骨质疏松，并且可加重全身因素引起的颌骨骨质疏松，导致颌骨骨量丢失。另外本实验还发现下颌骨骨量变化可能与咀嚼功能丧失时间长短有很大关系。拔牙8周后，PMO组及shamOVX组双侧下颌骨BMD差异比拔牙4周后明显，并且差异有统计学意义。在一定程度上说明应力环境改变时间越长，其引起的效应越明显。

　　rhGH组拔牙4周及拔牙8周后双侧下颌骨最大载荷均高于同期PMO组同侧下颌骨最大载荷，说明低应力环境可加剧因雌激素缺乏所致的骨质疏松下颌骨骨量的丢失，而生长激素治疗可减缓其骨质的吸收，促进骨形成。rhGH组低应力侧下颌骨最大载荷拔牙4周后显著低于shamOVX组，拔牙8周后虽然数值仍低于shamOVX组，但其差异没有统计学意义；而高应力侧拔牙4周后和拔牙8周后均显著低于shamOVX组，可能是因为低应力与雌激素缺乏协同作用导致骨吸收比较明显，因此生长激素治疗的疗效能很快显示，并且随着治疗时间的延长，疗效更加显著；而高应力侧由于咀嚼功能的增强，骨量丢失没有低应力侧显著，不能有效刺激生长激素的成骨作用，因而疗效不明显。

　　综上所述，骨质疏松症患者局部牙列缺损后，在进行全身药物治疗的同时，应当及时恢复咬合功能，不仅可以减缓剩余牙槽骨吸收，还能保持非缺牙区颌骨骨量，从而增强颌骨对牙齿的支持作用，支持了口腔临床工作中对牙列缺损或缺失患者及时进行修复治疗，从而恢复其咬合功能的重要性。

参考文献

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