中等强度跑台运动对去卵巢大鼠骨量和相关血清性激素水平的影响

　　　　 作者：卜淑敏 陈永杰 王颖捷 郝利科

【摘要】 目的 观察中等强度跑台运动对去卵巢大鼠骨量和相关血清性激素水平的影响，探讨其预防绝经后骨质疏松发生的作用机制。方法 40只未经产雌性SD大鼠，按体重随机分为假手术、去卵巢静止、去卵巢运动和雌激素4组。去卵巢运动组每周进行4次45 min、速度18 m/min，坡度5°的跑台训练;雌激素组每周颈部皮下注射3次17β雌二醇，每次50 μg/kg体重。结束后，称量腹腔内脂肪和子宫重量;测定血清雌激素(E2)、孕酮(P4) 和睾酮(T)含量;检测右侧游离股骨和胫骨的骨密度(BMD)和骨矿物(BMC) 含量。结果 中等强度跑台运动能显著增加去卵巢大鼠股骨近端、中段和远端以及胫骨近端的BMC、BMD以及血清E2水平，显著降低去卵巢大鼠腹腔内脂肪重量以及血清P4和T水平。结论 中等强度跑台运动抗去卵巢大鼠骨量下降的效应至少部分可能与其对血清性激素水平的调节有关。

【关键词】 运动;去卵巢大鼠;骨密度;性激素

　　【Abstract】 Objective To observe the effects of moderateintensity treadmill exercise on bone mass and related serum sex hormones in ovariectomized rats. Methods Forty 3monthold female SD rats were either shamoperated (SHAM) or ovariectomized (OVX) and randomly pided into four groups by body weight: SHAM， OVX， OVX rats treated with exercise (EX group， 18 m/min， 5% uphill， 45 min/day， 4 times/week)， OVX rats treated with 17βestrogen groups (E2 group， 50 μg/kg once， 3 times/w). At the end of the experiment， blood was collected from abdominal vein with general anesthesia. The levels of serum E2， progesterone (P4)， and testosterone (T) as well as the BMC and BMD of right femur and tibia were measured. Results The BMC and BMD in all three sites of femur and proximal tibia as well as the serum E2 level were increased remarkably in EX group compared with those of OVX group. However， the abdominal fat weight， the levels of serum P4 and T were decreased significantly while no change was found in uterus index between the OVX group and EX group. Conclusions The antiosteopenia activity of moderate treadmill exercise in OVX rats may be at least partially connected with sex hormones.

　　【Key words】 Exercise; Ovariectomized rats; Bone mineral density; Sex hormones

　 骨质疏松(OP)是一种以骨量减少、骨组织微细结构破坏、骨脆性增加、易发生骨折的慢性骨代谢疾病，目前已成为一种在世界范围内严重威胁老年人健康，尤其是绝经后妇女的常见疾病〔1〕。运动能防治OP已为人们所熟知〔2〕，相关研究表明，中等强度跑台运动能减缓绝经后妇女〔3〕或去卵巢动物〔4〕骨量的丢失，而目前对其作用机制还知之甚少。为此，本研究采用前期建立的去卵巢大鼠模型〔5〕，观察了中等强度跑台运动和17β雌二醇(E2)对去卵巢大鼠骨矿物含量(BMC)、骨密度(BMD)及相关血清性激素水平的影响，旨在为揭示运动预防绝经后骨质疏松(PMOP)发生的分子机制提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 实验动物造模及分组 40只3月龄未经产雌性SD大鼠，体重(229±8)g，购自维通利华实验动物有限公司。大鼠在通风无菌环境下自由采食与饮水，饲养3 d后，随机分为假手术(10只)和去卵巢(30只)组。手术前，10%水合氯醛(3 ml/kg)腹腔注射麻醉，在无菌条件下，经背部切口，摘除去卵巢组大鼠双侧卵巢，假手术组仅切去卵巢附近与卵巢等大的脂肪。术后第7天按体重随机又将去卵巢组大鼠分为去卵巢静止、去卵巢运动和雌激素3个组，每组10只。在实验过程中，有4只大鼠因手术感染而相继死亡。

　　1.2 运动和雌激素处理方案 去卵巢运动组大鼠于术后第8天开始在小动物跑台上适应训练7 d，第15天开始正式运动训练，每周进行4次连续匀速跑45 min，速度18 m/min，跑道倾角5°，持续14 w。 雌激素组从第15天开始颈部皮下注射E2，每周注射3次，每次剂量为50 μg/kg体重，持续14 w。每周称体重1次，根据体重调整E2的注射剂量。

　　1.3 取材 所有动物于末次运动或注射药物24 h后处死。处死前禁食12 h，按体重腹腔注射10%水合氯醛麻醉。腹主动脉收集全血后，迅速游离子宫和腹腔内脂肪并在千分之一天平上称重;同时迅速游离右后肢股骨和胫骨，小心剔除周围结缔组织，用生理盐水浸泡的纱布包裹后入-20℃冰箱冻存。

　　1.4 血清性激素水平的测定 将收集的全血室温静置2 h后，3 000 r/min离心20 min，分离血清，-80℃保存。血清E2、孕酮(P4)和睾酮(T)放射免疫试剂盒购自北方生物技术研究所，所有指标的测定均按照试剂盒说明书操作。

　　1.5 BMC和BMD检测 从-20℃冰箱取出冷冻的股骨和胫骨，放在4℃融化后，使用DPXQ型双能X线吸收测量平台，通过计算机中小动物软件系统检测游离股骨和胫骨近端、中段和远端的BMC和BMD。

　　1.6 统计学分析 所有数据均用x±s表示，组间数据比较采用单因素方差分析，采用SPSS13.0软件。

　　2 结 果

　　2.1 中等强度跑台运动对去卵巢大鼠血清性激素水平、子宫和腹腔内脂肪指数的影响 去卵巢静止组大鼠血清E2和P4水平以及子宫湿重和指数均显著低于假手术组，而血清T水平和腹腔内脂肪指数显著高于假手术组。与去卵巢静止组相比，去卵巢运动组血清E2水平显著增加，P4和T水平以及腹腔内脂肪指数显著降低，而子宫湿重和子宫指数无显著变化;雌激素组E2水平、子宫湿重和指数显著增加，T水平和腹腔内脂肪指数显著下降，P4水平无显著变化。见表1。

　　2.2 中等强度跑台运动对去卵巢大鼠游离股骨骨量的影响 去卵巢静止组大鼠股骨近端和远端的BMD和BMC显著低于假手术组，而中段无显著变化。去卵巢运动组股骨三个位点的BMD和BMC均显著高于去卵巢静止组。雌激素组股骨近端和远端的BMD和BMC显著高于去卵巢组，而中段无显著变化。见表2。

　　2.3 中等强度跑台运动对去卵巢大鼠游离胫骨骨量的影响 去卵巢静止组胫骨近端的BMD和BMC显著低于假手术组，而去卵巢运动组和雌激素组胫骨近端的BMD和BMC显著高于去卵巢静止组。四组大鼠胫骨中段和远端的BMD和BMC没有显著差异。见表3。表1 中等强度跑台运动对去卵巢大鼠血清性激素水平、子宫和腹腔内脂肪指数的影响与假手术组比较：1)P<0.05，2)P<0.01;与去卵巢静止组比较：3)P<0.05，4)P<0.01;下表同表2 中等强度跑台运动对去卵巢大鼠游离股骨骨量的影响(表3 中等强度跑台运动对去卵巢大鼠游离胫骨骨量的影响(x±s)

　　3 讨 论

　　PMOP是指绝经引起的OP，主要与E2水平的下降有关。切除动物双侧卵巢是目前国内外通用的复制PMOP模型的经典方法，用这种方法处理后的动物的骨代谢和组织学病理变化与临床上PMOP的症状极为相似〔6〕。双能X射线骨密度仪(DEXA)不但是测量人类BMD和 BMC 的精确无创方法，而且也是检测大鼠活体及离体BMD和 BMC改变的精确方法〔1，6〕。本实验结果显示:大鼠去卵巢16 w后，与假手术组相比，去卵巢静止组股骨近端和远端以及胫骨近端的 BMD和BMC显著下降，但股骨和胫骨中段BMD和BMC无显著变化。提示由去卵巢导致的股骨和胫骨BMD和BMC下降具有区域差异，体现为BMD和BMC以富含松质骨的部位下降明显，这与人类绝经后BMD和BMC的改变类似，表明造模是成功的。

　　力学刺激在调节骨发育和出生后增加骨密度和强度方面起重要的作用。运动能调节骨量已被诸多实验证实。在运动对骨量影响的动物研究中，跑台运动是最为常用的运动方式，已有的不同强度跑台运动对骨量影响的研究结果表明，中等强度跑台运动对生长期大鼠骨形成具有促进作用，而持续大强度跑台运动对雌性大鼠骨量的增加和维持却具有抑制作用〔7～9〕。本实验中，去卵巢大鼠经过为期14 w的跑台运动处理后，股骨和胫骨松质骨 BMD和BMC的下降被显著抑制。提示本实验选择的运动负荷较为适宜。

　　性激素在PMOP发病机制中发挥重要作用〔10，11〕，本研究观察中等强度跑台运动对去卵巢大鼠血清E2、P4、T及子宫和腹腔内脂肪指数的影响，目的是探讨该疗法防治PMOP的机制。机体在正常情况下，虽然循环血液中检测到的E2主要由卵巢合成，但骨骼肌、皮下脂肪、肾上腺、脑等器官也能合成一定量的E2〔10〕。本实验中，大鼠去卵巢后，血清E2水平显著下降，此下降不仅能被外源性补充的E2所逆转，而且能被中等强度的跑台运动逆转，此结果与章哓霜等〔12〕报道的结果相似。提示中等强度跑台运动减缓去卵巢大鼠骨量丢失的效应可能与其能增加去卵巢大鼠血清E2水平有关。那么运动是通过什么机制加快卵巢以外其他器官合成E2的呢?

　　P4属于类固醇激素，在体内主要由卵巢和胎盘合成，但在啮齿类动物，肾上腺也可合成分泌少量P4，而且受促肾上腺皮质激素的调节。因此，绝经或去卵巢后检测到的少量P4可能来自肾上腺皮质。体内甾族激素可以转化，转化过程为P4→T→E2〔13〕。本实验中，大鼠去卵巢后，P4水平显著下降，而中等强度的跑台运动则能进一步降低其血清水平，表明中等强度跑台运动有可能是通过促进P4→T→E2这一甾族激素转化过程而增加去卵巢大鼠血清E2水平的。T是生物活性最强的雄激素，生殖期妇女的T主要来自于卵巢，绝经后由卵巢外转化〔13〕。 Corbould 等〔14〕报道妇女绝经后循环血液中的总T和游离T显著增加，可能与皮下脂肪或腹腔内脂肪中17β类固醇脱氢酶增加有关。12个月的临床随机实验表明，运动可以降低超重绝经后妇女循环血液中的T水平〔15〕。本实验中，大鼠去卵巢后，腹腔内脂肪指数和T水平显著增加，此增加既可被中等强度的跑台运动逆转，也可被外源补充的E2逆转。表明中等强度跑台运动可能是通过降低脂肪中17β类固醇脱氢酶的含量而降低去卵巢大鼠血清T水平的。提示运动对血清T水平的影响与其对脂肪的影响有关。

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