有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合人參總皂苷對(duì)去卵巢大鼠骨代謝和骨強(qiáng)度的影響

劉智華 吳瑤瑤 張溟爍 孟慶楠 劉震坤

(1吉林體育學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130033；2長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)；3吉林省中醫(yī)藥科學(xué)院)

人體骨代謝始終處于成骨細(xì)胞造骨和破骨細(xì)胞溶骨的動(dòng)態(tài)過程中。女性更年期后性腺萎縮，雌激素分泌減少，成骨與破骨的動(dòng)態(tài)平衡被打破，破骨細(xì)胞骨吸收作用強(qiáng)于成骨細(xì)胞骨形成過程，繼而導(dǎo)致絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松。隨著人口老齡化，絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松已成為女性最常見的原發(fā)性骨質(zhì)疏松。目前西醫(yī)治療主要包括雌激素、二磷酸鹽類藥物和降鈣素等，其中以雌激素替代療法最常見，但是長(zhǎng)期的雌激素替代療法會(huì)增加罹患腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)〔1～3〕。

中醫(yī)認(rèn)為，骨質(zhì)疏松屬于“骨痿”“骨枯”等范疇。其病因病機(jī)主要是腎虛精虧，導(dǎo)致髓失所養(yǎng)、骨髓空虛而造成骨質(zhì)疏松〔4〕。已有研究證明運(yùn)動(dòng)能夠改善骨質(zhì)疏松，其機(jī)制與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的應(yīng)力刺激促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化有關(guān)。人參是我國傳統(tǒng)的滋補(bǔ)養(yǎng)生名貴藥材，素有“人參冠百草”的美譽(yù)。人參的化學(xué)成分主要有人參皂甙、多糖、多肽、脂溶性成分等，目前研究較多的是人參皂甙和人參多糖。已有研究發(fā)現(xiàn)，人參具有調(diào)節(jié)心血管功能、提高機(jī)體抗缺氧能力、抗疲勞、抗衰老、抗腫瘤、提高機(jī)體免疫力等藥理學(xué)活性〔5～7〕。本文應(yīng)用有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合人參總皂苷治療去卵巢大鼠骨質(zhì)疏松病理模型，以血清骨鈣素(BGP)、抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)和骨強(qiáng)度為指標(biāo)，探討有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合人參總皂苷防治絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的療效。

1 材料與方法

1.1動(dòng)物分組及給藥 雌性SD大鼠60只，體重(200±20)g，購自吉林大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。適應(yīng)性喂養(yǎng)1 w后，隨機(jī)分為空白對(duì)照組、模型組、阿倫膦酸鈉組、有氧運(yùn)動(dòng)組、人參總皂苷組和有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合人參總皂苷組，每組10只。去卵巢骨質(zhì)疏松病理模型制備方法：雌性大鼠經(jīng)腹腔注射戊巴比妥鈉麻醉，俯臥位固定，背部?jī)蓚?cè)剪毛備皮并消毒，切開兩側(cè)背部進(jìn)入腹腔，拉出卵巢(黃紅色)并結(jié)扎，行卵巢切除術(shù)，消毒并縫合。正常對(duì)照組做假手術(shù)，即打開腹腔在卵巢旁取等大體積的脂肪組織切除。術(shù)后給予青霉素預(yù)防感染〔8〕。按人鼠體重系數(shù)換算大鼠等效劑量，阿倫磷酸鈉〔1.428 mg/(kg·d)〕；有氧運(yùn)動(dòng)組，訓(xùn)練方案：速度為20 m/min，時(shí)間為20 min，每周訓(xùn)練5 d；人參總皂苷組，灌胃給予人參總皂苷〔40 mg/(kg·d)〕(相當(dāng)于人用6 g/d)；有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合人參總皂苷組：給藥30 min后開始跑臺(tái)有氧訓(xùn)練；正常對(duì)照組和模型組灌胃給予生理鹽水2 ml/d，連續(xù)給藥3個(gè)月。

1.2主要試劑及儀器 阿倫膦酸鈉：MSDPHARMA(SINGAPORE)PTE LTD.Savio IndustrialS.R.L(Italy)(批號(hào)：M033342)；人參總皂苷：購自吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院，以人參皂苷Rg1、Re和Rb1計(jì)算含量，約含皂苷44.26%。骨鈣素(BGP)和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)試劑盒：北京華英生物技術(shù)研究所。酶標(biāo)分析儀：無錫華衛(wèi)德朗儀器有限公司。小動(dòng)物骨骼強(qiáng)度測(cè)定儀：濟(jì)南益延科技發(fā)展有限公司。

1.3血清BGP、TRAP測(cè)定 取材前12 h禁食不禁水。各組大鼠麻醉狀態(tài)下打開腹腔，腹主動(dòng)脈取血，室溫靜置30 min后，3 000 r/min離心15 min，取上清，-20℃冰箱保存待測(cè)。按試劑盒說明采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)測(cè)定BGP、TRAP水平。

1.4骨強(qiáng)度的測(cè)定 完整剝離右側(cè)脛骨，仔細(xì)去除周圍軟組織，保留骨膜，立即應(yīng)用小動(dòng)物骨骼強(qiáng)度測(cè)定儀以骨折為終點(diǎn)測(cè)定骨強(qiáng)度。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)和方差分析。

2 結(jié) 果

2.1各組血清BGP、TRAP水平 與正常對(duì)照組相比，模型組血清BGP、TRAP水平均顯著增加(均P<0.01)。與模型組相比，阿倫膦酸鈉組血清BGP、TRAP顯著減少(均P<0.01)；有氧運(yùn)動(dòng)組、人參總皂苷組血清BGP、TRAP均明顯下降(均P<0.05)；有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合人參總皂苷組血清BGP、TRAP顯著下降(均P<0.01)。見表1。

2.2各組脛骨骨強(qiáng)度 與正常對(duì)照組相比，模型組脛骨骨強(qiáng)度顯著下降(P<0.01)。與模型組相比，阿倫膦酸鈉組能夠顯著改善大鼠脛骨骨強(qiáng)度(P<0.01)；有氧運(yùn)動(dòng)組亦有改善趨勢(shì)，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；人參總皂苷組脛骨骨強(qiáng)度明顯增強(qiáng)(P<0.05)；有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合人參總皂苷組脛骨骨強(qiáng)度均顯著增強(qiáng)(P<0.01)，接近于正常對(duì)照組(P>0.05)。見表1。

表1 各組血清BGP、TRAP水平及脛骨骨強(qiáng)度

與正常對(duì)照組比較：1)P<0.01；與模型組比較：2)P<0.05，3)P<0.01

3 討 論

據(jù)統(tǒng)計(jì)，絕經(jīng)后女性約30%罹患骨質(zhì)疏松，每年因骨質(zhì)疏松造成骨折患者230余萬例，由此導(dǎo)致的致殘率和死亡率更是十分驚人，并且這些數(shù)字還在逐年增加。絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松是原發(fā)性骨質(zhì)疏松中常見類型，通常在女性絕經(jīng)后5～10年發(fā)生，其患病率為同年齡男性的4倍。雌激素缺乏是造成絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的主要因素。已有研究表明雌激素能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞分化和成熟，并抑制破骨細(xì)胞的活性。女性絕經(jīng)期后雌激素分泌減少，成骨細(xì)胞功能減弱，破骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，骨代謝加快，大量骨質(zhì)丟失而造成骨質(zhì)疏松。另外，雌激素減少也能降低機(jī)械力對(duì)骨組織的刺激作用，使骨組織發(fā)生類似于失用性骨質(zhì)丟失的病理改變〔9〕。

運(yùn)動(dòng)輔助治療骨質(zhì)疏松、糖尿病、高脂血癥等疾病得到廣泛應(yīng)用。適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)和負(fù)重能夠促進(jìn)骨組織構(gòu)建和增加骨強(qiáng)度。體育鍛煉改善骨質(zhì)疏松的主要機(jī)制如下：(1)運(yùn)動(dòng)能夠調(diào)節(jié)骨代謝相關(guān)激素的水平。研究表明，有氧運(yùn)動(dòng)能夠顯著改善圍絕經(jīng)期女性雌激素和卵泡刺激素(FSH)的水平〔10〕，對(duì)攜帶雌激素受體(ER)-β Alu酶切位點(diǎn)的女性，治療效果最為顯著〔11〕；(2)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷能夠調(diào)節(jié)骨組織中骨保護(hù)素(OPG)-核轉(zhuǎn)錄因子κB受體活化因子(RANK)配體(L)-RANK信號(hào)通路。RANK是破骨細(xì)胞表面受體蛋白，RANKL能夠與其結(jié)合，與巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)聯(lián)合而促進(jìn)破骨細(xì)胞成熟和分化。研究表明，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷能夠促進(jìn)OPG表達(dá)，與RANKL競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合RANK，繼而抑制破骨細(xì)胞骨吸收的作用〔12〕；(3)運(yùn)動(dòng)能夠改善骨代謝微環(huán)境。眾所周知，運(yùn)動(dòng)能夠促進(jìn)血液循環(huán)，增加骨骼肌血液流量，為骨組織新陳代謝提供鈣、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。

研究絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松需要根據(jù)其病因建立相應(yīng)的病理模型，選擇合適的病理模型對(duì)于保證藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。對(duì)雌性大鼠實(shí)施去卵巢手術(shù)，模擬絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松模型來研究抗骨質(zhì)疏松的藥物，已被廣泛采納。本研究表明去卵巢方法成功復(fù)制骨質(zhì)疏松模型。BGP是成骨細(xì)胞合成和分泌的小分子蛋白，主要沉積在骨和牙齒基質(zhì)中。絕經(jīng)后女性雌激素降低，破骨細(xì)胞骨吸收增強(qiáng)，繼而骨形成也處于活躍狀態(tài)，骨代謝進(jìn)入高轉(zhuǎn)換過程，血清BGP升高〔13～15〕。TRAP是由破骨細(xì)胞合成和釋放的含鐵糖蛋白。當(dāng)進(jìn)行骨吸收時(shí)，破骨細(xì)胞黏附在被吸收骨表面并與之形成密閉腔隙，并分泌酸和TRAP等蛋白酶進(jìn)入此腔隙降解骨基質(zhì)而發(fā)揮骨吸收功能〔16～18〕。由此可見，女性絕經(jīng)后成骨細(xì)胞骨形成作用增強(qiáng)，但仍不足以代償破骨細(xì)胞的骨吸收，最終導(dǎo)致骨質(zhì)丟失、骨強(qiáng)度下降。

綜上，有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合人參總皂苷通過調(diào)節(jié)骨代謝因子BGP、TRAP而增強(qiáng)去卵巢大鼠骨強(qiáng)度。