杜仲摄入结合振动训练干预去卵巢联合地塞米松骨质疏松模型大鼠骨密度、骨代谢及骨生物力学的变化

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1458

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
振动训练：该方法最早起源于帕金森症患者的康复治疗。通过振动平台产生以垂直方向为主的谐波正振动。20世纪初期开始应用于体育健身领域，在振动状态下能以较小的负荷取得较高的训练效益。能够促进肌肉募集速度、增加肌纤维横截面积、增强本体感觉和神经肌肉控制能力。近年也被用于骨质疏松治疗，被公认为是“高效训练手段”。
地塞米松：是一种人工合成的皮质类固醇，为常用糖皮质激素。可用于治疗风湿病、皮肤病、过敏反应、哮喘、脑水肿等。长期服用糖皮质激素可通过多条途径抑制成骨和促进破骨导致骨重建失去动态平衡，使得骨的吸收大于骨的形成，导致备骨量低下、骨微细结构破坏、骨脆性增加、容易发生骨折，最终发生骨质疏松。

摘要
背景：妇女绝经后长期使用糖皮质激素的概率高于其他阶段，发生骨质疏松的概率也显著升高，利用运动搭配传统中药预防和治疗骨质疏松的发生逐渐被临床所采用。
目的：探讨摄入杜仲提取物搭配全身振动训练对去卵巢联合地塞米松骨质疏松大鼠骨密度、骨代谢、骨生物力学性能的影响。
方法：购入80只雌性SD大鼠，随机分为骨质疏松模型组和假手术组，骨质疏松模型组大鼠进行卵巢切除术和地塞米松摄入，假手术组进行假手术和安慰剂摄入，整个造模过程为期6周。造模结束后将骨质疏松模型组大鼠随机分为模型对照组、全身振动组、杜仲摄入组、杜仲摄入+全身振动组，进行12周的治疗方案干预；12周干预结束后24 h内，将全部大鼠分开放置到代谢笼中进行24 h尿液采集，次日对全部大鼠取血，进行骨代谢分析后麻醉处死大鼠，取左侧股骨进行骨扫描和骨生物力学测试。
结果与结论：①正式干预前，模型对照组、全身振动组、杜仲摄入组、杜仲摄入+全身振动组大鼠体质量显著高于假手术组(P < 0.05)；在干预结束后，全身振动组、杜仲摄入组、杜仲摄入+全身振动组大鼠体质量显著低于模型对照组(P < 0.05)，模型对照组、全身振动组、杜仲摄入组、杜仲摄入+全身振动组大鼠体质量显著高于假手术组(P < 0.05)；②模型对照组大鼠的股骨骨密度、血清雌二醇水平低于假手术组、全身振动组、杜仲摄入组、杜仲摄入+全身振动组大鼠，且差异有显著性意义(P < 0.05)；③血清骨钙素、碱性磷酸酶浓度及尿液脱氧吡啶、钙、磷水平方面，模型对照组大鼠高于假手术组、全身振动组、杜仲摄入组和杜仲摄入+全身振动组，差异有显著性意义(P < 0.05)；④最大应力、最大载荷方面，模型对照组大鼠低于假手术组、全身振动组、杜仲摄入组和杜仲摄入+全身振动组，差异有显著性意义(P < 0.05)；⑤弹性模量方面，模型对照组大鼠高于假手术组、全身振动组、杜仲摄入组和杜仲摄入+全身振动组，差异有显著性意义(P < 0.05)；⑥提示摄入杜仲提取物、全身振动训练、摄入杜仲提取物联合全身振动训练等方案能够明显提高去卵巢大鼠联合地塞米松骨质疏松大鼠的骨密度，增强股骨的生物力学性能，改善骨代谢指标。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0002-9329-3687(王潇潇)

关键词: 骨质疏松, 糖皮质激素, 杜仲, 全身振动训练, 骨密度, 生物力学, 骨钙素, 碱性磷酸酶

Abstract:

BACKGROUND: Long-term use of glucocorticoids in women after menopause is higher than other stages, and the incidence of osteoporosis is significantly increased. The use of exercise combined with traditional Chinese medicine to prevent and treat osteoporosis has gradually been adopted in the clinic.
OBJECTIVE: To investigate the effects of Eucommia ulmoides extract combined with whole body vibration training on bone mineral density, bone metabolism and bone biomechanical properties in ovariectomized dexamethasone-induced osteoporotic rats.
METHODS: Eighty female Sprague-Dawley rats were purchased and were randomly divided into model and sham groups. The rats in the model group underwent oophorectomy and dexamethasone. The rats in the sham group received sham operation and placebo intake. The modeling process was completed for 6 weeks. After the modeling, the osteoporotic rats were randomly divided into model control group, whole body vibration group, Eucommia ingestion group, and Eucommia inhalation + whole body vibration group, and 12 weeks of intervention was conducted. Within 24 hours after the end of intervention, all rats were placed in a metabolic cage for 24-hour urine collection. The next day, blood sample was collected, and all rats were sacrificed after analyzing bone metabolism. The left femur was scanned and bone biomechanical properties were detected.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Before intervention, the rat body mass in the sham group was significantly lower than that in the other groups (P < 0.05). After intervention, the body mass in the whole body vibration, Eucommia ingestion and Eucommia inhalation + whole body vibration groups was significantly lower than that in the model control group (P < 0.05). The body mass in the model control, whole body vibration, Eucommia ingestion and Eucommia inhalation + whole body vibration groups was significantly higher than that in the sham group (P < 0.05). (2) The femoral bone mineral density and serum estradiol level in the model control group were significantly lower than those in the sham, whole body vibration, Eucommia ingestion and Eucommia inhalation + whole body vibration groups (P < 0.05). (3) Serum osteocalcin, alkaline phosphatase concentration, urine deoxypyridoline, Ca2+, and P3+ in the model control group were significantly higher than those in the sham, whole body vibration, Eucommia ingestion and Eucommia inhalation + whole body vibration groups (P < 0.05). (4) The maximum stress and maximum load in model control group were significantly lower than those in the sham, whole body vibration, Eucommia ingestion and Eucommia inhalation + whole body vibration groups (P < 0.05). (5) The elastic modulus in the model control group was significantly higher than those in the sham, whole body vibration, Eucommia ingestion and Eucommia inhalation + whole body vibration groups (P < 0.05). (6) To conclude, ingestion of Eucommia ulmoides extract, whole body vibration training, ingestion of Eucommia ulmoides extract combined with whole body vibration training can significantly improve the bone mineral density of ovariectomized rats combined with dexamethasone- induced osteoporosis, enhance the biomechanical properties of the femur, and improve bone metabolism indicators.

Key words: osteoporosis, glucocorticoids, Eucommia ulmoides, whole body vibration training, bone mineral density, biomechanics, osteocalcin, alkaline phosphatase

中图分类号:

王潇潇，罗之柱，刘昊为. 杜仲摄入结合振动训练干预去卵巢联合地塞米松骨质疏松模型大鼠骨密度、骨代谢及骨生物力学的变化[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(31): 4998-5004.

Wang Xiaoxiao1, Luo Zhizhu2, Liu Haowei2. Changes of bone mineral density, bone metabolism and biomechanics in rat models of ovariectomy and dexamethasone-induced osteoporosis treated by Eucommia ulmoides combined with vibration training [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2019, 23(31): 4998-5004.

图/表（结果） 3

2.1 实验动物数量分析实验中80只大鼠全部存活，数据全部被纳入实验，其中60只造模大鼠全部造模成功。实验大鼠无中途脱失。

2.2 大鼠体质量变化见表1。

表1显示：①大鼠初始体质量方面，各组间差异并无显著性意义(P > 0.05)，不会对后测数据、建模造成影响；②进行造模后，正式干预前，接受去卵巢和地塞米松注射的模型对照组、全身振动组、杜仲摄入组、杜仲摄入+全身振动组大鼠体质量显著高于假手术组(P < 0.05)；③在干预结束后，全身振动组、杜仲摄入组、杜仲摄入+全身振动组大鼠体质量显著低于模型对照组(P < 0.05)，模型对照组、全身振动组、杜仲摄入组、杜仲摄入+全身振动组大鼠体质量显著高于假手术组(P < 0.05)，杜仲摄入+全身振动组和全身振动组体质量低于杜仲摄入组，但差异并无显著性意义(P > 0.05)。

表2显示：①模型对照组大鼠的股骨骨密度、血清雌二醇水平低于假手术组、全身振动组、杜仲摄入组杜仲摄入+全身振动组大鼠，且差异有显著性意义(P < 0.05)；②假手术组大鼠股骨骨密度、血清雌二醇水平高于杜仲摄入组、全身振动组、杜仲摄入+全身振动组，但差异无显著性意义(P > 0.05)。
2.4 大鼠骨代谢指标检测结果见表3。

表3显示：①血清骨钙、碱性磷酸酶水平、尿液脱氧吡啶/肌酐、钙/肌酐、磷/肌酐水平方面，模型对照组大鼠高于假手术组、全身振动组、杜仲摄入组和杜仲摄入+全身振动组，差异有显著性意义(P < 0.05)；假手术组大鼠低于杜仲摄入组、全身振动组、杜仲摄入+全身振动组，但差异无显著性意义(P > 0.05)；②大鼠血钙和血磷方面，模型对照组大鼠高于假手术组、全身振动组、杜仲摄入组和杜仲摄入+全身振动组，但差异无显著性意义(P > 0.05)；假手术组、全身振动组、杜仲摄入组和杜仲摄入+全身振动组组间差异无显著性意义(P > 0.05)。

2.5 各组大鼠股骨骨生物力学指标结果见表4。

表4显示：①最大应力、最大载荷方面，模型对照组大鼠低于假手术组、全身振动组、杜仲摄入组和杜仲摄入+全身振动组，差异有显著性意义(P < 0.05)；假手术组大鼠高于杜仲摄入组、全身振动组，差异有显著性意义(P < 0.05)；假手术组大鼠高于杜仲摄入+全身振动组，但差异无显著性意义(P > 0.05)；②断裂载荷方面，模型对照组大鼠高于假手术组、全身振动组、杜仲摄入组和杜仲摄入+全身振动组，差异有显著性意义(P < 0.05)；假手术组、全身振动组、杜仲摄入组和杜仲摄入+全身振动组组间差异无显著性意义(P > 0.05)；③弹性模量方面，模型对照组大鼠高于假手术组、全身振动组、杜仲摄入组和杜仲摄入+全身振动组，差异有显著性意义(P < 0.05)；假手术组大鼠高于杜仲摄入组，差异有显著性意义(P < 0.05)；假手术组大鼠高于全身振动组、杜仲摄入+全身振动组，但差异无显著性意义(P > 0.05)。

参考文献

[1]Cotts KG, Cifu AS. Treatment of osteoporosis. JAMA. 2018; 319 (10) :1040.

[2]Cano A, Chedraui P, Goulis DG,et al. Calcium in the prevention of postmenopausal osteoporosis: EMAS clinical guide. Maturitas. 2018;107(3):7-12.

[3]Paci M,Burks S,Wang MY. Consensus guidelines for the treatment of osteoporosis. Neurosurgery. 2018;82(1):N6.

[4]Shams-White MM,Chung M,Fu Z, et al. Animal versus plant protein and adult bone health: A systematic review and meta-analysis from the National Osteoporosis Foundation. Plos One. 2018;13(2):e0192459.

[5]Chen YM,Lee HC,Chen MT,et al. Dehydroepiandrosterone supplementation combined with Weight-Loading Whole-Body Vibration Training (WWBV) affects exercise performance and muscle glycogen storage in middle-aged C57BL/6 mice. Int J Med Sci. 2018; 15(6):564-573.

[6]Yoon J,Kanamori A,Fujii K,et al. Evaluation of maslinic acid with whole-body vibration training in elderly women with knee osteoarthritis. Plos One. 2018;13(3):e0194572.

[7]Siebert MJ,Böselt T,Greulich T,et al. Effects of a 6 week whole-body vibration training (WBVT) in stable COPD patients: a randomized clinical trial. Pneumologie. 2017; 71(S1) :PA2216.

[8]Lynch JH. ACSM's Clinician profile. Curr Sports Med Rep. 2018; 17(5):141

[9]卢其腾,农小连,吴家昌,等. 去势联合地塞米松建立大鼠骨质疏松模型的研究[J].中国骨质疏松杂志,2015,21(1):34-36.

[10]Cheng ML,Gupta V. Premenopausal osteoporosis. Endocrinol Metabol Clin North. 2013;17(2):240-244.

[11]Kenanidis E,Potoupnis ME,Kakoulidis P,et al.Management of glucocorticoid-induced osteoporosis:clinical data in relation to disease demographics,bone mineral density and fracture risk. Expert Opin Drug Saf. 2015;14(7):1035-1053.

[12]Seno T,Yamanoto A,Kukida Y,et al. Once-weekly teriparatide improves glucocorticoid - induced osteoporosis in patients with inadequate response to bisphosphonates. Springerplus. 2016;5(1):1056-1063.

[13]Zhu L,Chen J,Zhang J,et al. Parathyroid hormone(PTH) induces autophagy to protect osteocyte cell survival from dexa-Nmethasone damage. Med Sci Monit. 2017;23(21): 4034-4040.

[14]Tolba MF,El-Serafi AT,Omar HA. Caffeic acid phenethyl ester protects against glucocorticoid- induced osteopo-rosis in vivo:impact on oxidative stress and RANKL/OPG signals. Toxicol Appl Pharmacol. 2017;324(29):26-35.

[15]李三华,陈全利,杨加强. 杜仲总黄酮对去卵巢大鼠骨组织代谢的影响[J]. 中国老年学杂志,2018,38(7):3198-3200

[16]骆瑶,陈兰英,官紫祎,等. 杜仲提取物对去卵巢骨质疏松大鼠骨代谢?骨密度及骨微结构的影响[J].中药材, 2016,39(11): 2624-2628.

[17]Corina M,Vulpoi C,Branisteanu D. Relationship between bone mineral density, weight, and estrogen levels in pre and postmenopausal women. Rev Med Chir Soc Med Nat Iasi. 2011; 116(4): 946-950.

[18]Davison KS,Kendler DL,Ammann P,et al. Assessing fracturerisk and effects of osteoporosis drugs: bone mineral densityand beyond. Am J Med. 2009;122(11): 992-997.

[19]Huang RP,Rubin CT,Mcleod KJ. Changes in postural muscle dynamics as a function of age. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 1999;54(8): 352-357.

[20]巴洪冰,程亮.全身振动训练对老年女性骨密度的影响[J].中国骨质疏松杂志,2016,22(3):324-342.

[21]朱再胜,章振林. 不同模式骨折风险评估工具在绝经后女性的应用和评估[J].中国全科医学,2014, 17(16): 1851-1854.

[22]祁珊珊,王永吉,庞田田,等. 去卵巢大鼠骨?生殖系统组织病理学与形态计量学观察[J].中国骨质疏松杂志,2015, 21(7): 774-779.

引言

在医疗条件逐渐改善和人民对生活品质的注重程度提升的大环境下，骨质疏松症越来越受到关注，已成为临床研究的重要议题^[1]。骨质疏松症可由多种治病因素引起，成因非常复杂，主要病理特征是骨量流失严重、骨纤维结构遭受破坏、骨骼脆性增加。骨质疏松症导致患者骨折风险度较高，一旦出现意外患者生活质量严重下降，还有可能引发并发症。目前已知的导致骨质疏松的危险因素中，较常见的有：糖尿病引起的内分泌紊乱、绝经后雌激素失调以及糖皮质激素类药物的使用。过去的研究中建立骨质疏松动物模型大多是单一成因的模型，如去卵巢骨质疏松大鼠模型、糖尿病骨质疏松大鼠模型^[2]，但流行病学研究显示，大量骨质疏松患者是多危险因素暴露下导致患病^[3]，所以多致病因素联合动物模型的建立具有较大的临床意义，但国内相关研究尚不多见。糖皮质激素的使用是骨质疏松的致病因素之一，但糖皮质激素类药物如地塞米松，在临床治疗中被广泛使用，甚至出现滥用，尤其在无菌性炎症和自体免疫疾病的治疗中被长期大量使用^[4]。大量研究表明长期大量使用糖皮质激素可能会导致向心性肥胖、骨密度和骨矿含量下降、骨坏死等^[1，4]，但其作用机制尚不十分明确。女性绝经后，由于雌激素浓度的下降，骨量、骨骼肌加速流失，尤其髋部、股骨、腰椎的骨量流失尤为显著，关节退化和疼痛也较为多见。许多学者认为，绝经后妇女由于抗氧化能力下降、氧化程度加剧，无菌性炎症发病率上升，糖皮质激素使用率远高于同龄男性^[1，4]。当糖皮质激素使用和雌激素浓度下降两大骨质疏松危险因素叠加，绝经期妇女骨健康受到较大威胁。所以为贴近临床建立去卵巢联合地塞米松骨质疏松大鼠的模型是有其必要性的。杜仲(Eucommia ulmoides)是杜仲科杜仲属多年生落叶乔木杜仲(Eu-commia ulmoides Oliv.)的干燥树皮，在传统中医中常被用于骨伤治疗。近年研究发现杜仲除具有提升骨密度和防止骨量流失的功效外还能够改善雌性大鼠雌激素分泌。因此杜仲作为改善绝经期女性骨健康和内分泌调节保健品具有较好的开发前景。近年全身振动训练是大众健身方面的关注热点，其优点是通过以较小的运动负荷获得较好的训练效果，此特点适用于中老年人预防运动系统退行性病变^[5]。2016年以后全身振动训练关于骨健康的训练得到开发。许多研究证实全身振动训练能够显著提高老年人肌力和下肢骨密度^[6]，并且有证据表明全身振动训练对于老年人骨量提升速度快于常见的跑步、舞蹈、太极拳等运动^[7]。全身振动训练作为老年人骨健康的干预方式具有较大的发展空间。但是目前大部分研究都是用于正常骨量流失的老年人，对于骨质疏松患者的研究较少。美国运动医学学会大会主题报告有提出，通过运动+膳食添加剂的干预是未来值得探索的方向^[8]。

文章将摄入杜仲提取物搭配全身振动训练作为干预方案，对去卵巢联合地塞米松骨质疏松大鼠实施干预，旨在为绝经后雌激素降低和使用糖皮质激素2种危险因素共同暴露的骨质疏松患者找出安全、有效、快速、可行的治疗方案提供理论参考。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计随机平行对照实验。

1.2 时间及地点于2017年9月至2018年5月在重庆理工大学动物实验中心完成。

1.3 材料

1.3.1 实验动物选取12周龄，未生产，健康雌性Sprague Dawley(SD)大鼠80只，SPF级，体质量为(187.6±19.3)g，购自广西医科大学动物实验中心，许可证号：SCXK 20090002。购回后大鼠分笼饲养，自由饮食，采用国家标准啮齿类动物饲料，明暗分期12/12 h，实验动物处置严格遵守科技部出台的《关于善待实验动物的指导性意见》。

1.3.2 实验试剂杜仲提取物购自西安林朗生物科技有限公司，制剂为棕褐色粉末，0.5 g粉末由原生药量2.5 g制成，使用前利用高精度电子秤称取定量杜仲粉末，兑入适量0.5% CMC-Na溶液，研磨混悬，在4 ℃环境进行避光存放。戊巴比妥钠，购自北京沃比森科技有限公司。地塞米松磷酸钠注射液，购自石药银湖制药有限公司。青霉素钠，购自山西信谊通制药有限公司。大鼠骨钙素、抗酒石酸酸性磷酸酶、脱氧吡啶、雌二醇、碱性磷酸酶ELISA检测试剂盒，均购自武汉默沙克生物科技公司。

1.3.3 实验设备德国Explorer-EX10201精密电子天平，南京迈瑞Mindray全自动生化分析仪，湖南凯达-DL5M立式低速冷冻离心机，南京德铁BS-1101酶标分析仪，美国Faxitron ultrafocus100双能X射线骨密度仪，德国power plate-pro5振动训练仪，上海企想QX-W600生物骨科材料试验机，上海科凌威DW-135W58超低温冰箱。

1.4 实验方法

1.4.1 实验设计流程 ①大鼠购回后进行环境适应1周；②将80只大鼠按随机数字表法分为骨质疏松模型组(n=60)和假手术组(n=20)，骨质疏松模型组大鼠进行卵巢切除术和地塞米松摄入，假手术组进行假手术和安慰剂摄入，整个造模过程为期6周；③造模结束后将骨质疏松模型组大鼠随机分为4组，即模型对照组(n=15)、全身振动组(n=15)、杜仲摄入组(n=15)、杜仲摄入+全身振动组(n=15)，进行12周的治疗方案干预；④12周干预结束后24 h内，将全部大鼠分开放置到代谢笼中进行24 h尿液采集，第2天对全部大鼠取血并进行骨代谢分析，后麻醉处死大鼠取左侧股骨并在超低温冰箱贮存，第3天大鼠取左侧股骨自然解冻，进行骨密度检测和生物力学性能测试，见图1。

1.4.2 动物模型构建参照卢其腾等^[9]的研究进行模型构建：①大鼠适应性饲养结束后，将大鼠随机分为骨质疏松模型组(n=60)和假手术组(n=20)；②全部大鼠腹腔注射 50 mg /kg戊巴比妥钠(0.1 g/kg)；③利用剃毛器剔除大鼠背毛，沿脊柱两侧侧剖开1.5-2.0 cm创口，切除骨质疏松模型组大鼠卵巢，假手术组大鼠进行卵巢附着脂肪组织清除；④利用可吸收缝合线进行手术创口缝合；⑤术后对所有大鼠注射8×10⁴ IU/kg青霉素钠，1次/d，共5 d，防止伤口感染；⑥术后全部大鼠进行术后自由饮食，动物房温度22-24 ℃，相对湿度50%-60%。术后2周，骨质疏松模型组大鼠予肌肉注射地塞米松1 mg/kg，2次/周；假手术组注射等量生理盐水，连续注射4周。此次造模中60只骨质疏松模型组大鼠在4周注射结束后全部存活，活动饮食正常。造模大鼠骨密度小于假手术组大鼠平均骨密度2.5个标准差即认为大鼠骨质疏松模型造模成功标准。

1.4.3 分组方案杜仲摄入组给予杜仲灌胃(给药剂量：按照15 mL/kg灌胃；给药方式：每天灌胃1次，每周灌胃6 d)，全身振动组、假手术组、模型对照组按与杜仲摄入组相同体积0.5%CMC-Na灌胃，给药方式与杜仲摄入组一致。模型对照组、假手术组在笼内自由活动，自由饮食。全身振动组利用德国power plate-pro5振动训练平台进行振动干预，振幅为2 mm，振频30 Hz，20 min/次，每周干预5次。杜仲摄入+全身振动组大鼠既要接受全身振动训练同时摄入杜仲提取物，全身振动训练方式及给药方式与全身振动组和杜仲摄入组一致。所有大鼠接受12周干预，干预结束后有大鼠均存活，生活状态良好。

1.4.4 样本提取 12周干预结束后立即置入代谢笼内 24 h，采集尿样。尿样采集完成后，取腹腔主动脉血液，置于EDTA抗凝管中，完成血样采集后立即处死大鼠，解剖出大鼠左股骨，清除股骨上附着的肌肉组织和结缔组织。利用电子天平测量鲜股骨质量，用生理盐水浸泡纱布，用纱布把股骨分别包裹，妥善标号标记，存放于超低温冰箱-80 ℃贮藏室内。

1.5 主要观察指标

1.5.1 实验动物日常活动及体质量观察大鼠进入动物房直至被处死，观察员对大鼠进食饮水、排泄、活动、体质量、愈合生理表现进行观察记录。

1.5.2 骨密度、骨代谢检测指标

骨密度：从超低温冰箱取出股骨样本，常温静置解冻，利用美国产Faxitron ultrafocus100双能X射线骨密度仪的small animal 模式扫描大鼠左侧股骨。

骨代谢：血样常温静置自然解冻，通过高速离心机， 3 000 r/min离心10 min。利用ELISA法检测血清骨钙含量、抗酒石酸酸性磷酸酶水平；利用全自动生化分析仪检测血清中碱性磷酸酶、钙、磷水平。收集到的尿液3 000 r/min离心10 min，取上清。利用ELISA法检测检尿液中脱氧吡啶啉含量；利用全自动生化仪检测尿液中肌酐、钙、磷水平。

1.5.3 骨生物力学指标检测从超低温冰箱取出股骨样本，常温静置解冻。材料试验机的双侧立柱间长度设置为20 mm，将接受检测的股骨样本平置双侧立柱间，立柱分别平托股骨两端，测试要求股骨样本放置角度、朝向、距离均一致，从而降低测量误差，调整测试压头靠近股骨，上压头以1 mm/min匀速下压，共在3点进行弯曲试验，直到样本折断，通过自带试验和数据处理系统，保留实时数据曲线。并且计算出最大载荷、断裂载荷、最大应力、弹性模量等指标。

1.5.4 激素指标检测血样常温静置自然解冻，通过高速离心机，3 000 r/min离心10 min。通过ELISA法检测血清雌二醇水平。

1.6 统计学分析使用IBM SPSS 20.0统计学软件对实验参数进行数据分析。所有参数以x(_)±s形式表示，组间差异比较利用one-way ANOVA针对所有变量进行统计分析，若方差齐次性检验不通过则采用Kruskal-Wallis检验；研究显著性定为P < 0.05。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

讨论

骨质疏松症主要分为原发性骨质疏松、继发性骨质疏松、特发性骨质诉松。其中原发性骨质疏松是指伴随年龄增长所必然发生的一种以骨量流失、骨结构破坏为特征的生理退行性病变。原发性骨质疏松又可分为绝经后骨质疏松症和老年性骨质疏松症。绝经后骨质疏松症是指绝经后，女性卵巢萎缩、雌激素水平降低，骨吸收作用大于骨生成作用，骨量丢失加剧，最终形成骨质疏松。老年性骨质疏松症是指随着年龄增加，骨小梁间隙增大，骨基质减少、骨骼生物力学性能下降。继发性骨质疏松是成因较为复杂，主要由于疾病、药物使用等因素导致。糖皮质激素的使用就是其重要成因之一^[1，3]。流行病学研究显示，女性绝经后骨折的风险是同龄男性1.5-3倍，这与绝经后雌激素下降引起的加速骨量流失和绝经后妇女糖皮质激素使用率较高均相关^[10]。此次研究参照卢其腾等^[9]的研究，建立去卵巢联合地塞米松骨质疏松大鼠模型，利用全身振动、杜仲摄入、杜仲摄入+全身振动进行分组干预，观察其对骨质疏松大鼠骨密度、骨代谢、骨生物力学性能的影响。

此次研究结果显示，在各组大鼠初始体质量基本一致的情况下，模型对照组、全身振动组、杜仲摄入组、杜仲摄入+全身振动组大鼠经过卵巢切除手术和地塞米松的注射其体质量显著上升，且显著高于接受假手术的假手术组。该现象在去卵巢骨质疏松大鼠模型和糖皮质激素骨质疏松大鼠模型的建造均为正常生理现象。在去除卵巢后，大鼠卵巢功能减退，雌激素水平下降、机体内分泌紊乱，脂代谢呆滞，导致体脂率和体质量的显著上升。而地塞米松作为糖皮质激素，会引起水、无机盐、碳水化合物、蛋白质和脂肪代谢紊乱，导致向心性肥胖^[11]。去卵巢和摄入地塞米松是引起大鼠体质量大鼠体质量上升的主要原因。经过全身振动训练、杜仲摄入、全身振动训练+杜仲摄入干预的骨质疏松模型大鼠体质量显著低于未进行干预的骨质疏松模型大鼠。结合血清雌二醇浓度，发现干预结束后各组血清雌二醇浓度与体质量变化呈负相关。说明全身振动训练、杜仲摄入、全身振动训练+杜仲摄入干预能够有效调节雌激素，在雌激素水平上升后，体内紊乱的代谢得到平衡、脂代谢恢复，体质量升上趋势得到有效抑制。全身振动训练、全身振动训练+杜仲摄入干预的大鼠体质量低于杜仲摄入的大鼠，其原因可能是全身振动训练通过运动方式可以消耗更多能量^[12]。

骨组织内的细胞不断在进行细胞代谢，主要是骨细胞间会不停进行相互作用，和骨细胞与骨髓中的生成细胞、基质细胞进行相互作用，从而形成骨的生成与重建。骨具除具有支撑、保护作用外，还具有造血功能。骨代谢主要由负责吸收骨基质的破骨细胞和负责合成骨基质的成骨细胞发挥作用。成骨细胞和破骨细胞主要分布于骨膜、骨小梁、骨皮质等结构处。骨组织主要由有机物和无机物构成，而骨主要成分在血液和排泄物中的水平是骨代谢状态的常用测试指标，此次研究测试血液和尿液骨钙、碱性磷酸酶、脱氧吡啶、钙、磷等含量表示有机物、无机物代谢水平。在完成12周干预后，去卵巢联合地塞米松骨质疏松模型大鼠血清骨钙、碱性磷酸酶、尿液脱氧吡啶/肌酐、钙/肌酐、磷/肌酐浓度远高于接受假手术的大鼠，说明去卵巢联合地塞米松模型大鼠骨转换作用和骨吸收作用增强。其机制可能是，大鼠去卵巢后大鼠雌激素下降，从而导致成骨细胞活性下降，而破骨细胞数量和活性增加，从而使导骨转换升高，骨吸收高于骨形成^[13-14]。长期摄入地塞米松抑制会抑制成骨细胞的分化增殖；诱导成骨细胞凋亡；提高破骨细胞活性，延长破骨细胞的寿命周期，促进骨的吸收作用。经过12周全身振动训练、杜仲摄入、全身振动训练+杜仲摄入干预的去卵巢骨质联合地塞米松骨质疏松大鼠的血清骨钙、碱性磷酸酶、尿液钙/肌酐、磷/肌酐均有显著低于模型大鼠，说明全身振动训练、杜仲摄入、全身振动训练+杜仲摄入干预可以降低去卵巢联合地塞米松骨质疏松大鼠的骨代谢，抑制骨转换，降低骨吸收、减少骨量流失。与此次研究采用相同剂量和给药方式的李三华等^[15]和骆瑶等^[16]的研究也得到类似结果。

骨密度即骨骼矿物质密度，能够反映骨质量，是判断骨丢失的敏感指标，是判定骨质疏松的的常用指标。此次研究中，干预结束，去卵巢联合地塞米松骨质疏松模型大鼠骨密度远低于接受假手术的大鼠，这可能是卵巢切除和摄入地塞米松引起的大鼠骨吸收作用增强导致的，同时该现象印证去卵巢联合地塞米松骨质疏松模型造模的形成。经过12周全身振动训练、杜仲摄入、全身振动训练+杜仲摄入干预后，去卵巢联合地塞米松骨质疏松大鼠的骨密度高于模型大鼠，与假手术大鼠骨密度亦没有明显差异。Corina等^[17]认为杜仲提取物通过抑制骨吸收，促进骨形成，提升骨质量和骨强度。Davison等^[18]研究发现杜仲提取物可以提高骨骼对于钙和磷的吸收，从而改善骨密度。而全身振动训练对于骨密度的正面影响已经被大量文献报道，其机制可能是全身振动训练会增加2型肌纤维的募集数量和速度收缩，从而增加了外周血液循环，有利于血钙输送至骨组织，增加骨钙化的效率，同时能够刺激生长激素的大量分泌，进而增强骨生成、改善骨密度^[19-20]。全身振动训练+杜仲摄入大鼠的骨代谢指标和骨密度均优于单独使用全身振动训练或杜仲摄入，说明全身振动训练和杜仲摄入2种方式联合使用有较大的临床价值。

骨生物力学性质能常被看作抗骨折能力的体现，骨生物力学性能可以反映骨质量、骨强度和骨结构，而骨密度、几何形状、骨微观结构、矿化作用、尺寸等因素对其会造成影响^[21]。常用于骨质疏松治疗标准评价的骨生物力学性质指标主要有最大应力、最大载荷、断裂载荷、弹性模量等^[22]，此次研究亦选用以上指标。此次实验中12周干预完成后，去卵巢联合地塞米松骨质疏松模型骨生物力学性能远劣于接受假手术的大鼠。有研究认为骨质疏松发生时会伴随骨量流失与骨结构退化，会直接导致生物力学性能和骨强度下降。此次研究中去卵巢联合地塞米松骨质疏松大鼠模型的骨密度和骨矿物质已经降低，导致骨强度和刚度减弱，因此造成骨生物力学性能下降。经过12周全身振动训练、杜仲摄入、全身振动训练+杜仲摄入干预去卵巢联合地塞米松骨质疏松大鼠的骨生物力学性能优于未接受干预的模型大鼠，其原因可能是杜仲摄入干预能够提升大鼠雌激素水平和骨密度以及全身振动训练干预向骨骼施加了压缩载荷，骨受到的外部冲击增加，长期训练会使机体启动塑建过程，骨的形态和筑构方式发生改变以承受载荷，而骨的几何形状、骨微观结构能够直接影响骨生物力学性能。由于全身振动训练、杜仲摄入2种干预改善骨生物力学性能机制不同，联合使用能够取得更显著的改善效果。

结论：摄入杜仲提取物、全身振动训练、摄入杜仲提取物联合全身振动训练等方案能够明显提高去卵巢联合地塞米松骨质疏松大鼠的骨密度，增强股骨的生物力学性能，改善骨代谢指标。摄入杜仲提取物、全身振动训练、摄入杜仲提取物联合全身振动训练等方案适用于绝经和使用糖皮质激素双因素诱导发生的骨质疏松的治疗。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程