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【目的】 利用去卵巢手术(OVX)和关节腔内注射碘乙酸钠(MIA)模拟绝经后妇女骨质疏松(OP)合并骨性关节炎(OA)大鼠模型,探讨阿仑膦酸钠联用丹参素对骨骼、关节软骨和软骨下骨的影响,为绝经后妇女OP合并OA的治疗提供新思路,并为开发丹参素的新用途提供实验依据。 【方法】 54只4月龄雌性SD大鼠随机分为假手术(Sham)组、去卵巢(OVX)组、OVX+碘乙酸钠(OVX+MIA)组、OVX+碘乙酸钠+阿仑膦酸1mg/kg/d (OVX+MIA+ALN)组、OVX+碘乙酸钠+丹参素25mg/kg/d (OVX+MIA+DSU)组、OVX+碘乙酸钠+阿仑膦酸钠1mg/kg/d+丹参素25mg/kg/d (OVX+MIA+ALN+DSU)组,每组 9只。假手术组大鼠暴露两侧卵巢但不摘除,其余组经背腹部行两侧卵巢摘除手术。OVX手术后4w,Sham和OVX组大鼠右侧膝关节腔内注射无菌生理盐水,而其余组大鼠膝关节腔内注射MIA(2mg/50μl)。注射MIA后第2d开始灌胃给药,每天给药1次,连续给药12w。所有实验大鼠在处死前第14、13d和第4、3d在皮下注射钙黄绿素7 mg/kg进行体内双荧光标记。实验结束时,麻醉大鼠,心脏采血处死,分离血清采用酶联免疫吸附法(ELISA)进行血清指标测定;分离右侧股骨进行关节面软骨大体观察、软骨番红O-固绿染色、骨生物力学和Micro-CT等检测;分离右侧胫骨进行骨组织形态计量学、内侧关节软骨和软骨下骨Micro-CT等检测;取第4腰椎进行骨形态计量学检测。 【结果】 1. 股骨关节面软骨大体病理学评分的结果显示,与Sham组比较,OVX组大鼠大体病理学评分无差异(P>0.05),OVX+MIA组大体病理学评分明显增高(P<0.01)。与OVX+MIA组对比,所有用药组大体病理学评分明显降低(P<0.01)。 2. 股骨内侧髁关节软骨Mankin’s病理学评分的结果显示,与Sham组比较, OVX 组病理学评分无差异(P>0.05);OVX+MIA 组病理学评分明显升高(P<0.01)。与OVX+MIA组对比,ALN和联合用药组病理学评分均明显降低(P<0.01);DSU组病理学评分无明显变化(P>0.05)。 3. 胫骨关节面内侧软骨Micro-CT的结果显示,与Sham组比较,OVX+MIA组软骨厚度、软骨体积分数明显减小(P<0.05&P<0.01);但OVX组无差别(P>0.05)。与OVX+MIA组对比,ALN和联合用药组软骨厚度和软骨体积分数均增加(P<0.05&P<0.01);DSU组软骨体积分数增加(P<0.01)。 4. 胫骨内侧软骨下骨Micro-CT的结果显示,与Sham组对比,OVX+MIA组骨体积分数(BV/TV)和骨小梁数量(Tb.N)值明显下降(P<0.05&P<0.01);但OVX组无差别(P>0.05)。与OVX+MIA组对比,OVX组BV/TV和Tb.N均增加(P<0.05);联合用药组BV/TV明显增加(P<0.01),但ALN和DSU组各项参数差异均无统计学意义(P>0.05)。 5. 股骨生物力学的结果显示,与Sham组对比,OVX和OVX+MIA组大鼠刚度显著下降(P<0.01)。与OVX+MIA组对比,所有用药组股骨生物力学参数均无明显变化(P>0.05)。 6. 股骨远端松质骨Micro-CT的结果显示,与Sham组对比, OVX和OVX+MIA组大鼠骨密度(BDM)、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Tb.N)和连接密度(Conn.D)均明显减小(P<0.01),而骨小梁分离度(Tb.Sp)和结构指数模型(SMI)均明显增大(P<0.01)。与OVX+MIA组对比,所有用药组BDM、Tb.N、Conn.D均增加(P<0.05&P<0.01),Tb.Sp明显减小(P<0.01)。 7. 骨组织形态计量学的结果显示: (1) 与Sham组对比,OVX和OVX+MIA组胫骨上段骨小梁面积百分数(%Tb.Ar)和骨小梁数目(Tb.N)均明显减少(P<0.01),而破骨细胞数目(Oc.N)和破骨细胞周长百分率(%Oc.S.Pm)均增加(P<0.01)。与OVX+MIA组比较,ALN和联合用药组的%Tb.Ar和Tb.N值均增加(P<0.05),而Oc.N和 %Oc.S.Pm均降低(P<0.05);DSU组胫骨上段静态参数均无统计学差异(P>0.05)。 与 Sham 组相比, OVX 和 OVX+MIA 组骨转换率(BFR/BV)增大(P<0.05&P<0.01)。与OVX+MIA组相比,DSU组荧光周长百分率(%L.Pm)和骨表面新骨形成率(BFR/BS)均增高(P<0.05),而其余用药组胫骨上段动态参数均 无差异(P>0.05)。 (2) 与Sham组比较,OVX和OVX+MIA组腰椎%Tb.Ar、Tb.N均明显降低(P<0.01),而Tb.Sp增加(P<0.05&P<0.01)。与OVX+MIA组对比,ALN和联合用药组Tb.N增加(P<0.05),Tb.Sp降低(P<0.05);DSU组腰椎静态参数均无明显变化(P>0.05)。 与Sham组比较, OVX和OVX+MIA组大鼠腰椎%L.Pm、矿化沉积率(MAR)、BFR/BS、BFR/BV均明显增大(P<0.01)。与OVX+MIA组相比,ALN和联合用药组腰椎动态参数均明显减小(P<0.05&P<0.01),但DSU组%L.Pm、BFR/BS和BFR/BV均增大(P<0.01)。 (3) 与Sham组比较,OVX+MIA组胫骨中段皮质骨面积百分数(%Ct.Ar)减少(P<0.05),而骨髓腔面积百分数(%Ma.Ar)增加(P<0.05)。与Sham组相比,OVX和OVX+MIA组胫骨中段动态参数均明显增大(P<0.05&P<0.01)。与OVX+MIA组比较,所有用药组胫骨中段静态和动态参数均无差异(P>0.05)。 8. 血清指标的结果显示,与Sham组相比,OVX和OVX+MIA组I型胶原羧基末端肽(CTX-I)、I 型前胶原氨基端前肽(PIPN)和基质金属蛋白酶-13(MMP-13)的水平均升高(P<0.05&P<0.01);OVX+MIA 组 X 型胶原蛋白(COL10)的水平也升高(P<0.01)。与OVX+MIA组相比,所有用药组血清指标均无明显差异(P>0.05)。 【结论】 1. OVX大鼠出现骨质疏松,但不出现骨性关节炎。 2. OVX+MIA大鼠出现骨质疏松和骨性关节炎。 3. 阿仑膦酸钠缓解OVX+MIA大鼠所致骨丢失和关节软骨退化,但对关节软骨下骨无保护作用。 4. 丹参素对OVX+MIA大鼠胫骨关节面内侧软骨和股骨骨微结构有一定的保护作用。 5. 阿仑膦酸钠联用丹参素不但明显缓解OVX+MIA大鼠所致骨丢失和关节软骨退化,而且对关节软骨下骨有保护作用。