益腎中藥復(fù)方對模擬失重大鼠股骨生物力學(xué)特性的影響

1、    益腎中藥復(fù)方對模擬失重大鼠股骨生物力學(xué)特性的影響            作者：時間：2007-11-22 11:36:00                          

2、0;                                                 

3、0;       作者：韓艷 覃華 劉新友 杜曉燕 李運明 陳長生 【摘要】  目的：研究益腎中藥復(fù)方對抗措施對尾部懸吊大鼠承重骨的影響. 方法：SD雄性大鼠18只，按體質(zhì)量配對后隨機分為對照組(6只)、懸吊組(6只)和中藥處理組(6只). 在尾部懸吊大鼠模型模擬失重的基礎(chǔ)上，中藥處理組大鼠每日給予中藥復(fù)方灌胃. 利用物理測量和三點彎曲等實驗，觀察4 wk中益腎中藥復(fù)方灌胃對尾部懸吊大鼠股骨生長、生物力學(xué)特性的影響. 結(jié)果：懸吊組和中藥處理組大鼠股骨質(zhì)量、灰分、直徑和密度均較對照組大鼠下降(P<0.05) ；

4、與懸吊組比較，中藥處理組大鼠股骨的直徑(P<0.05)和密度(P<0.01)改善，質(zhì)量和灰分有增加趨勢. 與對照組相比，懸吊組大鼠股骨的強度和剛度降低(P<0.01)，中藥處理組最大載荷和剛性系數(shù)降低(P<0.05) ，韌性系數(shù)升高(P<0.01)；與懸吊組大鼠相比，中藥處理組大鼠彈性載荷提高(P<0.05) ，最大載荷、剛性系數(shù)和撓度載荷比值有提高趨勢. 結(jié)論：益腎強骨中藥可對抗骨丟失，對尾部懸吊大鼠承重骨的生長及力學(xué)特性有一定保護作用. 【關(guān)鍵詞】  模擬失重 中藥復(fù)方 骨 生物力學(xué)     

5、0引言    航天員在失重環(huán)境下，生理系統(tǒng)會出現(xiàn)一些變化：心血管系統(tǒng)失調(diào)、航天貧血癥、肌肉萎縮、骨質(zhì)脫鈣等. 而失重引起骨骼系統(tǒng)的變化是航天醫(yī)學(xué)工作者關(guān)注的問題之一. 航天實踐表明，失重條件下骨形成減弱，骨吸收相對增強，失重性骨量減少和鈣代謝紊亂呈進行性過程，航天員在飛行過程中平均每月喪失1%2%的鈣 1. 為防止長期太空飛行中可能出現(xiàn)的骨質(zhì)疏松、骨折等嚴重后果，人們設(shè)計和采用了多種對抗失重的方法，如體育鍛煉、藥物、添加營養(yǎng)物質(zhì)等 2 . 雖然這些措施減緩了骨量減少的速度，卻不能有效阻止這一現(xiàn)象的發(fā)生.傳統(tǒng)中藥毒副作用小、藥效溫和，近年在航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸受到

6、國內(nèi)外重視. 中醫(yī)學(xué)理論的精華在于“整體觀念”和“辨證施治”. 在航天微重力、輻射、狹小隔離環(huán)境等綜合因素作用下，人體神經(jīng)內(nèi)分泌免疫系統(tǒng)將會發(fā)生一系列生理功能變化. 有研究者認為在航天微重力環(huán)境較長時間停留及模擬失重狀態(tài)均可出現(xiàn)腎虛及血瘀之證3. 沈羨云等根據(jù)對兔頭低位-20°限制活動模型觀察，提出利用益氣活血等中藥行防護的觀點4. 本實驗我們根據(jù)中醫(yī)“腎主骨”的理論和航天期間的特殊變化，從整體調(diào)節(jié)入手，在尾部懸吊大鼠模型模擬失重的基礎(chǔ)上，給予益腎強骨中藥，考察了其對尾部懸吊大鼠骨丟失的防治作用，為中藥防護失重性骨丟失提供實驗依據(jù)，初步考察此種對抗方法的作用效果及其機制. 

7、   1材料和方法    1.1材料SD清潔級大鼠，雄性，18只，由第四軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心提供，動物合格證號：軍醫(yī)動字第C98008.  于動物飼養(yǎng)室內(nèi)適應(yīng)1 wk. 實驗開始當日隨機分為對照組（6只）、 懸吊組（6只）和中藥處理組（6只），  體質(zhì)量分別為： (200±7) g； （203±7） g；（206±5） g.  4 wk實驗期間，給予充足清潔飲水和攝食，大鼠可自由活動. 室溫保持在（22±2），人工控制室內(nèi)照明，保持12 h光照（08:0020:00）和黑暗（

8、20:00次日8:00），交替循環(huán).    1.2方法懸吊組大鼠采用李勇枝等5改進的方法做尾部懸吊，大鼠始終保持30°頭低位及后肢自由懸垂不荷重狀態(tài). 中藥處理組在尾部懸吊處理的基礎(chǔ)上，每天給予益腎中藥復(fù)方灌胃. 益腎中藥復(fù)方由黃芪、丹參、杞子、山楂等構(gòu)成，由本醫(yī)院制劑室分別煎湯浸膏，制成干粉備用. 用蒸餾水將中藥干粉配制成懸濁液，按照100110 g/(kg·d)的劑量，每天灌胃1 次. 自實驗期滿開始，依次斷頭處死大鼠，盡快取出其雙側(cè)股骨，去除結(jié)締組織. 右側(cè)股骨測量一般物理指標，包括質(zhì)量（濕）、長度、直徑、體積、密度、質(zhì)量（干）和灰分質(zhì)量

9、，除后兩項外其余均在處死大鼠后立即測量. 質(zhì)量及灰分采用ACA 2100型電子天平測量（精度為1×10-4 g，Denver Instrument Company，美國）. 測質(zhì)量（干） 時，標本先在118加熱烘烤48 h至質(zhì)量恒定；然后在灰化爐中800，24 h完全灰化測其灰分. 長度和直徑（骨干中點最細處）使用精度為0.02 mm 游標卡尺測量. 用排水法測量體積（精度為1×10-4 cm3）. 濕質(zhì)量密度為濕質(zhì)量和體積的比值.    左側(cè)股骨即刻密封保存于4環(huán)境中，并于2 d內(nèi)進行三點彎曲實驗. 三點彎曲實驗在Instron 1195 (

10、Instron，英國)電子拉伸機上進行. 股骨放置方向及位置保持不變，跨距為16 mm，加載砝碼2 kg，加載速度為0.05 mm/min. 通過所得載荷應(yīng)變曲線計算彈性載荷、最大載荷、破壞載荷、極限撓度、破壞撓度、剛性系數(shù)和韌性系數(shù)等力學(xué)指標.    統(tǒng)計學(xué)處理：所得數(shù)據(jù)均以x±s表示，采用SPSS 10.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析，組間比較利用方差分析和LSDt檢驗，P<0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義.    2結(jié)果    2.1一般情況對照組大鼠在實驗期間體質(zhì)量持續(xù)增加，而懸吊組和中藥處理組大鼠

11、體質(zhì)量在實驗期間的前4 d，均呈下降趨勢，從第5日開始逐漸增加. 實驗結(jié)束時，3組大鼠的體質(zhì)量分別為：對照組（292±11） g；懸吊組（255±8） g；中藥處理組（263±7） g. 懸吊組和中藥處理組大鼠平均體質(zhì)量低于對照組大鼠，而懸吊組和中藥處理組之間大鼠平均體質(zhì)量無統(tǒng)計學(xué)差異.    2.2大鼠股骨理化指標的變化3組大鼠在股骨長度方面未見明顯差異. 懸吊組和中藥處理組大鼠在股骨質(zhì)量(濕、干)、灰分、直徑和密度等方面均較對照組大鼠下降(P<0.05). 與懸吊組大鼠比較，采用中藥對抗措施處理后，中藥處理組大鼠在直徑(P&

12、lt;0.05)和密度(P<0.01)有改善，在質(zhì)量和灰分方面有提高的趨勢.  說明給予益腎強骨中藥灌胃對抗措施后，懸吊大鼠的骨量喪失減少（表1）. 表1各組大鼠股骨（右）基本物理指標    2.3大鼠股骨力學(xué)特性的變化懸吊組大鼠在股骨彈性載荷、最大載荷和剛性系數(shù)等方面均較對照組下降（P<0.01），韌性系數(shù)和彈性范圍內(nèi)的撓度載荷比值較對照組上升（P<0.01），表明模擬失重引起大鼠股骨力學(xué)性能的全面明顯降低. 中藥處理組與對照組大鼠比較，最大載荷和剛性系數(shù)降低（P<0.05），韌性系數(shù)升高（P<0.01）；與懸吊組大鼠相比

13、，中藥處理組大鼠在彈性載荷方面提高（P<0.05），最大載荷、剛性系數(shù)和撓度載荷比值有提高的趨勢；表明給予益腎強骨中藥灌胃對抗措施后，模擬失重大鼠的股骨力學(xué)性能有所提高(表2).    3討論    力學(xué)特性是反映骨的生長代謝情況的一個重要指標.航天失重和模擬失重均可引起骨力學(xué)特性的顯表2各組大鼠股骨（左）力學(xué)指標著降低，Cosmos飛行發(fā)現(xiàn)大鼠股骨和脊柱的力學(xué)性能下降2. Skylab23飛行大鼠骨的強度和硬度均較對照下降. MoreyHolton等6利用后肢懸吊大鼠模型發(fā)現(xiàn)股骨的所有彎曲參數(shù)(硬度、負荷、能量) 較對照顯著降

14、低. 前人的實驗結(jié)果提示失重引起骨力學(xué)性能降低，且主要發(fā)生在承重骨. 本次實驗也得到類似結(jié)果，懸吊組大鼠股骨的股骨質(zhì)量(濕、干)、灰分、直徑和密度、股骨彈性載荷、最大載荷和剛性系數(shù)等方面均較對照組顯著下降，韌性系數(shù)和彈性范圍內(nèi)的撓度載荷比值較對照組顯著上升，表明尾部懸吊使大鼠股骨骨鈣丟失，力學(xué)性能降低.國內(nèi)外在進行失重藥物防護措施的研究時，一般是從各自的專業(yè)領(lǐng)域出發(fā)，針對失重對不同生理系統(tǒng)的影響，采用不同的藥物. 我們認為航天中雖然各生理系統(tǒng)的反應(yīng)不一，表現(xiàn)不同，但它們的起因是一致的，都是由于失重引起的體液頭向分布和運動減退所產(chǎn)生的一種適應(yīng)失重環(huán)境的征候群(航天適應(yīng)性綜合征)7 . 在這個征候

15、群中，各個生理系統(tǒng)有其各自的表證和特點，但其內(nèi)在的機制卻互相聯(lián)系、互相制約. 所以在進行本課題研究時，我們從中醫(yī)“審證求因”“辯證論治”的理論出發(fā)，分析失重引起生理變化的特點，確定以補腎、益氣活血中藥為主來選擇中藥，最后選定了黃芪、丹參、杞子、山楂等進行實驗.骨礦鹽含量反映骨中無機質(zhì)含量. 而且由于單純骨礦鹽含量測定不能表現(xiàn)骨結(jié)構(gòu)和材料特征的變化，因此結(jié)合骨力學(xué)指標測定可以更全面評價骨質(zhì)量，反映骨骼抗骨折能力. 最大載荷和彈性載荷反映骨結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，它們的變化反映骨小梁質(zhì)量、結(jié)構(gòu)連續(xù)性和皮質(zhì)厚度的改變 8. 與懸吊組大鼠相比，中藥處理組大鼠的股骨直徑和密度有顯著改善，彈性載荷顯著提高，在質(zhì)量、

16、灰分、最大載荷、剛性系數(shù)和撓度載荷比值等方面有提高的趨勢；表明采用補腎、益氣活血中藥對抗措施后，模擬失重大鼠股骨的生長和力學(xué)性能有一定恢復(fù).【參考文獻】  1 Saunders DK, Roberts AC, Aldrich KJ, et al. Hematological and blood viscosity changes in tailsuspended ratsJ. Aviat Space Environ Med, 2002,73(7):647-653.2 Ohira Y, Yoshinaga T, Nomura T. Gravitational unloading eff

17、ects on muscale fiber size, phenotype and myonuclear numberJ. Adv Space Res, 2002,30(4):777-781.3 范全春, 李勇枝, 白桂娥, 等. 強骨抗萎方對模擬失重大鼠骨代謝影響的觀察J. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2003, 16(2):107-109.4 沈羨云, 孟京瑞, 王玉清, 等. 頭低位-20度限制活動期間兔生理指標的變化J. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，1994, 7(3): 186-191.5 李勇枝, 石宏志, 范全春, 等. 強骨抗萎方對模擬失重大鼠骨及相關(guān)組織生化指標的影響J. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2003, 16(2):103-106.6 MoreyHolton ER, Globu