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[目的]
观察大剂量维生素D3对不同性别大鼠心血管及骨代谢的影响,研究血管钙化和骨量改变之间的关联,并对其可能的作用机制作初步探讨;同时分别观察辛伐他汀对雌性大鼠和司坦唑醇对雄性大鼠在大剂量维生素D3导致的大鼠血管钙化和骨代谢改变后的药理作用,为进一步了解骨质疏松与心血管疾病之间的关系提供实验依据。
[方法]
实验一:大剂量维生素D3对雄性大鼠心血管和骨代谢的影响及司坦唑醇的药理作用30只8~10周龄的SPF级雄性SD大鼠,随机分成3组:分别为正常对照组(n=10)、维生素D3模型组(n=10)和司坦唑醇组(n=10)。动物分组当天定为0h,分别在0、24、48h给予维生素D3模型组、司坦唑醇组维生素D3 20万单位·kg-1,正常对照组给予等容量蒸馏水对照灌胃。实验第四天开始,司坦唑醇组给予司坦唑醇5mg·kg-1·d-1进行治疗,正常对照组和维生素D3模型组大鼠给予等量的蒸馏水对照灌胃。实验全程均饲以标准饲料,实验周期为6周。
实验二:大剂量维生素D3对雌性大鼠心血管和骨代谢的影响及辛伐他汀的药理作用30只8-10周龄的SPF级雌性SD大鼠,随机分成3组:分别为正常对照组(n=10)、维生素D3模型组(n=10)和辛伐他汀组(n=10)。动物分组当天定为0h,分别在0、24、48h给予维生素D3模型组、辛伐他汀组维生素D3 25万单位·kg-1,正常对照组在同一时刻给予等容量蒸馏水对照灌胃。实验第四天开始,辛伐他汀组给予辛伐他汀5mg·kg-1·d-1进行治疗,正常对照组和维生素D3模型组大鼠同时刻给予等量的蒸馏水对照灌胃。实验全程均饲以标准饲料,实验周期为6周。
两次实验均在实验结束前第13、14天和第3、4天分别皮下注射盐酸四环素和钙黄绿素作骨荧光标记。实验结束时,心脏取血处死大鼠,取主动脉弓,经固定、包埋、切片,HE染色后光镜下观察病理变化;取从右肾动脉与髂总动脉交汇处为标志,向上取1cm腹主动脉,烘干、称重、浓盐酸硝化,用ICP离子性发射光谱仪测血管钙含量;取主动脉弓至胸主动脉段血管1cm,沿纵轴剪开后Von Kossa染色,用Image-Pro Plus 6.0病理图像分析软件计算大鼠钙化斑块面积百分比;取大鼠血清,检测大鼠血脂含量;取左侧胫骨不脱钙包埋后制成骨切片,通过半自动图像分析系统进行松质骨(上段)的骨组织形态计量学测量;取左侧股骨,用858 Mini Bionix型材料测试系统,分析大鼠股骨生物力学性能,然后将生物力学检测后的骨材料烘干、消化,分成两份,分别使用ICP离子性发射光谱仪和羟脯氨酸试剂盒(经典法)检测其骨钙、磷以及骨胶原的含量。
[结果]
1.大剂量维生素D3可使雄性大鼠和雌性大鼠血清总胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇含量均升高,而血清高密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯含量均降低,不同性别大鼠变化趋势均相同,无特异性。
2.大剂量维生素D3可造成雄性大鼠和雌性大鼠血管钙化的病理改变,无性别特异性。
3.大剂量维生素D3可使雄性大鼠松质骨骨量明显丢失,胫骨上段骨小梁面积百分率(%Tb.Ar)降低了49.8%(P<0.05),骨形成及骨矿化的指标明显下降:荧光周长百分数(%L.Pm)降低了67.7%(P<0.05)、骨形成率(BFR/BS、BFR/BV、BFR/TV)分别降低了64.3%(P<0.05)、12.4%(P<0.05)和64.7%(P<0.05);骨生物力学性能明显下降:最大载荷下降了14.62%(P<0.05)、断裂载荷下降了16.58%(P<0.05)。股骨单位骨量中的骨羟脯胺酸(Hyp)、骨钙、骨磷含量均降低。
4.大剂量维生素D3使雌性大鼠松质骨骨量明显增加,骨小梁数量明显增加,间距缩小,小梁彼此融合成块状,结构紊乱,失去立体网状结构,胫骨上段的骨小梁面积百分率(%Tb.Ar)、骨小梁厚度(Tb.Th)分别增加了235.7%、486.7%(P<0.05);和骨小梁分离度(Tb.Sp)减少了35.0%(P<0.05);骨形成及骨矿化的指标增加:荧光周长百分数(%L.Pm)增加了79.2(P<0.05)、骨矿化沉积率(MAR)增加了19.2%、骨形成率(BFR/BS、BFR/TV)分别增加了109.4%(P<0.05)和186.0%(P<0.05)。骨生物力学性能明显下降:最大载荷下降了16.50%(P<0.05)、断裂载荷下降了12.48%(P>0.05)。骨羟脯胺酸(Hyp)显著降低(P<0.05),股骨骨钙、磷含量均增加。
5.辛伐他汀对大剂量维生素D3导致的雌性大鼠血管钙化及骨代谢的影响辛伐他汀可调节血脂代谢,增加血清高密度脂蛋白胆固醇含量,降低血管钙化钙化面积,有效抑制大剂量维生素D3导致的血管钙化,但辛伐他汀对大剂量维生素D3导致的雌性大鼠骨代谢紊乱无明显作用。
6.司坦唑醇对雄性大鼠血管钙化及骨代谢的影响司坦唑醇可增加大剂量维生素D3导致的大鼠胫骨骨小梁的数量,增强股骨生物力学性能,对雄性大鼠的骨质疏松有一定的防治作用,但司坦唑醇对大剂量维生素D3导致的雄性大鼠血管钙化无明显作用。
[结论]:
用20万单位·kg-1·d-1的维生素D3连续灌胃三天,可使雄性大鼠血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量增加,主动脉出现钙化,同时大鼠骨量丢失,骨生物力学性能明显下降。司坦唑醇对雄性大鼠血管钙化无明显的抑制作用,但司坦唑醇可增加大鼠胫骨骨小梁的数量,增强股骨生物力学性能,对雄性大鼠的骨质疏松有一定的防治作用;用25万单位·kg-1·d-1的维生素D3连续灌胃三天,可使雌性大鼠血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量增加,主动脉出现钙化,同时大鼠骨量增加,骨生物力学性能明显下降。辛伐他汀可有效调节雌性大鼠血脂代谢,降低血管钙化程度,但对雌性大鼠骨代谢紊乱无明显作用。