糖尿病骨病及其治疗的实验研究

本研究的目的是探讨四氧嘧啶糖尿病大鼠骨骼在骨量、超微结构和生物力学方面的变化，并观察胰岛素对这些病变的治疗作用。将５０只雄性ＳＤ大鼠分成正常组、糖尿病组和胰岛素治疗组，３个月后处死，运用ＳＰＡ法和ＱＣＴ法测定股骨干及骺端骨量，电镜观察股骨及腰椎结构，并对股骨及腰进行生物力学测试。结果：四氧嘧啶糖尿病鼠３个月后骨骼出现了明显的病变：骨量明显降低、形态结构疏松、成骨功能丧失、骨质结构和材料性能也显著改     

模拟失重状态下雌、雄大鼠骨质疏松模型骨结构及生物力学对比研究

目的 模拟失重尾部悬吊雌、雌性大鼠模型松质骨骨密度、骨小梁结构、骨组织形态、骨代谢生化指标及力学性能的对比研究,为不同性别航天员飞行后骨量变化及航天医学提供实验依据。方法 3个月龄雌、雄性SD大鼠各20只,每组分别随机再分为2组,尾部悬吊4周组和空白对照组。到期处死SD大鼠,双能X线吸收法（dual -energy X-ray absorption DEXA )测定 L4椎体、股骨踝部骨密度,Micro-CT进行骨小梁分析,改良丽春红染色方法进行骨组织切片染色,ELISA法检测血清骨代谢生化标志物,生物力学测试机进行生物力学检测。结果 不同性别悬吊组大鼠较对照组大鼠椎体、股骨髁部骨密度均显著下降,松质骨的骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb. Th)、骨小梁数目（TB. N)、表面积体积比（BS/BV)较对照组显著降低（P <0. 05),骨小梁间隙（TB、Sp)较对照组显著增加;骨代谢生化指标骨特异性碱性磷酸酶（BALP)、抗酒石酸酸性磷酸酶 (TRAP)悬吊组较对照组显著增加,雄性悬吊组分别为对照组的4. 1和2. 7倍,雌性悬吊组分别为对照组的4. 5和3. 1倍;生物力学测试表明悬吊组椎体的最大压缩载荷(N)、最大压缩压力（MPa)、股骨最大抗弯曲载荷（N)雄性悬吊组分别较对照组下降：27. 5%、26. 4%、24 8% ;雌性悬吊组分别较对照组下降：36. 6%、33%、34%,力学强度显著下降。通过雌、雄性悬吊大鼠对比研究发现,雌性大鼠L4椎体、股骨髁部BMD,松质骨BV/TV、Tb. Th、TB. N、TB. N以及椎体的最大压缩载荷（N)、最大压缩压力（MPa)、股骨最大抗弯曲载荷(N)显著降低(P < 0. 05),骨小梁间隙(TB、Sp)、BALP、TRAP雌性悬吊组较雄性悬吊组显著增加(P <0. 05)。结论 尾部悬吊雌、雄性大鼠4周后分别出现明显的骨质疏松、骨小梁三维结构破坏、椎体及股骨生物力学显著下降、骨代谢失平衡,理论上增加了骨折的风险。同时更值得注意的是雌性悬吊大鼠骨质疏松程度较雄性悬吊组更加明显。不同性别航天员骨量丢失及骨折的风险应得到充分的认识,并指导我们航天医疗工作方面进行个性化干预措施。     

钒酸盐对I型糖尿病大鼠骨矿盐代谢及骨显微结构的影响

目的 评价钒酸盐对I型糖尿病大鼠骨代谢及骨显微结构的影响。方法 45只雄性Wistar大鼠被分为3组:正常饲养组(n=15)、高血糖组(n= 15)、高血糖钒酸盐治疗组(n=15)。对高血糖组和高血糖钒酸盐治疗组大鼠进行I型糖尿病造模,正常饲养组大鼠尾静脉注射生理盐水作为对照。以8 w龄Wistar雄性大鼠按45 mg/kg体重注射佐链尿菌素,制作糖尿病大鼠模型。造模成功后,给予高血糖钒酸盐治疗组糖尿病大鼠应用钒酸盐治疗,每只大鼠按0. 18 mg/(kg?d)钒计量喂养,每只大鼠通过灌胃治疗,治疗共持续12 w。正常饲养组和高血糖组则以生理盐水灌胃进行对照。连续喂养12 w,期间每周分别对 3组大鼠进行体重、血糖监测。喂养结束以后,分别取3组大鼠胫骨、股骨进行Micro-CT检测、免疫组化和组织形态学检测、生物力学检测、骨矿含量等相关指标检测。结果 经过12 w治疗,结果显示钒酸盐能够明显改善大鼠的髙血糖状态,提高体重指标,而且治疗组平均骨小梁厚度、最大负荷载力、骨盐含量指标均明显髙于高血糖组（P <0.05)。但钙盐的含量并没有显著提高（P>0.05)。结论 钒酸盐能够降低高血糖大鼠的血糖值,改善糖尿病大鼠的骨代谢、骨小梁显微结构及骨组织的力学性能,可为糖尿病性骨质疏松症提供新的治疗方法。     

糖尿病肾病模型大鼠中存在蛋白降解途径失调

目的 研究蛋白酶体和自噬两条主要蛋白质降解途径在细胞体外及糖尿病肾病（DN）模型大鼠体内中的变化。 方法 原代培养SD大鼠肾小球系膜细胞,观察该细胞在高糖环境中的增殖情况。分别给予30 mmol/L葡萄糖（HG组）、5.4 mmol/L葡萄糖（NC组）孵育0 h、8 h、16 h、72 h,并用Western印迹法检测蛋白酶体途径蛋白酶体α各亚基（PSMAs）和自噬途径LC3蛋白的表达。以自发性2型DN模型OLETF大鼠和正常对照LETO大鼠作体内实验,每4周动态监测血糖、24 h尿蛋白量,于36周龄处死大鼠,取肾组织,观察病理形态学并进行半定量评分;利用Western印迹法分析肾皮质中PSMAs和LC3蛋白的表达。 结果 与NC组相比,高糖环境下8 h蛋白酶体α各亚基、LC3Ⅰ和LC3Ⅱ蛋白表达均降低,差异均有统计学意义（P < 0.05）。其他各时间点两组间差异无统计学意义。与正常对照LETO大鼠相比,OLETF大鼠血糖水平和24 h尿蛋白量逐渐升高,差异有统计学意义（P < 0.01）。OLETF大鼠肾小球硬化指数和肾小管间质纤维化指数均显著高于LETO大鼠,差异有统计学意义（P < 0.01）;OLETF大鼠36周龄肾皮质中PSMAs蛋白表达明显减少,与正常对照LETO大鼠差异有统计学意义（P < 0.05）,LC3Ⅱ蛋白表达也有降低趋势,但差异无统计学意义。 结论 蛋白降解途径失调可能在DN的发生、发展中起了一定的作用。     

大鼠骨折模型局部注射C型钠尿肽(CNP)对骨折愈合的影响

目的探讨局部注射C型钠尿肽(C-type natriuretic peptide,CNP)对于大鼠骨折的愈合是否具有促进作用。方法 36只12周龄雄性SD大鼠,建立大鼠股骨干骨折模型,随机分为3组,每组12只。组1大鼠在断骨后,在骨折处局部注射溶于1 ml凝胶中的25μg CNP;组2大鼠在断骨后,在骨折处局部注射凝胶1 ml;组3大鼠在断骨后,在骨折处局部注射医用生理盐水1 ml。在建模后每周对大鼠进行X线扫描检测。第3周时,随机从每组中各选取7只大鼠,在接受X线扫描后处死,股骨接受Micro-CT扫描检测。每组剩余的5只大鼠在第4周接受X线扫描后处死,股骨接受Micro-CT扫描检测。收集建模后第3、4周股骨及骨折部位样本进行生物力学检测。结果 X线显示组1在术后第3、4周均出现大鼠骨折部位骨桥的形成,组2、3所有大鼠直至实验结束也未出现骨折端有骨桥形成。Micro-CT结果显示术后第3周组1骨折端骨痂体积为(187.655±62.864)mm3,高于组2(137.703±52.592)mm3和组3(176.493±75.193)mm3,但无统计学差异(F=1.167,P=0.334);术后第4周组1、2、3的骨折端骨痂体积分别为(242.853±139.252)、(242.460±64.844)、(226.274±77.418)mm3,3组比较无统计学差异(F=0.045,P=0.956)。组1第3周时4只大鼠达到骨折愈合标准,组2、3未出现骨折愈合大鼠;组1第4周时4只大鼠达到骨折愈合标准,组2、3未出现骨折愈合大鼠。生物力学检测结果显示第3周时,组1中能够完成生物力学检测的大鼠为4只,组2为0只,组3为1只;第4周时,组1中能够完成生物力学检测的大鼠为4只,组2为0只,组3为0只。结论在骨折局部注射CNP对SD大鼠骨折的愈合有一定的促进作用。     

GLP-1受体激动剂利拉鲁肽对糖皮质激素性骨质疏松大鼠的疗效和作用机制研究

目的讨论GLP-1受体激动剂利拉鲁肽对糖皮质激素性骨质疏松(GIOP)大鼠模型骨代谢指标的影响,包括对骨量、骨组织微结构、骨生物力学、骨转换标志物的作用。方法选取30只8周龄雄性SD大鼠,随机分为对照组、地塞米松组、利拉鲁肽干预组,每组各10只。除对照组外,各组均予以地塞米松1 mg/kg肌肉注射(2次/周)诱导糖皮质激素性骨质疏松。利拉鲁肽组同时给予利拉鲁肽200μg/(kg·d)皮下注射干预。对照组给予同等体积0. 9%氯化钠肌肉注射。干预12周后收集两侧股骨和第五腰椎行Micro-CT和骨生物力学检测。同时收集外周血清检测抗酒石酸酸性磷酸酶(Str ACP)、Ⅰ型胶原交联羧基端肽(CTX-1)、碱性磷酸酶(ALP)、和骨钙素(OC)。结果地塞米松组股骨远端干骺端和第五腰椎的骨密度(BMD)、组织骨密度(TMD)、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁分离度(Tb.Sp)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)、连接密度(Conn.D)、最大载荷和弹性模量均较对照组明显降低,骨吸收指标Tr ACP、CTX-1显著升高,骨形成指标ALP、OC显著降低(均P0. 05)。利拉鲁肽干预组大鼠的骨密度、骨微结构、骨生物力学指标得到明显改善,且Tr ACP、CTX-1明显降低,ALP、OC明显升高(均P0. 05)。结论利拉鲁肽能对抗糖皮质激素的致骨质疏松作用,改善糖皮质激素造成的骨质疏松状态,机制可能与减少骨吸收以及促进骨形成有关。     

胰岛素对糖尿病鼠骨量和骨生物力学的影响

目的探讨胰岛素对四氧嘧啶糖尿病大鼠骨量和骨生物力学方面的影响。方法将42只雄性SD大鼠分成正常组、糖尿病组和胰岛素治疗组,3个月后处死,测定股骨干及骺端骨量,并对股骨及腰椎进行生物力学测试,评价。结果与正常组比较,糖尿病组骨量明显降低;股骨极限抗弯承载力、腰椎极限抗压承载力和极限抗压强度均显著下降(P<0.01),弹性模量无明显变化。与糖尿病组比较,胰岛素治疗组骨量增加,股骨极限抗弯承载力、腰椎极限抗压承载力和极限抗压强度提高,但弹性模量异常增高(P<0.01)。结论胰岛素可显著增加糖尿病鼠松质骨骨量;明显提高其骨骼的抗压、抗弯能力,但同时出现了腰椎脆性增加的不良作用。     

长期使用糖皮质激素对大鼠的骨生物力学影响

目的 探讨长期使用糖皮质激素对大鼠的骨质量影响。方法 3月龄SD大鼠共38只，雌性。随机分成4组，分别是： (1)基础对照组(B组，8只，实验开始时处死，建立本批大鼠底线）；（2)正常对照组（C组，10只，腹腔注射生理盐水75 mg/ kg);(3)低剂量激素组(L组，10只，腹腔注射甲强龙50 mg/kg) ;(4)高剂量激素组（H组，10只，腹腔注射甲强龙75 mg/kg)。 实验开始时，低剂量激素组和高剂量激素组连续使用甲强龙3天(75 mg/kg. d)，停用一周后，按计划使用甲强龙，每周一次，用药24周后取股骨和第三腰椎行骨生物力学实验。结果（1)与正常对照组相比，低剂量激素组和高剂量激素组的实验后体重明显减少(P <0.05);(2)与正常对照组相比，低剂量激素组和高剂量激素组股骨的结构力学参数（载荷、刚性）和材料力学参数(破断强度、刚性模量）均显著降低(P <0. 05)；(3)与正常对照组相比，低剂量激素组和高剂量激素组腰椎的材料力学参数(破断强度、刚性模量）均显著降低(P <0. 05)。结论 长期使用糖皮质激素激素，无论剂量高低，均会导致大鼠股骨和腰椎骨质量下降。     

钒酸盐对Ⅰ型糖尿病大鼠骨矿盐代谢及骨显微结构的影响

目的评价钒酸盐对Ⅰ型糖尿病大鼠骨代谢及骨显微结构的影响。方法 45只雄性Wistar大鼠被分为3组:正常饲养组(n=15)、高血糖组(n=15)、高血糖钒酸盐治疗组(n=15)。对高血糖组和高血糖钒酸盐治疗组大鼠进行Ⅰ型糖尿病造模,正常饲养组大鼠尾静脉注射生理盐水作为对照。以8 w龄Wistar雄性大鼠按45 mg/kg体重注射佐链尿菌素,制作糖尿病大鼠模型。造模成功后,给予高血糖钒酸盐治疗组糖尿病大鼠应用钒酸盐治疗,每只大鼠按0.18 mg/(kg·d)钒计量喂养,每只大鼠通过灌胃治疗,治疗共持续12 w。正常饲养组和高血糖组则以生理盐水灌胃进行对照。连续喂养12 w,期间每周分别对3组大鼠进行体重、血糖监测。喂养结束以后,分别取3组大鼠胫骨、股骨进行Micro-CT检测、免疫组化和组织形态学检测、生物力学检测、骨矿含量等相关指标检测。结果经过12 w治疗,结果显示钒酸盐能够明显改善大鼠的高血糖状态,提高体重指标,而且治疗组平均骨小梁厚度、最大负荷载力、骨盐含量指标均明显高于高血糖组(P0.05)。但钙盐的含量并没有显著提高(P0.05)。结论钒酸盐能够降低高血糖大鼠的血糖值,改善糖尿病大鼠的骨代谢、骨小梁显微结构及骨组织的力学性能,可为糖尿病性骨质疏松症提供新的治疗方法。     

99 mTc-MDP骨骼显像与骨生物力学的相关性实验研究

目的采用核素“"mTc-IDP”骨显像半定量检测方法评估骨质疏松与骨生物力学的相关性。方法取雌性实验新西 兰兔进行肌肉注射地塞米松磷酸钠针剂（DX)制作兔骨质疏松动物模型,设正常对照组（A组）,骨质疏松模型组（B组,肌肉 注射DX量2 mg/kg,每周2次）和骨量减少模型组（C组,肌肉注射DX量1 mg/kg,每周1次）,造模时间为6周。第7周时行 “99mTc-IDP”骨骼显像,取松质骨部位(腰椎、股骨头、膝关节）、密质骨部位(股骨中段）与第4尾椎的感兴趣区（ROI)的比值。 同时进行腰椎X、CT摄片、骨组织病理学、骨密度、骨生物力学、骨骼形态计量、血清骨碱性磷酸酶(BALP)、骨钙素（BGP)实验 检测。采用SPSS13. 0统计软件进行方差分析和组间t检验分析。结果7周时骨组织病理切片显示:A组股骨头的骨小梁排 列规则,没有骨质破坏;与A组比较,B组则表现为股骨头关节表面软骨破坏,骨小梁稀疏、断裂现象。核素“99 mTc-IDP”骨骼 显像ROI比值、BALP、BGP等功能性指标升高(P <0. 05),同时见骨生物力学和骨密度等形态学指标均降低（P < 0. 05); C组 骨病理切片仅见骨小梁略有稀疏现象,在“99mTc^MDP”骨骼显像中,除股骨中段摄取放射性ROI比值不增高外,松质骨部位摄 取放射性与BALP、BGP均升高,骨生物力学出现降低(P <0. 05),但骨密度等形态学指标显示轻度改变（P >0. 05)。结论 核素“ 99mTc-IDP”骨骼显像能够灵敏显示早期骨代谢异常的影像结果,当在早期骨量减少期（C组）时,仅松质骨部位骨组织 摄取骨骼显像剂的比值升高,而密质骨部位摄取骨显像剂变化不明显,血清BALP、BGP也出现增高,但骨密度尚没有明显降 低,实际骨生物力学巳经开始降低,此时干预治疗是预防骨折的最佳方案。