益腎中藥復(fù)方對(duì)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(duì)模擬失重大鼠股骨生物力學(xué)特性的影響            作者：時(shí)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(yùn)明 陳長(zhǎng)生 【摘要】  目的：研究益腎中藥復(fù)方對(duì)抗措施對(duì)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(duì)后隨機(jī)分為對(duì)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(cè)量和三點(diǎn)彎曲等實(shí)驗(yàn)，觀察4 wk中益腎中藥復(fù)方灌胃對(duì)尾部懸吊大鼠股骨生長(zhǎng)、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(duì)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(shì). 與對(duì)照組相比，懸吊組大鼠股骨的強(qiáng)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(shì). 結(jié)論：益腎強(qiáng)骨中藥可對(duì)抗骨丟失，對(duì)尾部懸吊大鼠承重骨的生長(zhǎng)及力學(xué)特性有一定保護(hù)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(huì)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(shí)踐表明，失重條件下骨形成減弱，骨吸收相對(duì)增強(qiáng)，失重性骨量減少和鈣代謝紊亂呈進(jìn)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(zhǎng)期太空飛行中可能出現(xiàn)的骨質(zhì)疏松、骨折等嚴(yán)重后果，人們?cè)O(shè)計(jì)和采用了多種對(duì)抗失重的方法，如體育鍛煉、藥物、添加營(yíng)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(guó)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(huì)發(fā)生一系列生理功能變化. 有研究者認(rèn)為在航天微重力環(huán)境較長(zhǎng)時(shí)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(duì)兔頭低位-20°限制活動(dòng)模型觀察，提出利用益氣活血等中藥行防護(hù)的觀點(diǎn)4. 本實(shí)驗(yàn)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(qiáng)骨中藥，考察了其對(duì)尾部懸吊大鼠骨丟失的防治作用，為中藥防護(hù)失重性骨丟失提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，初步考察此種對(duì)抗方法的作用效果及其機(jī)制. 

7、   1材料和方法    1.1材料SD清潔級(jí)大鼠，雄性，18只，由第四軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，動(dòng)物合格證號(hào)：軍醫(yī)動(dòng)字第C98008.  于動(dòng)物飼養(yǎng)室內(nèi)適應(yīng)1 wk. 實(shí)驗(yàn)開始當(dāng)日隨機(jī)分為對(duì)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(shí)驗(yàn)期間，給予充足清潔飲水和攝食，大鼠可自由活動(dòng). 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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(cè)量一般物理指標(biāo)，包括質(zhì)量（濕）、長(zhǎng)度、直徑、體積、密度、質(zhì)量（干）和灰分質(zhì)量

9、，除后兩項(xiàng)外其余均在處死大鼠后立即測(cè)量. 質(zhì)量及灰分采用ACA 2100型電子天平測(cè)量（精度為1×10-4 g，Denver Instrument Company，美國(guó)）. 測(cè)質(zhì)量（干） 時(shí)，標(biāo)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(cè)其灰分. 長(zhǎng)度和直徑（骨干中點(diǎn)最細(xì)處）使用精度為0.02 mm 游標(biāo)卡尺測(cè)量. 用排水法測(cè)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(jìn)行三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn). 三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)在Instron 1195 (

10、Instron，英國(guó))電子拉伸機(jī)上進(jìn)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(jì)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(biāo).    統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：所得數(shù)據(jù)均以x±s表示，采用SPSS 10.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，組間比較利用方差分析和LSDt檢驗(yàn)，P<0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.    2結(jié)果    2.1一般情況對(duì)照組大鼠在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)期間的前4 d，均呈下降趨勢(shì)，從第5日開始逐漸增加. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，3組大鼠的體質(zhì)量分別為：對(duì)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(duì)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(jì)學(xué)差異.    2.2大鼠股骨理化指標(biāo)的變化3組大鼠在股骨長(zhǎng)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(duì)照組大鼠下降(P<0.05). 與懸吊組大鼠比較，采用中藥對(duì)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(shì).  說明給予益腎強(qiáng)骨中藥灌胃對(duì)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(biāo)    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(duì)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(duì)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(duì)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(shì)；表明給予益腎強(qiáng)骨中藥灌胃對(duì)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(zhǎng)代謝情況的一個(gè)重要指標(biāo).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(biāo)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(qiáng)度和硬度均較對(duì)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(fù)荷、能量) 較對(duì)照顯著降

14、低. 前人的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)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(guó)內(nèi)外在進(jìn)行失重藥物防護(hù)措施的研究時(shí)，一般是從各自的專業(yè)領(lǐng)域出發(fā)，針對(duì)失重對(duì)不同生理系統(tǒng)的影響，采用不同的藥物. 我們認(rèn)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(yùn)動(dòng)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(gè)征候

15、群中，各個(gè)生理系統(tǒng)有其各自的表證和特點(diǎn)，但其內(nèi)在的機(jī)制卻互相聯(lián)系、互相制約. 所以在進(jìn)行本課題研究時(shí)，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(diǎn)，確定以補(bǔ)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(jìn)行實(shí)驗(yàn).骨礦鹽含量反映骨中無機(jī)質(zhì)含量. 而且由于單純骨礦鹽含量測(cè)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(biāo)測(cè)定可以更全面評(píng)價(jià)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(shì)；表明采用補(bǔ)腎、益氣活血中藥對(duì)抗措施后，模擬失重大鼠股骨的生長(zhǎng)和力學(xué)性能有一定恢復(fù).【參考文獻(xiàn)】  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

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