胃切除术对大脑皮层的影响,在大鼠松质骨

文摘

本研究的目的是检查胃切除术的影响(GX)在大鼠大脑皮层和松质骨。二十个男Sprague-Dawley老鼠被随机分配到两组10动物:一个虚假的操作(控制)组和GX组。7周后手术、骨矿物质含量和密度(BMC和BMD, resp)和股骨的机械强度测定,和骨骼histomorphometric胫骨上的分析。在BMC GX诱导减少,骨密度,终极力量,努力失败,和刚度的股骨远端干骨后端和BMC BMD,股骨干的终极力量。GX诱导减少松质骨质量,类骨质厚度增加,类骨质表面,类骨质体积,骨形成。GX也诱导皮质骨量减少,表现为增加endocortical骨吸收。GX诱导减少骨密度和强度参数要大于比皮质骨松质骨。目前的研究显示,骨形成的反应,吸收和类骨质参数GX和程度的GX-induced骨量减少和骨强度的恶化似乎在大鼠皮质和松质骨之间的不同。

1。介绍

胃手术主要是需要治疗的胃癌。胃切除术后(GX),每日膳食摄入的钙、镁、磷、铁、锌、维生素D、维生素据报道,叶酸是低于建议(1- - - - - -3]。特别是,GX损害钙和维生素D代谢,导致骨骼疾病的风险不仅包括骨质疏松,而且软骨病和骨质疏松症的混合模式与继发性甲状旁腺功能亢进(骨软化4- - - - - -7]。脊椎和髋部骨折的风险增加GX患者(7- - - - - -12]。然而,策略防止GX骨折病人尚未建立。临床前研究用动物可以用作确认可用的干预措施,以防止骨折GX病人。

骨量减少的动物模型可以通过执行创建GX的老鼠。总GX和制造酸性物质部分的切除胃(胃底部切除术)诱发gastrinemia和营养不良13,14),从而激发小鼠骨量减少(15- - - - - -19]。然而,尽管骨histomorphometry研究已经证明GX-induced减少松质骨体积/组织体积和皮质骨区域在老鼠17,18),骨形成的变化,吸收和类骨质参数后GX尚未充分研究。大脑皮层的反应的差异和松质骨GX还有待于老鼠。理解微分GX对皮质的影响和松质骨对澄清效果的很重要的干预措施在骨架GX老鼠。本研究的目的是检查GX的影响在大鼠大脑皮层和松质骨。

2。材料和方法

2.1。处理的动物

二十个男Sprague-Dawley老鼠(长达11岁)从查尔斯河购买日本(日本神奈川)。动物喂养标准颗粒的饮食含有1.25%钙磷(碳酸钙)和0.9% (CRF-1;东方酵母有限公司,日本东京)。老鼠们被安置在一个当地的动物房间的温度24°C,湿度50%,12 h照明开关周期。免费获取水和颗粒的饮食被允许。经过1周的适应这样的环境下,大鼠(12周)是根据体重分为地层重量,然后使用分层随机法分为以下两组10动物:一个虚假的操作控制(CON)组和GX组。总GX进行全身麻醉下使用25 - 30毫克/公斤的戊巴比妥(饲有限公司,东京,日本)一起腹腔内注射2% - -3%异氟烷(Mylan Inc .、东京、日本)通过桌面实验动物麻醉系统(V1类型VetEquip, Inc .)、钙、美国)。纵向切口是在腹部暴露胃。全胃切除,食道、十二指肠吻合的。老鼠的重量是每周监测,观察的持续时间是7周。 This experiment was performed at the laboratory of Hamri Co., Ltd. (Ibaraki, Japan), which has been approved by the Association for the Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AAALAC) International. The experimental protocol was approved by the Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) of Hamri Co., Ltd. (Ibaraki, Japan).

2.2。制备的标本

老鼠标记的皮下注射10毫克/公斤的钙黄绿素(Dojindo实验室、熊本、日本)在7和3天死亡。7周后手术,这些动物被放血牺牲在全身麻醉下2% -3%异氟烷(Mylan Inc .、东京、日本)使用桌面实验动物麻醉系统(V1类型VetEquip, Inc .)、钙、美国)。两国股骨和胫骨从每只动物被收获。左股骨的长度使用游标卡尺测量,并使用电子平衡重量测量(A&D公司,日本东京)。股骨是保存在盐水,存储在冰箱(−60°C),和加工的机械强度测试。右股骨和胫骨被保存在70%乙醇和处理周边定量ct (pQCT)和骨histomorphometric分析,分别。

2.3。pQCT股骨

股骨远端干骨后端和骨干进行扫描使用pQCT (XCT-Research SA +;Stratec Medizintechnik GmbH德国普福尔茨海姆),70%的乙醇/生理盐水。骨头在聚丙烯管水平放置,扫描体素的大小为0.12毫米。扫描线调整使用侦察视图,和网站3毫米和14毫米近端到远端生长板进行扫描。阈值分析,395毫克/厘米³在轮廓模式2是用于分离骨髓的骨组织在远端干骨后端。总骨矿物质含量(BMC)和骨密度(BMD)进行评估。一个常数阈值690毫克/厘米³轮廓模式1中用于单独的皮质骨骨小梁的骨干。皮质厚度、BMC和BMD进行评估。

2.4。胫骨骨Histomorphometry

胫骨切成两部分(近端干骨后端和骨干+远端干骨后端)金刚石带锯(EXAKT BS 3000;Norderstedt、德国)和彩色根据每个部分维拉纽瓦法(20.]。与乙醇和丙酮脱水后,骨组织是嵌入在甲基丙烯酸甲酯(Wako纯化学、日本)。额部分胫骨干骨后端近端被削减的厚度5μm切片机(徕卡RM 2065;胡桃胡同,德国)。横截面上的胫骨骨干得到4毫米近端胫腓的结在20 - 30的厚度μ米微粉碎机(Exakt公斤4000;Norderstedt,德国)。然后,标本荧光显微镜下观察(蔡司Axioplan 2;德国耶拿)加上摄像头(CCD彩色摄像机CS 5270我;东京电子工业有限公司,日本东京)。骨形态测量学软件程序(Winroof 3.5版本;米塔尼公司、日本)用于histomorphometric分析。

histomorphometric参数测量的近端干骨后端组织总量(电视),骨体积(BV)、骨表面(BS),类骨质表面(OS),类骨质体积(OV),类骨质宽度(O.Wi),类骨质的宽度测量(N.O.Wi),侵蚀表面(ES),单和double-labeled表面(sLS和dLS、职责),interlabel宽度,成骨细胞表面(Ob.S),破骨细胞表面(Oc.S)和破骨细胞的数量(N.Oc)。破骨细胞被认为是细胞在骨表面吸收缺损。数据被用来计算松质骨体积百分比(BV /电视),小梁厚度(Tb.Th),小梁数目(Tb.N),小梁分离(Tb.Sp),类骨质厚度(O.Th), OS / BS OV / BV, ES / BS,矿化表面/ BS (MS / BS)、矿物附着率(3月),调整3月(Aj.AR),骨形成率(BFR) / BS, Ob.S / BS, Oc。S / b, N。Oc / BS,类骨质成熟时间(Omt),矿化滞后时间(Mlt)按照标准命名法提出的帕菲特et al。21在现代骨histomorphometry[]和问题22]。松质骨是评估一个网站0.5 - -2.0毫米近端下缘的生长板和150年μ米深的endocortical表面近端干骨后端,一个区域,由二级松质。

参数评估的骨干组织总面积(Tt.Ar),骨髓面积(Ma.Ar)、骨膜和endocortical BS(周长),sLS, dLS, interlabel宽度,endocortical ES,依照Chen等人描述的方法。23]。endocortical OS, Oc。年代,N。度也被测量。两个大洞,没有船只,独立于骨细胞和裂陷24,25),观察皮层区域的每个标本测量腔区域(骨质疏松的基于“增大化现实”技术)。这些数据被用来计算皮质区(Ct.Ar)、骨膜和endocortical女士/ BS, 3月和BFR / BS, endocortical OS / BS, ES / BS, Oc。S / b, N。Oc / BS, Aj.AR。

2.5。股骨的机械强度测试

每个标本被淹没前1小时测试允许温度平衡。股骨干的机械强度是评价使用三点弯曲试验。负载应用于骨介于两个支持放置18毫米。股骨定位,以便装载点是股骨干的中心,和弯曲发生在medial-lateral轴。荷载位移曲线记录在十字头5毫米/分钟的速度使用材料试验机(mz - 500;Maruto仪器,日本东京)。参数分析了刚度,工作失败,最终力量。

股骨干的三点弯曲试验后,股骨远端干骨后端被隔离在一个长度为10毫米的股骨髁关节面。这部分的机械强度是然后测量使用压缩试验。压缩负载应用使用一个长方体十字头(长度、2厘米;宽2厘米;和高度,1厘米)股骨远端干骨后端内侧方面从横向方面。标本放置,以便装载点在股骨外侧髁的中心。荷载位移曲线记录在十字头5毫米/分钟的速度和压缩深度2.5毫米使用材料试验机器(MZ500D;Maruto)。参数分析了刚度,工作失败,最终力量。

2.6。统计分析

数据表示为平均值±标准偏差(SD)。使用一个未配对比较各组之间进行t以及。所有的统计分析使用统计视图j - 5.0程序在Windows电脑,和一个P值< 0.05被认为是重要的。

3所示。结果

3.1。体重、股骨长度、股骨重量和股BMC和BMD

表1显示了体重,股骨长度、股骨重量,BMC和BMD。初始体重两组之间没有显著差异。最后的体重是GX组低于CON组。GX没有显著影响股骨长度。然而,GX诱导减少股重量和BMC和BMD的股骨干和远端干骨后端。GX还诱发的皮层厚度减少股骨干。平均GX-induced减少的BMC和BMD股骨干分别为22.9%和3.2%,分别。平均GX-induced减少的BMC和BMD股骨远端干骨后端分别为33.3%和32.4%,分别。

3.2。胫骨骨Histomorphometric分析

图1和表2显示的结果胫骨近端骨histomorphometric分析干骨后端。GX诱导减少BV /电视和结核病。N和增加结核病。Sp没有显著影响结核病。Th(图1)。减少意味着GX-induced BV /电视是48.6%。这些变化与骨形成增加有关(Ob.S / BS,女士/ BS, 3月和BFR / BS)和增加O。Th、OS / BS、OV / BV和Mlt(表2)。然而,GX没有显著影响骨吸收(ES / BS, Oc。S / b和N.Oc / BS)或Omt(表2)。

图2和表3显示的结果骨histomorphometric胫骨骨干的分析。在Ct GX诱导减少。基于“增大化现实”技术和提高马。基于“增大化现实”技术和endocortical BS(图2)。Ct均值GX-induced减少。基于“增大化现实”技术是16.8%。这些变化是增加endocortical骨吸收(ES / BS, Oc。S / b,和N.Oc / BS)没有任何重大变化endocortical骨形成(女士/ BS、3月和BFR / BS)(表3)。Tt GX没有显著影响。基于“增大化现实”技术或骨膜BS(图2),虽然重要但温和的骨膜骨形成下降(MAR和BFR / BS)(表3)。GX没有显著影响骨质疏松的Ar或endocortical OS / BS(表3)。

3.3。股骨的机械强度

图3显示了股骨的力学强度测试的结果。在股骨干,GX诱导减少最终力但没有造成任何重大变化的刚度或工作失败。股骨远端干骨后端,GX诱导刚度降低,工作失败,最终力量。平均GX-induced减少股骨干的终极力量是21.4%和36.2%的股骨远端干骨后端。

4所示。讨论

目前的研究证实,GX诱导皮质松质骨量减少,导致恶化的骨强度干骨后端和骨干长骨头的老鼠。骨形成的反应、吸收和类骨质参数GX GX-induced骨质减少的程度和恶化的骨骼强度有所不同皮质和松质骨。这些结果揭示了微分响应的皮质和松质骨GX老鼠。

GX的老鼠被报道引起骨量减少(14,17- - - - - -19,26- - - - - -30.]。在目前的研究中,在BMC GX诱导减少,骨密度,终极力量,努力失败,和刚度的股骨远端干骨后端,BMC, BMD,股骨干的终极力量,cancelous BV /电视和Ct。基于“增大化现实”技术在胫骨。BMD,意味着GX-induced减少BMC和终极力量更大的股骨远端干骨后端(33.3%、32.4%和36.2%,分别地。)比在股骨干(22.9%、3.2%和21.4%分别地。)。减少意味着GX-induced BV /电视也比Ct。基于“增大化现实”技术(48.6%和16.8%,分别地)。因此,GX-induced骨量减少,骨强度恶化更严重的骨骼地点富含松质骨,与丰富的皮质骨。在大鼠松质后骨量减少GX似乎类似于卵巢切除术后发生的虽然GX后发生的皮质骨量减少可能比卵巢切除术后发生更严重的(17- - - - - -19]。

虽然在松质骨histomorphometry研究证明GX-induced减少BV /电视和Ct。基于“增大化现实”技术在大鼠(17,18),骨形成的变化,吸收和类骨质参数后GX尚未充分研究。此外,皮质骨松质骨的骨histomorphometry得到的关注更少的研究。在目前的研究中,GX-induced降低多孔的BV /电视以增加O。Th, OS / BS、OV / BV和骨形成、骨吸收没有任何重大的改变。对结核病无显著影响。Th或Omt见,与先前的研究结果一致表明GX-induced多孔的骨量减少的特点是正常宽度但减少成熟的类骨质和骨形成率增加老鼠(14]。皮质骨,GX-induced降低Ct。基于“增大化现实”技术的特点是增加endocortical骨吸收没有任何重大改变endocortical骨形成和OS / BS。Tt。Ar和骨膜BS没有显著变化,与之前的研究结果一致(28,31日]。这些结果表明,骨形成的反应,吸收和类骨质参数GX出现不同皮质和松质骨之间。在松质骨软骨病的风险必须考虑GX之后。GX可能不会影响纵骨生长(30.),导致无意义的GX股骨长度的影响。

胃酸被认为促进肠道的吸收摄取钙动员钙的饮食中不溶性复合物(15]。GX后人类、猪和老鼠,血清胃泌激素水平降低,钙的吸收受损,血清钙和25 (OH) D水平下降,和1,25 (OH)₂D水平增加(6,7,32,33]。然而,我们没有评估血清和尿钙和磷水平,血清25 (OH) D, 1,25 (OH)₂D,甲状旁腺素的水平,或骨代谢标志物。GX这些生化参数的影响可能是重要的翻译我们的临床前研究到临床实践的结果。因此,还需要进一步的研究来解决这个问题。

大约80 - 90%的BMC由钙和磷。其他膳食成分,如蛋白质、镁、锌、铜、铁、氟、维生素D, A, C,和K需要正常的骨代谢(34]。不仅GX后,钙、磷和维生素D,而且镁、铁、锌、维生素,和叶酸不足(31日- - - - - -33]。锌对骨骼的正常发育至关重要(35]。镁、维生素,和叶酸相关骨质量(36,37]。这些饮食组件可能扮演了一个角色障碍的骨量和质量在GX老鼠的骨骼强度。尽管胃酸分泌和胃的酸度建议发挥重要作用在肠道吸收的钙摄入食物或钙盐如碳酸钙、现有证据表明,胃酸分泌和胃的酸度通常不会在膳食碳酸钙的吸收中发挥作用(38]。还需要进一步的研究来阐明营养吸收不良的贡献,微量元素,维生素和其他在老鼠GX-induced骨参数的变化。

治疗GX-induced骨量减少可能由改善受损的钙化类骨质增加参数表示的松质骨和骨膜骨形成增加以及减少endocortical在皮质骨骨吸收。首先,钙和维生素D是必需的,因为建立GX损害钙和维生素D代谢。临床研究显示alendronate的影响和teriparatide postgastrectomy骨质疏松患者BMD (39- - - - - -41]。临床前研究表明incadronate的影响,alendronate,雌激素,甲状旁腺素在GX老鼠(松质骨质量42,43]。然而,骨折的预防战略GX患者人群仍有待建立虽然磷酸盐和teriparatide可能适合使用治疗GX-induced骨量减少基于临床资料。还需要进一步的研究来澄清的最佳疗法GX-induced骨量减少。

5。结论

GX的影响相比,本研究在老鼠和发现皮质和松质骨骨形成的反应,吸收和类骨质参数GX出现皮质和松质骨之间的不同。GX-induced减少BMC、骨密度和骨强度更大的在骨骼网站丰富的比网站丰富的皮质骨、松质骨骨量降低GX-induced是更大的比皮质骨松质骨。这些微分响应的皮质和松质骨时应考虑澄清GX大鼠的干预措施对骨骼的影响。

利益冲突

所有作者状态,他们没有利益冲突。

确认

作者感谢Drs。Kiichi野中郁次郎和薰Shindo(麋鹿公司,日本东京)pQCT分析、救护博士正树(Mitani骨Histomorphometry研究所、东京、日本)对于骨histomorphometric分析,博士Tsuyoshi Ishii (Maruto仪器有限公司,东京,日本)进行生物力学测试。

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