文摘

本研究旨在调查两个应用频率的甲状旁腺激素的影响大鼠股骨转子的地区。Forty-three-month-old女性Sprague-Dawley老鼠被分成4组(/组)。三组切除卵巢的,8周后他们管理以下治疗(5周):soy-free饮食(OVX),皮下注射甲状旁腺素(0.040毫克/公斤)每周5天(甲状旁腺素5 x / w),皮下注射甲状旁腺素(0.040毫克/公斤)每2天(甲状旁腺素e2d),和一个虚假的组。生物力学和histomorphometric参数显示的值更高的结果在5 x / w动物相比,OVX和甲状旁腺素2 ed组。骨/骨髓直径的比值(B.Dm / Ma.Dm)在转子下横截面没有任何明显差异甲状旁腺素5 x / w和甲状旁腺素e2d。增加骨形成率为观察下甲状旁腺素治疗两组主要在骨内膜的一面。骨内膜似乎在这里的目标之一甲状旁腺素加速骨形成和明显的填补皮层蛀牙与高强度的甲状旁腺素5 x / w相比,甲状旁腺素e2d老鼠。

1。介绍

在过去的十年中,甲状旁腺激素(素已成为更重要的是作为一个可能的替代治疗绝经后骨质疏松症。大多数与甲状旁腺素的研究主要关注这种激素的剂量依赖性效应与其他药物(或其组合1- - - - - -4]。因为研究人员发现,甲状旁腺素的间歇替换,连续应用相比,能够预防绝经后骨质疏松的问题一直是哪个应用程序的频率将最好的合成结果(5]?之间的时间间隔间歇应用甲状旁腺素的合成代谢和分解代谢的影响(“合成窗口”)是关键的反应和理解这种行为的荷尔蒙。此外,另一个未解决的问题是甲状旁腺素如何影响不同的骨骼手腕等网站,近端胫骨,椎体,特别是股骨近端。

众所周知,股骨转子骨折是最常见的骨折类型在更年期女性。因此,调查这个骨骼强度的网站与代理antiosteoporotic治疗后似乎是重要的和具有较高的临床意义6]。然而,这样的调查是罕见的,因为很难产生一个可靠的转子骨折动物模型(7]。

切除卵巢的(OVX)大鼠骨质疏松症是一种良好的动物模型研究[8,9]。人类和大鼠股骨之间有很多相似之处,无论是在微观结构和macrostructural水平(10,11]。

在目前的研究中,我们研究了两个不同的应用程序的特定区域的影响频率的甲状旁腺素对股骨粗隆部强度大鼠去卵巢后的骨骼状况。

2。材料和方法

2.1。实验动物和物质

实验进行了使用forty-three-month-old女性Sprague-Dawley吃普通食物的同类老鼠随意。动物被体重随机分为四个实验组(每组):OVX soy-free集团(OVX)、甲状旁腺素组接收5 x / w)、甲状旁腺素组接受皮下注射0.040毫克/公斤甲状旁腺激素(猴)每2天(甲状旁腺素e2d),和一个虚假的组。实验过程是由当地伦理委员会批准德国动物保护法律规定(11.03.1998许可,阿兹:509.42502 / 01 - 02.98。Bezirkregierung布伦瑞克)。双边OVX八周后,我们开始药物治疗,继续接下来的五个星期。药物治疗5周后,大鼠安乐死,这两个股骨解剖免费使用软组织生物力学和histomorphometric测试。

在治疗期间,动物皮下注射四个荧光物质(默克公司,达姆施塔特,德国)马克骨形成的过程中,尤其是在皮质表面(12]。下面的荧光剂注入二甲酚橙(90毫克/公斤)13天,钙黄绿素绿色(10毫克/公斤)18天,茜素红(30毫克/公斤)24/26天,和四环素在35天(25毫克/公斤)。这个代理(四环素)是应用前2小时的工作人员并没有动物。众所周知,四环素有能力迅速绑定到新的格式化的骨头后立即应用程序。

荧光染料标记的结果分析了横截面的15毫米远端股骨转子下地区股骨头(6]。

2.2。生物力学测试

生物力学测试执行与我们的新断裂试验(如前所述)(13]。在深化(4毫米直径),股骨头(左股骨)年底近端固定用的机器。股轴定位两个rotable圆柱体之间。力应用ZWICK-testing机,145660型Z020 / TND(茨威格/ Roell,乌尔姆,德国)的外侧骨(垂直转子第三的老鼠)更大的(主要)转子使用金属邮票。

评估的范围从2 N - 500 N。机械试验期间,辊之间的骨有可能滑动夹子。力应用直到股骨转子的地区被打破了。测量曲线断裂试验完成后测试期间的载荷和位移。我们打破的“坡度”曲线(load-displacement-curve)对应于strength-strain-curve的切线。这个切演示了每个材料的弹性。这意味着在我们的研究中打破的斜率曲线显示了骨骼的弹性(股骨)。载荷和位移记录,最终最大强度(最大负载,(N))和硬度(弹性,曲线的线性部分的斜率,N /毫米)计算。

测量屈服点(屈服载荷)的骨骼并不容易。许多研究认为,只有可能的测量“屈服区”,而不是“一个点。“不均匀性的原因是骨(包括矿物、有机物和许多其他元素和水)。

使用F的曲线(max)(最大负荷)和加载位移,我们只能测量屈服区。

的工作Brzo 'ska等人证实这一事实打破了股骨颈后他们可以看到不同的曲线。在他们的研究中,这一事实使屈服载荷的测量股骨颈更加困难。然而,我们先前的实验表明,该收益率面积也在我们的股骨对应大约两个标准差。

我们定义了屈服点(负载)作为弹性下降(刚度)的标准差的两倍多(SD) [14]。

2.3。射线照相的骨折

x射线摄影(前后和横向视图)的左股骨进行研究(数据1(一)和1(b))。为此,我们使用一个特殊的柯达胶卷(柯达SR型45)和Faxitron细焦点内阁x射线系统(模型43855;Faxitron x射线系统)与40千伏。

2.4。多孔的,皮质骨Histomorphometry

左股骨是固定的,在生物力学测试后,在70%的乙醇2天(48小时),通过酒精梯度脱水,至少嵌入在甲基丙烯酸甲酯凝胶。矢状,部分(150μ米厚)的嵌入式近端股骨准备使用切片机(Sawmicrotom徕卡,1600)。目标区域的嵌入股骨histomorphometry分析之间的帧骺区和股骨转子间线(2毫米远)。这些microradiographs股骨部分被用来分析histomorphometric小梁表面(图的变化1(c))。

我们使用数字化图像测量系统测量和分析骨histomorphometric参数。这个系统由一个显微镜(Leica-System MZ 7.5),数字化输入板耦合的个人电脑与一个额外的形态测量学项目(Qwin软件)。

我们测量小梁面积(Tb.Ar),小梁的节点的数量(N.Nd),小梁连接(N.Nd /毫米²),意思是小梁宽度(Tb.Wi) [15]。

的问题是非常困难的测量皮质内侧近端股骨颈皮质表面的变化。近端(内侧)在大鼠股骨颈的一部分和其他大型动物似乎不被骨膜组织覆盖。这是一个重要的要考虑的因素,特别是合成代理测试明显骨膜刺激。相比之下,转子的区域包含一个皮质表面覆盖足够的骨膜。此外,转子的地区有很高的小梁网的内容。

因为皮质区域可衡量的变化发生第一次OVX长时间后,这个地区的实际厚度的早期变化仍然难以衡量。

我们测量股骨骨直径的比值(B.Dm)和骨髓(Ma.Dm)横截面直径15毫米的远端capitis肌(股骨头)转子下面积(6]。我们评估了B。Dm的横截面在中线的横截面(dorso-ventral-axis)和马在同一行。Dm如前所述(图2)。(6]在这里重要的是提到这个区域在鼠主要转子之间的区域,小转子,第三的转子。这意味着这部分(老鼠)属于“转子的地区”。进一步利用使用近端股骨(15毫米远端股骨头)是机会有一个相对同质的宽度皮质表面和独立的技术问题提供足够的横截面。

2.5。血清分析骨合成代谢标记

收集血液样本(5毫升)牺牲了动物和离心机的3000克10分钟。血清是储存在−20°C到电化学发光免疫测定(ECLIA,罗氏诊断,曼海姆,德国)。血清骨钙素水平的测定。进一步的标志骨重塑,碱性磷酸酶(美联社),也是定量确定。

2.6。灰化

确定矿化骨的数量,正确的股骨矿化在750°C,重到最近的10⁻⁵g。股骨是重(干)之前和之后灰化。在实验结束时,每个骨骼的矿物质含量显示总重量的比例相同的股骨灰化之前(灰化后重量/体重)。

2.7。统计数据

学习小组之间的差异的平均值在所有的比较来评估生物用单向方差分析测试Tuckey_kramer事后测试。(棱镜TM 4.0,图垫,圣地亚哥,美国)。值被认为是重要的。

3所示。结果

3.1。体重和矿物质含量

是显示在表1体重没有明显差异,两组之间在研究的开始。的实验中,我们观察到显著的体重增加在所有组相比虚假的组(表1)。

左股骨灰化后,甲状旁腺素5 x / w和甲状旁腺素e2d组(49.54%和48.30%,分别地。)明显高于矿物含量和类似的矿物含量比虚假的集团相比OVX组(45.80%)。虽然平均值的甲状旁腺素5 x / w老鼠高于甲状旁腺素e2d动物、矿物含量的差异没有统计学意义。此外,OVX动物明显减少了矿物含量比较虚假的老鼠(49.68%)。

3.2。生物力学测试

最大负载的平均值()、刚度和屈服载荷(yL)显示更高的结果与甲状旁腺激素治疗后5 x / w (N,N /毫米,N)相比e2d集团(N,N /毫米,N)。这些结果为刚度显著。有关生物力学参数、甲状旁腺素5 x / w动物的结果显示出了极大的提高OVX大鼠相比,但OVX组之间没有显著差异(N,N /毫米,N)和甲状旁腺素e2d组。

关于刚度和屈服载荷,虚假的动物有更高的结果(N,N /毫米,比OVX大鼠(表N)1)。有关生物力学参数、甲状旁腺素5 x / w动物的结果显示出了极大的提高OVX大鼠相比,但OVX组之间没有显著差异(N,N /毫米,N)和甲状旁腺素e2d组。最大负载的平均值()、刚度和屈服载荷(yL)显示更高的结果与甲状旁腺激素治疗后5 x / w (N,N /毫米,N)相比e2d集团(N,N /毫米,N)。这些结果为刚度显著。

3.3。血清分析

血清骨钙素水平之间的不同PTH-treated组()相比,虚假和OVX动物。血清OC水平没有明显差异之间的甲状旁腺素5 x / w (37.43 ng / mL)和甲状旁腺素e2d组(32.55 ng / mL)。在虚假的动物(14.59 ng / mL), OC水平低而OVX大鼠(17.83 ng / mL),但是结果并不显著。美联社的甲状旁腺素的浓度e2d集团(74.27 ng / mL)增加,但这个结果只是相比明显虚假的组(40.90 ng / mL)(表1)。

3.4。Histomorphometry分析

表2显示histomorphometric测试的结果。

小梁的节点的数量/毫米²(N.Nd /毫米² 连接)明显高于在虚假的(21.34)和甲状旁腺素e2d(19.10)组相比,OVX大鼠(11.91)。相反,没有明显差异之间的连通性甲状旁腺素5 x / w和甲状旁腺素e2d组。甲状旁腺素5 x / w有关结核病的老鼠表现出更好的结果。基于“增大化现实”技术和结核病。Wi相比,甲状旁腺素e2d动物。然而,唯一的甲状旁腺素组之间统计上的显著差异是Tb.Wi。PTH-treated团体(5 x / w和e2d)结核病提出改善结果。基于“增大化现实”技术(81.54%和73.38%)和结核病。(17.59和14.65μ米)相比,OVX大鼠(Tb.Ar41.15%,Tb.Wi11.51μ米)。关于结核病。基于“增大化现实”技术和结核病。Wi,甲状旁腺素5 x / w显示明显比虚假的集团(Tb.Ar更好的结果66.85%,Tb.Wi12.24μ米)。

确定股骨皮质表面的变化,我们测量了转子下骨横截面的直径(B.Dm)和骨髓(Ma.Dm) ventro-dorsal轴在所有组。B.Dm / Ma。Dm比率能够比较甚至最小的皮质宽度的变化大鼠股骨转子下地区的所有组。虽然我们没有看到任何重大变化的任何组之间关于B。Dm,马的平均值。Dm OVX相比明显降低PTH-treated两组动物。B.Dm / Ma的平均值。在甲状旁腺素Dm比率显著高于5 x / w老鼠(1.843)和甲状旁腺素e2d老鼠(1.805)相比OVX组(1.652)。甲状旁腺素5 x / w老鼠也显示出明显高于B.Dm / Ma。Dm比率比虚假的动物(1.726)(表2)。

这些结果除了荧光显微镜的结果可以显示关于骨内膜的有用信息和骨膜骨重塑(同位语乐队)皮质内表面。增加骨形成率为观察下甲状旁腺素治疗两组主要由荧光显微镜分析在骨内膜的端截面的近端股骨。骨内膜似乎在这里的目标之一甲状旁腺素加速骨形成和明显的填补皮层蛀牙与高强度的甲状旁腺素5 x / w相比,甲状旁腺素e2d老鼠(图3)。

4所示。讨论

矛盾甲状旁腺素对骨的影响被Selye在1932年第一次描述了。他观察到连续静脉甲状旁腺素能够提高管理主要是骨吸收(6]。相比之下,甲状旁腺素的间歇政府主要导致刺激骨形成,尤其是在小梁面积(16]。在过去的几年里,研究强调评价的重要性在皮质激素的影响(16,17]。

虽然许多研究可以证实骨合成代谢的影响甲状旁腺素,应用频率产生最好的结果的问题仍有争议。骨骼的另一个重要的问题是网站(近端胫骨、椎体等)。我们希望看到检测积极antiosteoporotic这种激素的影响(18]。大鼠股骨包含主要转子,转子的地区的小转子,第三的转子。这三个转子之间的区域是我们研究的兴趣。股骨是最重要的一个骨骼网站在绝经后骨质疏松症。股骨颈骨折,股骨转子骨折是最常见的骨折类型之一,老年妇女(6]。这种类型的骨折提供了一个外科手术的挑战以及一个经济问题。这部分大鼠股骨骨小梁和皮质骨,包含与股轴(9]。因此,股骨转子间的部分似乎是一个重要的地区调查后的生物力学变化与antiosteoporotic物质如甲状旁腺激素疗法,因为甲状旁腺素似乎影响皮质和骨小梁表面(6,19]。因此,重要的是要寻找治疗方案和药物预防绝经后骨质疏松性骨折的骨头。

甲状旁腺素的断断续续的政府在过去十年里获得了更多的重要性作为一个可能的替代治疗骨质疏松和骨折的预防。在目前的研究中,我们调查了两个治疗选择与甲状旁腺素。我们比较近端股骨的甲状旁腺素的合成代谢效应五个星期后OVX大鼠皮下注射(0.040 /公斤),一周工作五天,每2天或皮下注射。

的实验中,我们观察到明显体重OVX组相比,虚假的组。甲状旁腺素5 x / w和甲状旁腺素e2d治疗可以防止OVX引起的体重增加。事实上,虚假的动物体重最低的老鼠。

评估破坏试验时,股骨的甲状旁腺素5 x / w治疗达到假老鼠的强度水平。虽然治疗甲状旁腺素e2d也导致更好的平均值在生物力学测试,检验结果未达到统计上的显著水平相比OVX大鼠。生物力学试验部分的变化观察到明显当骨头从甲状旁腺素5 x / w -和甲状旁腺素e2d-treated老鼠被histomorphometry检查。

在我们看来,结核病的主要原因明显更好的结果。基于“增大化现实”技术在甲状旁腺素5 x / w老鼠在这些动物改善骨小梁厚度。的年龄相关性研究Fridle et al .,然而,显示,年轻的老鼠小梁数目的增加,而年长的老鼠表现出增加小梁厚度(3]。另一项研究也显示类似的年龄相关性的影响甲状旁腺素(20.]。

治疗骨合成代谢剂会导致骨形成标志物的血清OC和美联社增加,甲状旁腺素治疗后,我们观察到类似的结果。然而,我们没有观察到任何有统计学意义的差异在我们的研究中两个甲状旁腺素应用程序范例。在美联社的情况下,这可能是由于小骨形成标志物的敏感性和特异性。

一些研究表明,甲状旁腺素治疗后,增加骨骨膜表面似乎是负责更大贡献骨强度比骨的骨内膜的表面19]。相比之下,目前的工作证明增加B.Dm / Ma。Dm比率在这两个PTH-treated动物。这一发现是由马下降造成的。Dm B.Dm而不是增加。在我们的研究中,荧光附着在骨内膜的乐队的股后横截面甲状旁腺素治疗强调这种效果。虽然B.Dm / Ma。Dm-ratio在甲状旁腺素5 x / w高于甲状旁腺素e2d老鼠,结果未达到统计上的显著水平。但在我们看来,更高剂量的甲状旁腺素似乎更密集的合成代谢影响的骨内膜的一侧皮质表面。然而,额外的实验中,需要强调这种效果。目前尚不清楚,但是,如果剂量的甲状旁腺素起任何作用。小松等人还显示,甲状旁腺素诱导新骨形成endocortical(骨内膜的)表面1]。有趣的是,在骨折愈合的老鼠模型中,同一作者发现甲状旁腺素剂量依赖性(30μ克/公斤)刺激骨形成髓内腔内(1]。

在火山灰测试中,高总剂量的猴甲状旁腺素诱导一个更好的但不显著改善BMC,扭转的影响,OVX骨骼强度的定量决定因素。

许多测量参数在我们的工作没有任何显著差异的甲状旁腺素5 x / w和甲状旁腺素e2d组,但是大部分的测试的平均值稍高的甲状旁腺素5 x / w动物相比,甲状旁腺素e2d动物。在我们看来,甲状旁腺素5 x / w的antiosteoporotic效应似乎略强于甲状旁腺素e2d治疗虽然我们看到的只是在结核病。Wi和刚度统计上显著的差异。

甲状旁腺素的合成代谢作用的确切信号通路尚不清楚,但通路激活甲状旁腺素治疗后确定是否这种激素分解或合成代谢行为(21]。甲状旁腺激素(素刺激刺激前过程,导致骨形成与骨吸收相关的通路。之间的“窗口”这两种效应还不清楚(22]。鲁宾和Bilezikian表明,骨形成标志物后几天内达到最大水平甲状旁腺素治疗,而骨吸收参数后的最大级别大约3周(21,22]。我们相信,在这三个星期之间甲状旁腺素的最大合成代谢和最大分解阶段,鲁宾和Bilezikian命名为“合成窗口”,不同的甲状旁腺素的应用频率可能导致骨强度的提高;然而,这可能会出现不同的强度。提到很重要的半衰期甲状旁腺素后单个应用程序以及剂量和骨骼地方甲状旁腺素的合成代谢影响研究是重要方面,扮演着关键的角色在决定甲状旁腺素的影响。因此,未来的研究应该评估的时间和剂量依赖性变化后髀枢甲状旁腺素治疗。此外,额外的实验应该执行在不同年龄的动物和雄性老鼠。

5。结论

大鼠股骨转子的地区是一个重要的骨骼骨质疏松研究的网站,因为其高的临床相关性。目前的研究表明,治疗甲状旁腺素5 x / w和甲状旁腺素2 ed改善生物力学和histomorphometric属性和部分逆转的影响OVX大鼠股骨转子的地区。条件下呈现在我们的研究中,甲状旁腺素的合成代谢作用5 x / w似乎略强于甲状旁腺素e2d疗法,但是主要的重大变化有关弹性和Tb.wi观察。还需要进一步的实验来确定哪些形式的甲状旁腺素能够有效防止转子骨折治疗选项。因此,未来的研究与剂量相关,与时间相关的调查应该进行。

利益冲突

作者没有利益冲突。

确认

这项工作是支持的脱硫(STU 478/2-1)。作者感谢f . Kauer r·卡斯特罗和a·威特动物试验的支持。