,每年检测早期的生物力学影响次唑来膦酸对骨质疏松性雌性大鼠的股骨

文摘

目的。调查,每年的生物力学影响次唑来膦酸(ZA)女性骨质疏松性股骨老鼠在9和12个月的随访期后。方法。八十年女性Wistar鼠前瞻性评估。年龄在60天内,动物被随机分为两组:双侧卵巢切除术(O) ()和虚假的手术(S) ()。在90天的年龄、组O和年代被随机分为四组,根据0.1毫克/公斤,咱还是蒸馏水(DW)腹腔内注射:OZA (),ODW (),SZA ()和SDW ()。动物被牺牲在9和12个月后的管理物质,然后右股骨被移除和生物力学分析。轴向压缩测试集中在确定最大负载(N),屈服点(N),和刚度系数(N /毫米)的近端股骨进行生物力学研究。结果。咱显著增加的最大负荷和屈服点,降低刚度系数有关卵巢切除术地位和随访期间。结论。Zoledronic酸,剂量为0.1毫克/公斤,极大地增加最大负载和产量点,降低刚度系数与雌性大鼠的股骨骨质疏松症引起的双侧卵巢切除术。

1。介绍

骨质疏松症可以被认为是一个大流行。大约166万由于骨质疏松骨折估计全球每年发生,这个数字预计将四到2050年(1- - - - - -3]。

因为它的阴险和沉默的进化,骨折是最常见的症状之一。这些骨折由于骨量的流失和脆弱的骨组织的微观结构。骨质疏松性骨折与骨组织直接或间接力量削弱,导致连续性失败在骨小梁4- - - - - -6]。一些药物,如磷酸盐、可以停止甚至逆转骨退行性疾病过程。

磷酸盐来自焦磷酸和用于疾病率高的骨重建,如佩吉特氏病、骨肿瘤、恶性高钙血,和骨质疏松症(5,7- - - - - -9]。鉴于其高亲和力骨钙,这些物质特别是在骨骼组织和减少其通过抑制破骨细胞重吸收。Zoledronic酸(ZA),一个新的二磷酸盐,已被证明是最有效的骨再吸收抑制剂。研究表明,咱比alendronate更有效100倍和10000倍比etidronate更有效,除了每年一次剂量学(10- - - - - -13]。

几个现有的磷酸盐在骨组织增加它的质量;然而,没有足够的研究,说明这些药物作用于骨的力学性能。

本研究的目的是探讨咱对股骨的生物力学性质的影响在女性骨质疏松大鼠骨组织。

2。材料和方法

八十30-day-old女性Wistar鼠鼠属norvergicus阿尔昆)。临床评估和加权之后,他们被安置在聚丙烯的笼子里,控制温度和环境光暗周期,与啮齿动物的饮食(Labina,雀巢上贴PetCare公司)和水随意。

到达生育年龄(即。,at 60 days of age, which was 30 days after their arrival in the laboratory), the rats were equally and randomly assigned in two groups: group O (oophorectomy) ()和组(虚假的手术)()。进行了随机分配使用不透明的,密封的信封。

执行一个卵巢切除术后腹腔麻醉30毫克/公斤的3%戊巴比妥钠和双边背外侧三分法略低于过去的肋骨,在无菌条件下。纵向切口长度大约为1.5厘米了最后一根肋骨之间的皮肤和髋关节。腹腔暴露,和肌肉层是divulsed进入卵巢及其周围的脂肪组织。卵巢的结扎3.0棉线和切除远侧地结扎(图1)。肌肉和皮肤与3 - 0 mono尼龙缝线,和相同的程序是重复在侧端删除其他卵巢。动物在S组提交上述同样的程序,除了结扎切除卵巢。

执行一个新的排序在90天的年龄(手术后30天内),和组O和年代是进一步细分为四个亚组根据他们是否收到0.1毫克/公斤的咱(Aclasta、诺华Biociencias S.A.)或蒸馏水(DW)腹腔内,下列哪了组:OZA (),ODW (),SZA ()和SDW ()。

十从每组动物被随机选择,牺牲了九个或12个月后收到物质(时刻1和2)与腹腔内致命剂量的3%戊巴比妥钠80毫克/公斤。动物的右股骨近端上脱节(臀部)和远端(膝盖)地区浸泡在0.9%的生理盐水,用铝箔裹着,标记,并存储在一个冰箱温度控制−20°C进行24小时,直到机械测试。

轴向压缩试验进行确定股骨的力学性能使用万能试验机位的,模型DL 10000的精度±0.018 + F / 3700 kN,相应的校准和ISO 7500 - 1:2004 ABNT NBR 6674:1999标准。机器界面的计算机运行Windows 2000和太计划(美国MN DDL),提供图形化控制和被用来记录结果。

股骨是解冻前12小时机械测试和一直裹着纱布浸泡0.9%生理盐水。远端肢体的标本被固定(占2:3)垂直35毫升塑料容器包含30毫升auto-polymerizing丙烯酸树脂。的垂直固定样本的帮助下实现了测角仪放置在两个正交的平面的股骨。

一刀钝凹面(约2毫米直径),固定在试验机器,是手动定位轴向股骨和与它的头(图保持一致2),直到计算机软件显示的轴向预加载0,1 n。测试开始后,试验机的刀下轴向以恒定的速度在股骨头30毫米/分钟(14- - - - - -18)(图3)。M测试程序中断测试试样的断裂点并自动提供结果。

最大负载(ML) (Newtons-N)破裂和载荷变形曲线(图提供的自动程序4)。其他变量,包括屈服点(YP) (Newtons-N)和刚度系数(SC)(每millimeters-N牛顿/毫米),被约翰逊的方法应用到计算结果所提供的项目。

3所示。统计分析

统计分析由一个完全随机方差分析模型和图基的多重比较测试SigmaStat版本为3.5.1.2 (Systat软件有限公司,德国,2006年)和一款统计软件版本15.1.30.0(2007年Minitab Inc .)统计软件。评估使用的变量方差分析与以下三个因素析因设计(每个都有两个级别):(我)外科手术(卵巢切除术与虚假的手术);(2)物质管理(咱酸对DW);(3)安乐死(9和12个月)的时刻。

纵向和横向进行统计研究,以探讨生物力学参数和结论(a)如果有一个“时间”的影响,(b)如果有“药物影响”和(c)如果有一个“手术的影响。“一个重复测量双向方差分析(方差分析)的纵向研究设计的生物力学参数。如果值对于一个给定的变量被发现是重要的,一个学生的配对以及采用。同样,使用的横断面研究设计双向方差分析分析。当值被发现是重要的,一个Holm-Sidak的事后测试使用。

被认为是对所有的比较,差异具有统计学意义。

4所示。结果

所有的生物力学测量,平均值显示在表中1,2,3,4。

方差分析显示显著增加最大负载和屈服点的刚度系数显著降低股骨的动物收到咱(OZA和SZA组),相比那些收到DW (ODW和SDW组)。

显著降低最大负载和屈服点和刚度系数的显著增加9个月后观察(1)时刻提交的动物卵巢切除术手术和接收DW (ODW组)相比nonoophorectomized组(SDW组)。然而,这种差异不再是出席12个月(2)时刻。

方差分析表明,nonoophorectomized动物收到DW (SDW组)最大负载和低刚度系数明显高于有9个月(1)时刻比12个月(2)时刻。屈服点不影响安乐死的时刻。

5。讨论

Zoledronic酸被选中在这项研究由于其高水平的积极的骨骼平衡每年只有一个剂量,减少病人的不遵守治疗(19,20.]。骨小梁的是这些药物的主要网站的行动,保护骨骼连接的厚度和密度的阻力和增加骨骨折(21- - - - - -23]。严重绝经后骨质疏松症患者,有很高的监测活动,可能极大地受益于这个第三代二磷酸盐,只需保持骨量(22]。

骨组织有以下三个重要的力学性能:骨阻力,约为钙的数量在组织和定义的最大负载;刚度、代表的脆弱性定义的材料和刚度系数;屈服点,发生不可逆的结构损伤的限制不可能恢复原来的形状。这些属性只能通过实验研究通过观察骨骼行为时受到加载部队。在这项研究中,使用的设备提供高度精确的结果,是为测试开发的各向同性材料(如金属);然而,生物材料粘弹性性质。获得的结果并不是绝对的,考虑到测量技术的限制。

测定生物力学特性,分析机应用于股骨的轴向载荷下30毫米/分钟的速度,被其他作者(14- - - - - -18)是理想的平均速度为粘弹性材料(骨)。这也是考虑的容量和类型分析机使用,不允许高速或影响测试。由于本研究旨在评估的范围只在髋部骨折,股骨远侧地固定在一定比例的丙烯酸树脂2:3;在其他研究认为骨折的股骨以较低的网站(骨干和较低的骨干骨折),股骨被固定在一个比例1:3 (14,15]。

最大负荷、定义为最大负荷可支持的断裂点之前,是由软件自动决定的;它代表了载荷变形曲线的最高点。分析这个变量对任何材料的生物力学研究至关重要。选择感兴趣的区域(ROI)在本研究股骨近端,这是一个地区,极大地影响骨质疏松症是由于骨小梁的高浓度。咱组的显著增加最大负荷(OZA和SZA)可能是由于抑制破骨细胞活性,减少骨质疏松过程甚至oophorectomized组(OZA)。在类似的生物力学研究14,15),抗压测试进行骨骨小梁浓度较低的地区,如胫骨骨干,结果不重要的。荷尔蒙赤字造成的双边卵巢切除术导致骨量的流失和随之减少的最大负载。本研究中的动物接受咱(OZA组),即使是那些接受卵巢切除术,最大载荷等效的nonoophorectomized集团(SZA组)。

屈服点是身体的重量限制安全支持塑性变形发生之前,(即。,an irreversible deformation or microstructure rearrangement that does not allow the bone to return to its initial shape and dimension). This variable is defined as the last point in the linear phase (elastic phase) of the load-deformation curve. As the yield point is a rarely studied variable, few studies are available for comparison. ZA increased the maximum yield point values in this study, which increased the safety zone over which the bone microstructure remained intact and within the limits of elastic deformation. Choosing an ROI with a high concentration of trabecular bone may have positively influenced these results [13- - - - - -15]。

刚度系数的主要生物力学评价参数之一;它表明材料的稳定性和刚度最大负载。刚度系数之间的关系获得外加负载和身体变形。更高的刚度应被视为一个更大的倾向打破在一个固定的变形,这是典型的脆性材料,如玻璃。计算刚度系数的线性部分的弹性阶段的载荷变形曲线(图4)。Zoledronic酸减少所有组的刚度系数。换句话说,咱股刚度减少,骨更呈现延性和断裂的可能性较小。在人类胫骨的类似的研究在不同的患者年龄、Burstein et al。24]得出电阻(最大负载)是相似的年轻和老年人;然而,“旧”骨更“脆”和“脆弱”的特征材料;因此,它有一个更大的刚度。激素缺乏会增加刚度系数,使骨骼更加脆弱或脆性。类似于以前的结果(8,25,26],咱可以维持甚至降低oophorectomized动物的骨刚度系数(OZA组)在目前研究水平类似的non-oophorectomized动物(SZA组)。这些结果表明,药物保持绝对的(即。,organic and inorganic) bone integrity, which would explain the decrease in the femoral stiffness coefficient.

6。结论

Zoledronic酸腹腔内接种单剂量为0.1毫克/公斤显著增加最大负载和屈服点,减少了刚度系数oophorectomized大鼠的股骨近端地区9个月和12个月后观察。

利益冲突

作者没有利益冲突声明。

引用

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