有氧运动联合人参总皂苷对去卵巢大鼠骨代谢和骨强度的影响

刘智华 吴瑶瑶 张溟烁 孟庆楠 刘震坤

(1吉林体育学院，吉林 长春 130033；2长春中医药大学；3吉林省中医药科学院)

人体骨代谢始终处于成骨细胞造骨和破骨细胞溶骨的动态过程中。女性更年期后性腺萎缩，雌激素分泌减少，成骨与破骨的动态平衡被打破，破骨细胞骨吸收作用强于成骨细胞骨形成过程，继而导致绝经后骨质疏松。随着人口老龄化，绝经后骨质疏松已成为女性最常见的原发性骨质疏松。目前西医治疗主要包括雌激素、二磷酸盐类药物和降钙素等，其中以雌激素替代疗法最常见，但是长期的雌激素替代疗法会增加罹患肿瘤的风险〔1～3〕。

中医认为，骨质疏松属于“骨痿”“骨枯”等范畴。其病因病机主要是肾虚精亏，导致髓失所养、骨髓空虚而造成骨质疏松〔4〕。已有研究证明运动能够改善骨质疏松，其机制与运动负荷的应力刺激促进成骨细胞的增殖和分化有关。人参是我国传统的滋补养生名贵药材，素有“人参冠百草”的美誉。人参的化学成分主要有人参皂甙、多糖、多肽、脂溶性成分等，目前研究较多的是人参皂甙和人参多糖。已有研究发现，人参具有调节心血管功能、提高机体抗缺氧能力、抗疲劳、抗衰老、抗肿瘤、提高机体免疫力等药理学活性〔5～7〕。本文应用有氧运动联合人参总皂苷治疗去卵巢大鼠骨质疏松病理模型，以血清骨钙素(BGP)、抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)和骨强度为指标，探讨有氧运动联合人参总皂苷防治绝经后骨质疏松的疗效。

1 材料与方法

1.1动物分组及给药 雌性SD大鼠60只，体重(200±20)g，购自吉林大学基础医学实验动物中心。适应性喂养1 w后，随机分为空白对照组、模型组、阿伦膦酸钠组、有氧运动组、人参总皂苷组和有氧运动联合人参总皂苷组，每组10只。去卵巢骨质疏松病理模型制备方法：雌性大鼠经腹腔注射戊巴比妥钠麻醉，俯卧位固定，背部两侧剪毛备皮并消毒，切开两侧背部进入腹腔，拉出卵巢(黄红色)并结扎，行卵巢切除术，消毒并缝合。正常对照组做假手术，即打开腹腔在卵巢旁取等大体积的脂肪组织切除。术后给予青霉素预防感染〔8〕。按人鼠体重系数换算大鼠等效剂量，阿伦磷酸钠〔1.428 mg/(kg·d)〕；有氧运动组，训练方案：速度为20 m/min，时间为20 min，每周训练5 d；人参总皂苷组，灌胃给予人参总皂苷〔40 mg/(kg·d)〕(相当于人用6 g/d)；有氧运动联合人参总皂苷组：给药30 min后开始跑台有氧训练；正常对照组和模型组灌胃给予生理盐水2 ml/d，连续给药3个月。

1.2主要试剂及仪器 阿伦膦酸钠：MSDPHARMA(SINGAPORE)PTE LTD.Savio IndustrialS.R.L(Italy)(批号：M033342)；人参总皂苷：购自吉林大学化学学院，以人参皂苷Rg1、Re和Rb1计算含量，约含皂苷44.26%。骨钙素(BGP)和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)试剂盒：北京华英生物技术研究所。酶标分析仪：无锡华卫德朗仪器有限公司。小动物骨骼强度测定仪：济南益延科技发展有限公司。

1.3血清BGP、TRAP测定 取材前12 h禁食不禁水。各组大鼠麻醉状态下打开腹腔，腹主动脉取血，室温静置30 min后，3 000 r/min离心15 min，取上清，-20℃冰箱保存待测。按试剂盒说明采用酶联免疫吸附试验(ELISA)测定BGP、TRAP水平。

1.4骨强度的测定 完整剥离右侧胫骨，仔细去除周围软组织，保留骨膜，立即应用小动物骨骼强度测定仪以骨折为终点测定骨强度。

1.5统计学方法 采用SPSS13.0统计软件进行t检验和方差分析。

2 结 果

2.1各组血清BGP、TRAP水平 与正常对照组相比，模型组血清BGP、TRAP水平均显著增加(均P<0.01)。与模型组相比，阿伦膦酸钠组血清BGP、TRAP显著减少(均P<0.01)；有氧运动组、人参总皂苷组血清BGP、TRAP均明显下降(均P<0.05)；有氧运动联合人参总皂苷组血清BGP、TRAP显著下降(均P<0.01)。见表1。

2.2各组胫骨骨强度 与正常对照组相比，模型组胫骨骨强度显著下降(P<0.01)。与模型组相比，阿伦膦酸钠组能够显著改善大鼠胫骨骨强度(P<0.01)；有氧运动组亦有改善趋势，但无统计学意义；人参总皂苷组胫骨骨强度明显增强(P<0.05)；有氧运动联合人参总皂苷组胫骨骨强度均显著增强(P<0.01)，接近于正常对照组(P>0.05)。见表1。

表1 各组血清BGP、TRAP水平及胫骨骨强度

与正常对照组比较：1)P<0.01；与模型组比较：2)P<0.05，3)P<0.01

3 讨 论

据统计，绝经后女性约30%罹患骨质疏松，每年因骨质疏松造成骨折患者230余万例，由此导致的致残率和死亡率更是十分惊人，并且这些数字还在逐年增加。绝经后骨质疏松是原发性骨质疏松中常见类型，通常在女性绝经后5～10年发生，其患病率为同年龄男性的4倍。雌激素缺乏是造成绝经后骨质疏松的主要因素。已有研究表明雌激素能够促进成骨细胞分化和成熟，并抑制破骨细胞的活性。女性绝经期后雌激素分泌减少，成骨细胞功能减弱，破骨细胞活性增强，骨代谢加快，大量骨质丢失而造成骨质疏松。另外，雌激素减少也能降低机械力对骨组织的刺激作用，使骨组织发生类似于失用性骨质丢失的病理改变〔9〕。

运动辅助治疗骨质疏松、糖尿病、高脂血症等疾病得到广泛应用。适当的运动和负重能够促进骨组织构建和增加骨强度。体育锻炼改善骨质疏松的主要机制如下：(1)运动能够调节骨代谢相关激素的水平。研究表明，有氧运动能够显著改善围绝经期女性雌激素和卵泡刺激素(FSH)的水平〔10〕，对携带雌激素受体(ER)-β Alu酶切位点的女性，治疗效果最为显著〔11〕；(2)运动负荷能够调节骨组织中骨保护素(OPG)-核转录因子κB受体活化因子(RANK)配体(L)-RANK信号通路。RANK是破骨细胞表面受体蛋白，RANKL能够与其结合，与巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)联合而促进破骨细胞成熟和分化。研究表明，运动负荷能够促进OPG表达，与RANKL竞争结合RANK，继而抑制破骨细胞骨吸收的作用〔12〕；(3)运动能够改善骨代谢微环境。众所周知，运动能够促进血液循环，增加骨骼肌血液流量，为骨组织新陈代谢提供钙、磷等营养物质。

研究绝经后骨质疏松需要根据其病因建立相应的病理模型，选择合适的病理模型对于保证药理学实验的准确性和可靠性至关重要。对雌性大鼠实施去卵巢手术，模拟绝经后骨质疏松模型来研究抗骨质疏松的药物，已被广泛采纳。本研究表明去卵巢方法成功复制骨质疏松模型。BGP是成骨细胞合成和分泌的小分子蛋白，主要沉积在骨和牙齿基质中。绝经后女性雌激素降低，破骨细胞骨吸收增强，继而骨形成也处于活跃状态，骨代谢进入高转换过程，血清BGP升高〔13～15〕。TRAP是由破骨细胞合成和释放的含铁糖蛋白。当进行骨吸收时，破骨细胞黏附在被吸收骨表面并与之形成密闭腔隙，并分泌酸和TRAP等蛋白酶进入此腔隙降解骨基质而发挥骨吸收功能〔16～18〕。由此可见，女性绝经后成骨细胞骨形成作用增强，但仍不足以代偿破骨细胞的骨吸收，最终导致骨质丢失、骨强度下降。

综上，有氧运动联合人参总皂苷通过调节骨代谢因子BGP、TRAP而增强去卵巢大鼠骨强度。