文章

小鼠不同周龄与骨密度的关系

2013-04-29     来源:本站     点击次数:141

小鼠不同周龄与骨密度的关系
严雪铭 张振德
【摘要】 目的采用pQcT设备,以整体小鼠胫骨为检测对象,了解不同周龄骨密度含量以及不
同组分面积,为进行小鼠骨代谢研究提供参考。方法4~12周龄昆明种小鼠3O只,雌性,每6只为1
组。用戊巴比妥钠麻醉后,固定于检测台上,以右后肢为被测对象,采用德国产动物用pOCT设备,分
别对胫骨近端骨骺线1.4 nnn和4.0 inin处进行测定。结果小鼠4~12周龄,体重增长很快,周龄与
体重的相关性r=O.963,P<0.001;此阶段胫骨总骨密度、皮质骨密度随着周龄的增长而增加,呈非常
显著的正相关;周龄与骨小梁的骨密度无明显相关性;8周龄时胫骨小梁面积最大。结论pQcT能
灵敏、精确的测定整体小鼠胫骨,有效地区分各个不同组分,可以动态的观察骨骼的变化,以8—1O周
龄的小鼠适宜造模型。
【关键词】pQCT; 骨密度; 胫骨; 小鼠
Age-related dlang~ in bone mineral density and cross-sectional area in mice YNA Xueming. ZHANG
Zhende.Shanghai Institute ofMateria Medwa,Chinese Academy ofSciences,Shanghai 201203,China
【Abstract】Objective Age—relatde changes in bone mineral density(BMD),cross—sectional area of the
tibia/n v/vo were measured by peripheral quantitative computed tomography(pQCT),and the correlation WaS arm—
lyzed,providing the reference for the resarch on bone metabolism in mice.M ethods Thirty female mice were di—
vided into age groups of4,6,8,10 an d 12 weeks,6 each.Th e mice were fixed with holder under an esthesia.BMD
and cross—sectional area were measuI~d by pQCT(Stratec,XCT,Research SA)at 1.4 and 4.0 mm from the proximal
epiphysis of tibia.Results Th e body weight of female mice increased quic~y during 4-12 weeks of age,and
showed age dependemcy with significant correlation(r=0.963,P<O.001);the total and cortical BMD have in—
creased at 4—12 weeks as well as corss-sectional area.and they were correlated significandy.But trabec~ BMD in—
creased slowly without correlation during the period,and the maximal trabccular area appeared at 8 weeks of age.
Conclusion The pQCT precisely defermines various regions of mouse tibia in vivo.Therefore,measurement in
vivo is useful for the momtofing of skeletal changes in mice.Mice at the ages of 8-10 weeks are suitable for develop—
ment of osteoporosis models.
【Key words】pQCT; Bone mineral density; Tibia; Mouse
骨质疏松症的研究在我国虽然起步较晚,但是
选择合适的骨质疏松动物模型是进行骨质疏松药物
筛选的基础,同时必须有灵敏、精确的检测手段,才
能事半功倍。
pQCT(peripheral quantitative computed tomography)
外周骨定量计算机断层扫描是非侵入性的检测方
法,检测对象可从实验小动物到人类骨骼。可对骨样
品的皮质骨和松质骨分别进行测定,检测的准确度
和精确度均高于DEXA¨.2 J。在国外的临床和动物实
验中被广泛地应用于骨质疏松的诊断和治疗效果的
评价。国内对pQCT的使用及有关的报道很少,尤其
作者单位:201203 上海,中国科学院上海药物研究所
· 论著·
未见到小鼠的检测数据。本研究采用pQCT设备,以
4一l2周龄整体小鼠胫骨为检测对象进行比较,旨在
为进行有关小鼠骨代谢的研究提供参考。
材料和方法
1.方法:30只昆明种小鼠。雌性。体重l6—40 g,
(上海实验动物中心提供),分别为4。6。8,10,12周
龄,每组6只,经1 d适应性饲养,用戊巴比妥钠麻
醉,途径ip,剂量60 nlg· ,动物麻醉后固定于特制
的检测台上,以右后肢为被测对象。
2.仪器和检测:pQCT(peripheral quantitative com—
puted tomography),XCT Research SA(德国Stratec公司
生产),检测时先纵向扫描,显示右后肢胫骨近端的
中国骨质疏松杂志2004年8月第lO卷第3期 Chin_J Osteoporos,A 胆壁. 0l ! :
形态,以骨骺线为参照线向下1.4 mln和4.0 mm处
作断层测定。计算指标为骨密度(mg/cm3)和面积
(咖 )。
3.统计学处理
每组结果以平均值±标准差(i±s)表示,用t
检验进行两组间比较,应用Microsoft Excel 2000将获
得的数据进行双方差线性pearson相关分析。
结 果
1.小鼠4~12周龄是体重增长较快的时期,随
着周龄的增长体重明显增加r=0.963,P<0.001),
见图1。
6 8 10 12
时间(周)
注:与前组比较⋯ P<0.001,n=6,i±s
圈1 正常雌性小鼠4—12周龄体重比较
2.胫骨被测部位不同,其骨密度有异同,在1.4
mln处,总骨密度和皮质骨密度随着周龄的增长逐渐
增加,呈正相关,分别是r=0.614,P<0.01和r=
0.631,P<0.001;在4.0 mln结果也相似,r=0.770,
P<0.001和r=0.790,P<0.001,相关性比前者更
好。骨小梁骨密度两断层数据与周龄无相关性,分
别为r=0.056,P>0.05和r=0.289,P>0.05。但
是前者明显高于后者,并处于相对稳定状态,见表
1
表1 不同周龄小鼠胫骨骨密度的关系(mg/cm’)
3.被测胫骨部位不同,其组成的面积也有差
289
异,总面积和皮质面积随着动物周龄的增长逐渐增
大,但是小梁面积以8周龄为最大值,见表2。
表2 不同周龄小鼠胫骨内各组分面积的变化(一 )
讨 论
随着社会进入老龄化,骨质疏松患者日益增多,
对骨质疏松症的研究越来越深入。目前,检测设备
日趋高灵敏度、高精确度以及快捷、方便、安全。
pQCT(~周骨定量计算机断层扫描)已具备了这些
条件-3j,在国外的临床和动物实验中已广泛应用于
骨质疏松的诊断和治疗效果的评价。在基础研究方
面选择大鼠进行抗骨质疏松药物文献报道较多,但
是大鼠作为整体模型具有成本高、周期长、用药量大
等缺点,不利于筛选新药的研究和开发。
小鼠来源方便、经济,是实验室常用的一种动
物,性成熟为4O~50 d。本研究选择了国内最常用
的昆明种雌性小鼠,4—12周龄,此时的动物生长最
旺盛,一般的动物饲养中心都能及时供应。图1表
明,小鼠4~12周龄与体重呈正相关,=0.963,P<
0.001。
整体动物骨骼检测,虽然条件的控制与离体样
品比较难度要大,但是可以节约成本、减少实验误
差,可以动态的观察实验动物的各种变化,评价药物
作用等有利因素,更易被人们接受。
本研究经预初的pQCT对小鼠的检测,选择了胫
骨近端骨骺线1.4 mill和4.0 mm处作断层测定,因
为前者以松质骨为主,后者密质骨相对较多,见表
1。结果证实距骨骺线越远密质骨越多,总骨密度也
越高。随着小鼠周龄增加,其骨密度值也相应提高,
4~12周龄与其胫骨总骨密度、皮质骨密度有显著的
相关性,而4.0 mln处(r=0.770,P<0.001和,=
0.790,P<0.001)相关性比1.4 mln(r=.614,P<
0.01和r=0.631,P<0.001)更好。因此通过骨密
(下转第283页)
帖幻 ∞ ∞ m 5 0
中国骨质疏松杂志2004年8月第l0卷第3期 Chin J Osteoporos Augns!. ! ! .
胞质,在核周聚集明显。定量检测中免疫细胞化学
和Westem blot结果一致,发现均匀双轴机械刺激在
各时段COX.2的表达不同,当均匀双轮机械刺激为
2 h时,即使最大强度的刺激(200 000 microstrsain)也
不足以引起成骨细胞COX.2蛋白表达发生明显的
增加,而当机械刺激的时间超过4 h以上(包括8 h
组)时即使最小的刺激强度(20 000microstrain)也能
促进成骨细胞COX.2蛋内的表达,提示了导致成骨
细胞COX.2表达的增高,机械刺激必需要维持一定
的时间,即有一个机械刺激的时间阈值。同时还发
现刺激4 h组成骨细胞COX.2的表达随均匀双轴机
械刺激强度的增加而逐渐升高,提示了成骨细胞
COX.2表达的高低与机械刺激的强度也是密切相关
的,即存在一个机械刺激的强度阈值。然而机械刺
激作用8 h时,成骨细胞COX.2的表达与对照组相
比虽然有明显的增高,但是随机械刺激的增加而降
低,与4 h时的趋势正好相反,分析原因可能是因为
机械刺激的作用超出生理性的阈值,反而中断了成
骨细胞内机械刺激的信号传导通路,不能使成骨细
胞COX.2的表达继续上调。以上结果揭示了成骨
细胞COX.2蛋白的表达与均匀双轴机械刺激的强
度和作用的时间都有关,并且只有机械刺激的强度
(20 000~200 000 microstrain)和时间(2~8 h)在适当
的范围时才会促进成骨细胞COX.2的表达。
本研究初步探讨了均匀双轴机械刺激与成骨细
胞COX.2表达的关系,发现了一定时间和强度的均
283
匀双轴机械刺激可以促进体外成骨细胞COX.2的
表达,希望能对临床的牵引成骨有理论上的支持与
揭示。
参 考 文 献
l Meyer U,Teredde M,Joos U。et a1.Mechanical stimulation of osteoblasts
in eel1 culture.Mund Kiefer Gesichtschir.2ool,5:166一l72.
2 Hatton JP,Pooran M,Li CF,et a1.A short pulse ofmechanical foIce in—
duces gene expression an d growth in MC3T3一E1 osteoblasts via an Eax 1/
2 pathway.J Bone Miner Res,2003,18:58·66.
3 Wadhwa S,Choudhary S,Voznesensky M,et a1.Fluid flow induces
COX一2 expresmon in MC3T3一E1 osteoblasts via a PKA signaling pa thway.
Biochem Biophys Res Commun,2002,297:46—51.
4 Kaspar D,Seidl W ,Neidlinger lke C,et a1.Proliferation of human—
derived osteoblast—like cells depends on the cycle number and frequency
of uniaxial strain.J Biomech,2o02,35:873—880.
5 Sonia K,David JB,William Lau KH.nuid flow shear streSS stimulates
human osteoblast proliferation and differentiation.Bone,2003,32:24l一
251.
6 Ramires PA,Romito A,Cosentino F。et a1.111e influence of titania/hy—
droxyapatite composite coatings on in vitro osteohlasts behaviour.Bioma—
tefials,2001,22:1467—1474.
7 Rayond ND,Steven BA,Leslie C,et a1.Cyclooxygenase in biology and
disease.FASEB,l9 ,12:lO63一lO73.
8 Nauman EA,Satcher RL,Keaveny TM ,et a1.Osteoblasts respond to pul—
satilefluidflow with short·-term increasesin PGE2 but no changeinmin·-
eralization.J Appl Physiol,2001,90:1849—1854.
9 Kaspar D, Seidl W , Neidlinger Wilke C,et a1.Proliferation of human—
derived osteoblast—like cells depends on the cycle number and frequency of
uniaxial strain.J Biomech。2002,35:873—880.
(收稿El期:2004一o4—15)
(上接第289页)
度的变化,可以了解、评价药物以及其他因素对骨代
谢的作用;骨质疏松是以骨量减少,骨的微结构退化
为特征,其微结构的变化从形态学观察主要是由于
骨小梁变薄、变细,甚至断裂,因此骨小梁的变化与
否是非常重要的指标。本实验的测定结果显示,小
鼠4~12周龄,骨小梁骨密度虽然随着周龄的增长略
有提高,但无明显相关性;而且胫骨近端1.4 mm处
骨密度明显高于4.0 mm的部位,并且相对较稳定,
证明该部位主要有松质骨组成,此处是了解骨小梁
变化的重要部位。检测结果发现(见表2),骨小梁
面积以8周龄时为最大,以后逐渐减小,可能与骨有
机质和矿物质代谢有关-4 J,这有待进一步的研究证
实。
根据上述结果,结合对小鼠进行双侧卵巢切除
手术以及手术存活鼠的观察和测定,认为选择8~
10周龄的小鼠适宜作为骨质疏松的筛选模型。
参 考 文 献
1 Gasser JA.Assessing bone quantity by pQCT.Bone。1995。17:145—154.
2 张戈,秦岭,Hong VwY,等.成年卵巢切除大鼠模型股骨近端
pQCT和DEXA的相关分析.中国骨质疏松杂志。2002,8:135—137.
3 贾军宏,刘忠厚.QCT与pQCT在骨质疏松诊断中的临床应用.中
国骨质疏松杂志,2003,9:172—176.
4 陈方,吴铁,崔燎.不同月龄小鼠骨有机质的矿物质变化的观察.
中国骨质疏松杂志,2002,8:296.299.
(收稿El期:2OO4—03—22)
相关文章 更多 >