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编号:10222734
卵巢摘除及补充雌激素对小鼠骨折愈合中钙沉积的影响
http://www.100md.com 《中医正骨》 2000年第5期
     作者:赵永强 王宏跃 李甲振 陈凤苞 刘志成

    单位:赵永强 刘志成(河南省人民医院郑州 450003);王宏跃(河南省义马矿务局总医院);李甲振 陈凤苞(河南医科大学第一附属医院)

    关键词:骨折愈合;药物作用;雌激素替代疗法;卵巢摘除;雌二醇;治疗应用;实验研究;动物 ;balb;c小鼠

    中医正骨000501 提 要 为研究雌激素对卵巢摘除后已发生显著骨丢失的balb/c系小鼠股骨骨折愈合的影响,将144只balb/c小鼠随机分为假手术组(SO组)、卵巢摘除组(OVX组)、补充低剂量雌激素组(E1组)、补充高剂量雌激素组(E2组)。小鼠于折骨后5天、10天、15天、20天、30天处死,测定骨痂中的钙盐沉积率。结果SO组、OVX组和E1组,骨痂中的钙盐沉积率在折骨后15天达峰值,OVX组钙盐沉积峰值显著低于SO组和E1组(P<0.05),后二者之间无显著差异。在E2组,骨痂中的钙盐沉积率峰值推迟至折骨后20天方出现。表明卵巢摘除的的低雌激素状态和补充超生理剂量的雌激素均对小鼠骨折愈合不利,补充生理剂量的雌激素有利于去势后小鼠的骨折愈合。
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    中图分类号:R683;R977.1+2 文献标识码:A 文章编号:1001-6015(2000) 05-0003-02

    THE INFLUENCE OF OVARIECTOMY AND ESTROGEN SUPPLEMENT ON CALCIUM DEPOSITION IN MOUSE FRACTURE HEALING

    Zhao Yongqiang,Wang Hongyue,Li Jiazhen

    (People's Hospital of Henan Province, Zhengzhou 450003)

    In order to study the influence of estrogen on femoral fracture healing in balb/c mice with significant bone loss after ovariectomy, 144 balb/c mice were divided into Sham-operated (SO), ovariectomized (OV), low-dose-estrogen-treated (E1) and high-dose-estrogen-treated (E2) groups. The mice were killed at the 5th, 10th, 15th, 20th, and 30th day after fracture, respectively, and the calcium deposit rates in the callus (CDR) were measured. The results showed that CDR in SO, OV, and E1 groups reached the peak 15 days after the fracture; the CDR peak of OV group was much lower than those of SO and E1 groups (P < 0.05), but there was no obvious difference between E1 and E2 groups in CDR. The CDR peak of E2 group was delayed and appeared 20 days after fracture, suggesting that both of the low estrogen and over-physiological-dose-estrogen supplement were harmful to mouse fracture healing, while the physiological-dose supplement of estrogen helps the fracture healing of ovariectomized mice.
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    Key Words: fracture healing/drug action estrogen replacement therapy ovariectomy estrogen/therapeutic application experimental study animal mouse

    绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis,PMO)是老年妇女的多发病,雌激素替代疗法(estrogen replacenent therapy,ERT)是防治PMO、减少骨折发生的有效措施〔1〕。PMO患者发生骨折后,治疗上除采取复位、固定措施外,还需兼治骨质疏松,但雌激素对骨折愈合的影响目前尚未有肯定的结论。本研究以balb/c纯种去势小鼠做为动物模型,研究卵巢摘除、补充高剂量雌激素和补充接近生理剂量雌激素对小鼠骨折愈合的影响,为完善ERT疗法提供实验依据。

    1 材料与方法
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    1.1 动物分组与手术 实验采用balb/c系小鼠144只(河南省实验动物中心提供),月龄4~5个月。随机均分为四组:假手术组(SO组)36只,仅做开关腹手术,不摘除卵巢;卵巢摘除组(OVX组)36只,低剂量雌激素组(E1组)36只和高剂量雌激素组(E2组)36只,均摘除双侧卵巢。手术方法是:乙醚麻醉下,行无菌操作,采用经腹切口,依次摘除双侧卵巢。术后不用抗生素。每周称体重1次。

    1.2 给药与折骨 各组动物术后14周开始背部皮下给药,E1组给予10μg/ml浓度的苯甲酸雌二醇,E2组给予50μg/ml浓度的苯甲酸雌二醇,SO组和OVX组皮下注射同等剂量的精制茶油,每3天给药1次,每次每公斤体重4ml(苯甲酸雌二醇和精制茶油为上海第九制药厂生产)。在第1次给药后1个月制作右股骨中段闭合性骨折模型(每组各取6只,留作测定血清雌二醇水平)。方法是:在乙醚麻醉下,用自制的折骨器在小鼠右大腿中段中点折断股骨,动物折骨后任其自由活动。
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    1.3 血清雌二醇水平测定 给药1个月后,每组各取6只动物采血,分离出血清,用天津德普公司提供的雌激素放免测定药盒,测定血清雌二醇水平。

    1.4 钙盐沉积量的测定 在折骨后的第5天、10天、15天、20天和30天将动物处死,在处死前24小时腹腔内注射同位素45CaCl2溶液,每只给药量0.5μl*kg-1(同位素45Ca由中国

    原子能科学院同位素所提供)。动物处死后立即取出右股骨,置10%Formalin溶液中固定24小时,取出后仔细剔除附着的软组织,然后在小转子下方1mm及髌股关节面上方1mm之间截取右股骨中段带骨痂的标本,(有2例OVX组和2例E2组取标本时骨痂断裂),吸水纸吸干表面水份后称标本湿重,然后放入容量为20ml的闪烁杯中,每只标本加入60%HClO4 0.1ml,30%H2O2 0.2ml,置80℃水溶锅中恒温1.5小时消化完全后,再加入bu-PBD闪烁液(500ml二甲苯中加入bu-PBD 5g)6ml,乙二醇乙醚5ml,摇匀后,在Beckman LS5801型液闪计数仪上测定标本中45Ca的放射性(用cpm值表示)。
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    1.5 统计学处理 数据均以均数±标准差表示,差异性判断通过组间t检验进行统计学分析。

    2 观察结果

    2.1 血清雌二醇水平测定(见表1) 血清雌二醇水平测定OVX组小鼠显著低于SO组(P<0.05),E1组小鼠接近SO组,E2组小鼠显著高于SO组(P<0.01)。

    2.2 骨痂重量的变化(见表2) E2组骨痂重量在折骨后20天达到最大值,其余各组骨痂重量均在骨折后15天达到最大值,然后逐渐下降,变化规律和骨折局部钙盐沉积量的改变相同。除骨折后15天SO组骨痂重量大于E2组外,各组不同时期骨痂重量无显著性差异(P>0.05)。

    表1 小鼠卵巢摘除后及补充雌激素后血清雌二醇水平的变化 ±s 动物分组
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    样本数

    血清雌二醇水平

    (μg*ml-1)

    SO组

    6

    52.93± 28.97

    OVX组

    6

    7.93± 3.15

    E1

    6

    91.34± 21.69
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    E2

    6

    532.54±256.60

    注 与SO组比较:P<0.05;△P<0.01;(下同)表2 骨折后不同时期各组小鼠的骨痂重量 mg ±s 动物

    分组

    折骨后的天数

    10

    15

    20

    30
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    SO组

    71.6± 7.0

    81.2±7.2

    75.6±11.6

    68.8±8.4

    OVX组

    66.3± 7.3

    78.7±7.4

    72.6± 6.9

    64.5±8.1

    E1

    69.2± 4.7
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    69.2±4.7

    75.1± 7.0

    69.7±6.7

    E2

    67.1±10.3

    69.4±7.2

    77.7± 8.3

    70.4±7.7

    2.3 骨折局部钙盐沉积量的测定(见表3) 以骨痂中同位素45Ca的放射活性高低(cpm值)作为评价骨折局部钙盐沉积量(24小时内)多少的指标,并以骨痂重量纠正后得出单位重量骨痂中的钙盐沉积量进行统计学分析。表3 各组小鼠折骨后不同时期骨折局部的钙盐沉积量 ±s 动物分组
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    折骨后的天数

    5

    10

    15

    20

    30

    SO组

    589.48±67.46

    1204.24±173.09

    2591.12±296.02

    2344.13±255.94

    1895.42±191.10
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    OVX组

    629.06±78.63

    1020.22±151.92

    2229.14±275.27

    1961.05±237.48

    1445.78±108.82

    E1

    560.01±74.20

    1144.03±140.85

    2642.94±217.46
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    2308.97±155.11

    1923.85±147.91

    E2

    537.07±69.68

    896.44±193.09

    2039.78±155.38

    2752.10±276.14

    1955.52±305.18

    3 讨 论

    3.1 雌激素和骨代谢 雌激素除了维持女性性征外,还对体内物质代谢过程有广泛的影响,其中包括骨代谢。人们很早就意识到雌激素和骨代谢的关系,例如女性在青春期后,骨骼快速发育,就有雌激素的部分作用。雌激素又能促使骺板闭合,因此,先天性性腺功能低下症的女性患者,表现为身材瘦高、骨质稀疏。雌激素和骨代谢的关系在40年人初Albright提出绝经后骨质疏松症(PMO)这个概念后,逐渐引起人们的重视。PMO是指妇女绝经后由于体内雌激素不足导致骨质丢失加速而使单位体积内骨量减少、骨质稀疏、骨强度降低的一种综合症,常导致老年妇女受到轻微外伤后发生骨折甚至自发性骨折,严重危害老年妇女健康。一般认为,雌激素不足导致重建过程中骨转换加快,骨吸收大于骨形成是导致PMO的可能机制。雌激素不足如何导致骨转换增强,以前的观点是雌激素不足增加了骨组织对甲状旁腺激素(PTH)的敏感性,导致骨吸收加快。最新研究发现,雌激素不足可导致IL-6的水平提高〔2〕,从而刺激骨吸收增加,骨转换加快;补充雌激素则可以使IL-6恢复到正常水平。雌激素对骨的直接作用也在研究中。自20世纪80年代中期以来,已有许多报道在人和动物的类骨细胞包括骨痂组织的细胞上发现功能性的雌激素受体(ER)。体外实验也显示雌激素对培养的类骨细胞功能有显著的促进作用〔3〕。例如:促进原始成骨细胞的增殖、分泌碱性磷酸酶(AKP)、产生一些生长因子等等。但由于ER在骨细胞上的浓度很低,雌激素通过ER作用的价值值得人们怀疑。
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    3.2 雌激素对骨折愈合的影响 实验结果表明,正常小鼠的股骨骨折愈合在骨折后第5天主要是血肿和机化组织,10~15天以纤维和软骨为主,20~25天则为软骨和骨性连结。骨痂重量在折骨后15天(SO组为20天)达到最大值,同骨痂中钙盐沉积量的峰值同期出现,可能和钙盐大量沉积前骨痂中的软骨细胞大量增殖有关〔4〕。OVX组的钙盐沉积量峰值显著低于SO组(P<0.05);E1组钙盐沉盐积量的变化同SO组,钙盐沉积量峰值两组间无显著差异(P>0.05);E2组钙盐沉积量峰值推迟至骨折后20天方出现。Bruce和Boden发现兔骨折愈合早期骨痂中雌激素受体浓度呈现有意义的增加,他认为雌激素对骨折愈合中的钙盐沉积有促进作用〔5〕。但本研究却发现高剂量雌激素使小鼠骨折愈合中的钙盐沉积量峰值推迟出现,对早期骨折愈合不利。有资料表明,骨折早期局部血肿及无菌性炎症反应对骨折愈合有利〔6〕。临床上有刺激局部炎症反应而加速骨折愈合的例子,也有减轻局部炎症反应导致骨折愈合延迟的报道〔7〕。超生理剂量雌激素对机体的细胞和体液免疫均有抑制作用〔8〕,能降低骨组织中PGE2浓度〔9〕。因此,高剂量的雌激素很可能通过减轻局部炎症反应而妨碍骨折的愈合。值得注意的是,虽然E2组钙盐沉积量峰值推迟出现,但其量却大于SO组(P<0.05)。因此,雌激素促进骨折愈合中的钙盐沉积,主要表现在量上,而不是表现在时间上。
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    对于卵巢摘除组,虽然钙盐沉积的峰值和SO组相一致,但骨折后各期(骨折后5天除外)钙盐沉积量均低于SO组,说明低雌激素状态对骨折愈合不利,其原因除了雌激素水平降低外,也和卵巢摘除后的钙磷代谢紊乱有关。而在补充接近生理剂量雌激素的E1组,钙盐沉积的峰值和SO组相一致,而且各期的钙盐沉积值和SO组相比无显著性差异。说明补充生理剂量的雌激素,能够使其骨折愈合中钙盐沉积过程恢复正常。因此,绝经后骨质疏松患者骨折愈合变慢除受老龄的影响外,还可能和低雌激素状态引起的钙磷代谢紊乱有关。

    从本实验的结果看,补充高剂量雌激素和卵巢摘除后的低雌激素状态均妨碍骨折愈合,这种影响主要表现在骨折愈合的早期,至于其对骨痂塑形的影响还有待于进一步研究。

    参考文献

    1,Lindsay RB.Hormone replacement therapy for Prevention and treatment of osteoporosis.Am J Med 1993;95:375
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    3,Robet J,Majeska A,James TK.Direct modulation of osteoblastic activity with estrogen.JBJS(Am) 1994;76:713

    4,陈其昕,袁中兴,刘清,等。骨折愈合中修复性细胞增殖与骨形成的关系。中华骨科杂志 1992;12(4):290

    5,Bruce AM,Fredetick Sk,Michael DF,et al.Estrogen receptors in fracture heajing.Clin Orthop 1992;280:277
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    6,Gramdnes O,Keikeras O.The importance of the hematoma for fac-ture healing in rats.Acta Orthop Scand 1993;64:340

    7,谢旭明,沈伯祥,王江。骨质愈合刺激素的临床疗效与观察。中华外科杂志 1993;21:585

    8,刘村兰,匡彦德,何球藻。雌二醇对大鼠细胞免疫功能的影响。中国免疫学杂志 1992;8:95

    9,Feyen JHM and Raise LG.Prostaglandin production by calvarid from sham operated and oophorectomized rats:effect of 17β-estradiol in vivo.Endocrinology 1987;121:819

    (1999-12-04收稿 2000-04-11修回), http://www.100md.com