青藏高原环境下大鼠骨骼微结构的基础研究

摘要

目的在真实的高原环境建立低压缺氧大鼠模型，应用Micro CT、血液生化、病理等多种手段，了解真实高原环境对于大鼠骨量以及骨微结构的影响，并探讨其可能的机制。方法将SD大鼠运送至青海玉树高原实验室（海拔4 250 m），分别饲养4、8、18个月后，将动物运回成都四川大学华西医院分子影像实验室（海拔500 m），与同期对照组大鼠进行相关检测。检测方法包括：血液生化学；影像学Micro CT；病理学ELISA、Western blot、HE和TRAP染色等病理检查。结果与同期对照组大鼠相比，高原饲养4个月（高原-4）、高原饲养18个月（高原-18）组大鼠体质量下降[高原-4组vs.平原-4组：（513.75±35.10) g vs.(649.18±60.03) g,P<0.01；高原-18组vs.平原-18组：（535.58±66.65) g vs.(670.86±44.96) g,P<0.01]；高原饲养8个月（高原-8）组、高原-18组血清中Ca2+浓度较对照组升高[高原-8组vs.平原-8组：（2.48±0.09) mmol/L vs.(2.38±0.07) mmol/L,P<0.05；高原-18组vs.平原-18组：（2.55±0.11) mmol/L vs.(2.13±0.27) mmol/L,P<0.05],P3+差异无统计学意义。骨代谢指标Ⅰ型胶原交联羧基末端肽（cross-linked carboxy-terminal telopeptide of typeⅠcollagen,CTX-Ⅰ）：高原各组较平原组均增高[高原-4组vs.平原-4组：（1.44±0.08) ng/mL vs.(0.70±0.13) ng/mL,P<0.01；高原-8组vs.平原-8组：（1.52±0.10) ng/mL vs.(0.75±0.10) ng/mL,P<0.01；高原-18组vs.平原-18组：（2.70±0.13) ng/mL vs.(1.94±0.15) ng/mL,P<0.01]。此外CT结果显示高原3组骨小梁的骨体积分数降低[高原-4组vs.平原-4组：（7.48±2.35)%vs.(10.40±2.93)%,P<0.05；高原-8组vs.平原-8组：（7.17±2.68)%vs.(10.09±2.95)%,P<0.05；高原-18组vs.平原-18组：（2.90±2.91)%vs.(8.68±4.11)%,P<0.01]以及骨小梁分离度增大[高原-4组vs.平原-4组：（0.70±0.12) mm vs.(0.60±0.06) mm,P<0.05；高原-8组vs.平原-8组：（0.68±0.07) mm vs.(0.59±0.05) mm,P<0.01；高原-18组vs.平原-18组：（0.80±0.09) mm vs.(0.70±0.09) mm,P<0.05]。TRAP染色高原-4、高原-18组破骨细胞增多，Western blot提示高原环境中核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factor-κB ligand,RANKL）、缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α）的表达增高，而骨保护素（osteoprotegerin,OPG）的表达受到抑制。结论高原环境对于大鼠股骨的影响主要在于减少松质骨骨量，破坏骨微结构。

关键词

低压缺氧 / 骨微结构 / Micro CT / 骨代谢

基金资助

国家自然科学基金（No.81930046）;; 西藏自治区科学技术厅重点研发计划（No.XZ202402ZY0003）资助