骨质疏松造模及治疗

冀瑞锋 韩树峰

山西医科大学第一医院骨科，山西太原 030001

骨质疏松(Osteoporosis)是以骨组织显微结构受损，骨矿成分和骨基质等比例地不断减少，骨质变薄，骨小梁数量减少，骨脆性增加和骨折危险度升高的一种全身骨代谢障碍的疾病。按照病因分类可以分为原发性骨质疏松和继发性骨质疏松，原发性骨质疏松又分为：I型绝经后骨质疏松；II型老年性骨质疏松症和特发性青少年低骨量和骨质疏松症。继发性骨质疏松的原发病因明确，常由内分泌代谢疾病(如性腺功能减退症、甲状腺功能亢进等)、全身性疾病引起。

随着全球人口结构的变化，老年人口数量呈明显的上升趋势，随之而来的是大量老年疾病的突显。骨质疏松作为隐匿性疾病往往无明显的、特异的临床症状，它可以造成骨质韧性下降，脆性增加从而显著增加了骨折的风险，骨质疏松性骨折好发部位较集中于脊柱和髋部，脊柱主要在T12、L1椎体[1]。骨质疏松骨折后治愈率低，髋部骨折后死亡率高，而且越50%生存者留有残疾[2]。骨质疏松引起的健康问题日益严重。骨质疏松预防及治疗作为近年来国内外热点研究内容。

1 骨质疏松模型

人类疾病多以病因及发病机制来分类，对各种疾病的研究需要通过不同的动物模型来实现。对模型建立原则上要求最大程度还原人类疾病的病因及发生发展过程。对实验动物选择也多以接近人类生理代谢情况为指导原则。因此对于同种疾病不同病因的模型的建立方式及实验动物的选择上都各不相同。骨质疏松病因分类很多，骨质疏松模型也有多种建模方法。

1.1 去势造模

1969年首度提出骨质疏松去势造模（即切除小鼠双侧卵巢），可以模拟绝经后雌激素下降所造成的骨质疏松，是目前应用较广泛且成熟的造模方法，在多数实验研究中都使用此方法，但其自身依然具有相当大的局限性[4]：①切除卵巢后的大鼠卵巢内分泌功能完全消失，但绝经后正常状态下卵巢内仍有部分细胞有内分泌功能；②手术操作创伤可以引起机体应激会造成实验室测定指标出现偏差；③模型建立研究中由于大鼠寿命及其自身组织血液量，无法满足实验指标测定时连续取材重复测定及长时间测定的要求；④造模过程中为尽快完成造模往往要配合使用低钙食物喂养。

1.2 药物造模

通过抑制体内内分泌的药物以便减少雌激素的生成或释放来建模，主要使用的抑制剂造模有以下几种：①Casodex，非类固醇类雄激素拮抗剂，可耗竭体内雌二醇；②Buserelin，是一种促黄体素分泌激素的类似物，可以起到降低血清雌二醇水平的作用；③促性腺激素释放激素，使用后可以造成动物的骨质丢失[5]。

糖皮质激素冲击造模，常用药物有泼尼松、泼尼松龙或地塞米松。使用后最早10 d，最晚48 周出现明显的骨丢失；但因糖皮质激素性骨质疏松的发病机制及病程变化与原发性骨质疏松的差别较大，所以此模型对药物对骨质疏松治疗疗效评价不太适用[5]。

1.3 基因工程造模

随着基因工程的迅速崛起，转基因动物的出现为各种实验提供了可能的途径和理想的模型，骨质疏松的转基因模型主要是通过敲除α，β-雌激素受体基因或芳香酶基因[6]，敲除基因的小鼠作为纯合子可以稳定遗传，是理想的造模模型。

2 造模动物选择

骨质疏松模型的动物选择种类繁多，目前使用较为常见的有大鼠、小鼠、兔、狗、猪、羊等。

2.1 大鼠

大鼠寿命一般为2～3年，大约在1.7年时大鼠进入老年期。适用大鼠造模可以复制出较为符合人临床特征的动物模型。目前造模适用较为广泛的大鼠主要有SD 和Wistar 大鼠。

优点：①价格低廉，易于饲养；②可以在较短的时间内完成新骨改建并维持动态平衡；③雌性大鼠在6～9个月时骨骺开始闭合，进入骨生长静止期，10个月达骨量峰值，出现一个与人类相似的骨代谢相对稳定的阶段；④造模因素单一、模型确定、重复性好、实验结果可信度大、能很好的体现雌激素水平下降这一重要病因。

缺点：①大鼠去势后往往多不发生骨质疏松自发骨折；②大鼠自身无哈佛氏系统；③血量少而且药代动力学与人类差距较大，啮齿类的生物节律与人不同。

2.2 小鼠

小鼠与大鼠情况相似，寿命也是两三年，也缺少哈佛氏系统，目前应用于骨质疏松研究中的大鼠主要是SAM/P6，其可以随着年龄增长发生骨质丢失造成老年性骨折，可用于随年龄变化脆性增加的实验研究当中。

2.3 犬犬的优点

①性情温和驯良，易于管理饲养；②成年犬在骨代谢和组织结构方面与人类骨骼相似；③具有与人类接近的丰富的哈佛氏重建，这是与其他小动物相比独特的优势；④在实验过程中可做多次骨活检，便于反复长期观察。

缺点：①体内雌激素水平与人类相比较低；②切除卵巢或者子宫后很难引起骨质变化。

2.4 兔

兔子体积较大，经济而且便于饲养，可以用于骨质疏松的造模动物，可以长时间大量取材，进行血液生化指标分析。有哈弗氏系统，而且有骨骺闭合（约6个月）。但其造模周期较长。

2.5 羊

羊体型较大易于饲养，有排卵周期，有与人相似的哈弗氏系统。其缺点：①自身没有绝经；②不易发生自发性骨折；③骨量变化有季节性因素。

3 药物干预

骨质形成和维持主要依靠是成骨细胞、破骨细胞的数量及活性。骨质局部微环境改变可以导致成骨细胞及破骨细胞数量及活性的变化，会导致活动区域骨量的增减。骨质疏松治疗过程的主要用药多倾向于增加成骨细胞的活性和数量或者减少破骨细胞的活性或数量。

3.1 钙剂

骨质疏松早期是以应用钙剂作为补偿流失的骨质，但骨质疏松现象没有明显改善，研究发现骨质疏松治疗不仅要求足量钙剂，更重要的是对于钙剂的吸收和利用。后来研究发现维生素D 可以促进钙的吸收，维生素D 与钙剂合用治疗骨质疏松取得了较好的效果。有学者主张，青少年及70岁以上老年人每日摄钙(元素钙)1 000～1 200 mg，成人800～1 000 mg/d，绝经后妇女1 000～1 500 mg/d。维生素D 400 IU/d 为安全剂量。

3.2 激素替代疗法及选择性雌激素受体调节剂(Selective Estrogen Receptor Modulators,SERM)

骨质疏松多发于绝经后的女性，而且绝经后女性和男性的雌激素受体的数量有很大差别，因此雌激素替代疗法成为了治疗骨质疏松的新型治疗方案，但随着雌激素疗法的使用及推广出现了大量的副作用，其中最重要的副作用就是可以引起女性乳腺癌及子宫癌的风险大大增加。

SERM 制剂可以拮抗雌激素对乳腺和子宫内膜的有害影响，并且可以增强雌激素对骨质的作用。其使用可以有效降低适用雌激素过程中出现的乳房压痛、阴道流血等副作用。

3.3 二磷酸盐制剂

研究发现二磷酸盐可以通过促进成骨细胞基因表达增加成骨细胞数量，并且还可以进一步抑制破骨细胞活性，促使新骨质生成并减少骨质流失。二磷酸盐类药物现今被广泛应用于临床中治疗骨质疏松作为一线用药。但最近有文献报道服用二磷酸盐中出现的副作用，最突出的是下颌的骨坏死，非典型性的股骨骨折，食管癌，心房纤颤等。

3.4 降钙素(Calcitonin,CT)

降钙素通过抑制破骨细胞的活性并逐渐减低破骨细胞数量，可以有效抑制骨质破坏起到预防骨质丢失的作用。降钙素还有中枢性止痛、改善体内钙盐平衡等作用。

3.5 甲状旁腺激素（PTH）

使用甲状旁腺激素可以降低椎骨和非椎骨性骨折,增加脊椎、股骨和全身骨密度,具有良好的耐受性。大量动物实验已证实间歇性应用PTH 有促进成骨的作用,但目前还未有应用于临床治疗的研究报道，临床疗效待进一步验证。

3.6 他汀类

他汀类作为降血脂药物使用已经有很长的历史，但近年来对于他汀类的研究逐渐深入发现他汀类有一定的骨诱导作用，可以促进BMP-2 增加并促进成骨[7]。他汀类可以有效增加骨质中雌激素受体α 的数量，并可以增加骨质的形成。口服他汀类药物对于骨质疏松骨折断端的局部药物浓度较低，生物利用度差，首关消除作用明显。实验过程当中多采用是在骨质疏松骨折断端皮下局部注射辛伐他汀，表明辛伐他汀可以作用于骨质疏松引起骨折促进骨痂形成[8]。他汀类在对于骨髓基质干细胞体外培养过程中可以有效抑制骨髓基质干细胞的成脂分化。目前研究中有过应用辛伐他汀于某些药物合用出现的严重副作用横纹肌溶解。

骨质疏松作为多年来的热点，随着研究深入为治疗和预防骨质疏松提出更多可能，相信在不久以后骨质疏松将不再是困扰老年人的顽疾。

[1]Barlow DH.Osteoporosis guidelines.Climacteric,2007,10,(Suppl 2).79-82.

[2]Stewart NA，Chantrey J，Blankley SJ，et al.Predictors of 5 year survival following hip fracture.Injury,2011,42(11):1253-1256.

[3]李素萍.骨质疏松动物模型的研究现状[J].中国组织工程研究与临床康复，2011，15(20):3767-3770.

[4]谢林.中医药防治骨质疏松症研究中动物模型的选择和思考[J].中国中医骨伤科杂志,1997,5(4):50-51.

[5]张月峰,韩景献.骨质疏松动物模型研究进展[J].动物医学进展,2005,26(3):8-11.

[6]程少丹,王拥军,唐德志,等.OPG 基因敲除小鼠骨质疏松情况的研究[J].中国骨质疏松杂志,2008,14(1):16-19.

[7]Mundy C，Garrett R Harris S，et al.Stimulation of bone formation in vitro and in rodents by statins,Science,1999,286(5446):1946-1949.

[8]Wang JW，Xu SW，Yang DS，et al.Locally applied simvastatin promotes fracture healing in ovariectomized rat.Osteoporos Int.2007 Dec;18(12):1641-50.