腰椎局部注射唑来膦酸对骨质疏松兔椎体骨形成的影响

邓英虎，于峰，李胜华，林天增，糜叶俊，韩德明

(1皖南医学院附属铜陵市人民医院，安徽铜陵244000；2皖南医学院)

腰椎局部注射唑来膦酸对骨质疏松兔椎体骨形成的影响

邓英虎1，于峰2，李胜华1，林天增1，糜叶俊1，韩德明1

(1皖南医学院附属铜陵市人民医院，安徽铜陵244000；2皖南医学院)

目的 探讨腰椎局部注射唑来膦酸对骨质疏松兔椎体骨形成的影响。方法 将24只骨质疏松模型兔(去势法制备)随机分为观察组与模型组，各12只。观察组于L4椎体侧方注入唑来膦酸0.4 mg，模型组只穿刺，不注药。处理后4、8、12周两组各随机处死4只，取出L4椎体，比较两组各时间点骨小梁数量、骨皮质厚度、椎体骨密度(BMD)、骨小梁相关参数[骨小梁厚度(TbTh)、骨小梁数量(TbN)、相对骨体积(BV/TV)、骨小梁间隙(TbSp)]及组织病理情况。结果 处理后随着时间延长，骨小梁数量逐渐增多，骨皮质逐渐增厚。处理后4、8、12周，观察组椎体BMD、TbTh、TbN、BV/TV逐渐升高，TbSp逐渐降低；模型组椎体BMD、TbTh、TbN、BV/TV逐渐降低，TbSp逐渐升高。处理后4、8、12周观察组BMD、TbTh、TbN、BV/TV均高于模型组，TbSp均低于模型组(P均<0.05)。组织病理检查显示，观察组较模型组骨皮质增厚，成骨细胞增多；骨小梁增粗，数量增加，分布较规律，连续性更好。结论 腰椎局部注射唑来膦酸有助于骨质疏松兔的椎体骨形成。

骨质疏松症；唑来膦酸；椎体骨折；局部注射

骨质疏松症可导致椎体压缩性骨折，因椎体骨强度差，内固定手术治疗容易出现松动、断裂等情况[1,2]。研究证实，双膦酸盐具有抑制破骨细胞分化、增殖、成熟和诱导其凋亡的作用，也可以作用于成骨细胞，抑制其分泌破骨细胞刺激因子，从而间接抑制骨吸收[3]。但静脉应用大剂量双膦酸盐可导致肾功能衰竭、恶心、呕吐等不良反应[4]。随着局部释放药物系统的开发研究，双膦酸盐局部应用受到越来越多的关注[5]。2013年7月～2014年1月，我们对骨质疏松兔的腰椎椎体局部注射唑来膦酸，观察其对椎体骨形成的影响。现报告如下。

1 材料与方法

1.1 材料 纯种健康雌性新西兰大白兔32只，6月龄，体质量2.0～2.5 kg，由皖南医学院动物实验中心提供。试剂及仪器：唑来膦酸注射液(4 mg：5 mL，江苏正大天晴药业股份有限公司)，计算机X线成像系统(日本柯尼卡公司)，双能X线骨密度仪(美国Norland公司)，显微CT机(MicroCT机，广州中科恺盛医疗科技有限公司)。

1.2 骨质疏松模型制备 32只大白兔适应性饲养1周后，随机选取4只作为空白对照，开腹暴露双侧卵巢后关腹，剩余28只采用切除双侧卵巢去势的方法[5]建立骨质疏松模型。待动物麻醉清醒后给予低钙饮食、正常饮水。术后3天每天用碘伏消毒切口，预防感染，常规护理。建模后12周，随机抽取建模兔4只，与空白对照兔一起处死，取出L4椎体，经双能X线骨密度仪检测其骨密度(BMD)。建模兔与空白对照兔BMD分别为(0.160±0.001)、(0.215±0.004)mg/cm2，两者比较P<0.01。证实建模成功。

1.3 分组处理 建模后12周，将24只骨质疏松模型兔随机分为观察组与模型组，各12只。术前备皮，静脉全麻后，局部碘酊、乙醇消毒，铺无菌洞巾。以L4椎体为中心，经腰椎侧后方入路，暴露出L4椎体左侧。采用微量注射器，从左侧向L4椎体上下端共注射唑来膦酸注射液0.4 mg，骨蜡封闭针孔。彻底止血，确认无药液渗出后，向创面撒入广谱抗生素头孢哌酮0.25 g，逐层缝合切口。模型组采用相同的方法暴露椎体，但只穿刺不注射药物。待动物麻醉清醒后给予正常进食、进水。术后3天，每天用碘伏消毒切口，预防感染，常规护理。

1.3 相关指标观察

1.3.1 L4椎体大体情况 两组分别于处理后4、8、12周各随机处死4只，取出L4椎体，剔除标本周围软组织，观察椎体表面颜色、光滑度以及塌陷、畸形、骨折、组织炎症反应等情况。

1.3.2 骨小梁数量、骨皮质厚度及椎体BMD 两组分别于处理后4、8、12周采用计算机X线成像系统对L4椎体行前后位检查，观察其骨小梁数量及骨皮质厚度；采用双能X线骨密度仪测定椎体BMD，均由同一人在同一台机器上操作。

1.3.3 骨小梁相关参数 两组分别于处理后4、8、12周采用MicroCT机对椎体沿长轴方向进行扫描，获取连续图像，记录骨小梁厚度(TbTh)、骨小梁数量(TbN)、骨小梁相对体积(BV/TV)、骨小梁间隙(TbSp)。

1.3.4 椎体组织病理情况 采用10%甲醛固定L4椎体，经梯度乙醇脱水，甲基丙烯酸甲酯包埋，硬组织切片机连续切片，厚度4～5 μm。HE染色，光学显微镜下观察椎体组织病理情况。

2 结果

2.1 L4椎体大体情况 处理后4、8、12周两组L4椎体大体形态相似，有光泽，表面光滑，颜色呈灰白色，无明显塌陷及骨折、畸形等，组织炎症反应轻微。

2.2 骨小梁数量、骨皮质厚度及椎体BMD 处理后4周，与模型组比较，观察组骨小梁无明显增多，骨皮质无明显增厚，未见明显的点状及片状减低区，椎体两端可见稍高亮度影。处理后8周，观察组较模型组椎体亮度明显增强，椎体两端增强明显，骨皮质增厚。处理后12周，观察组较模型组高亮度区更加广泛和明显，骨皮质明显增厚。两组处理后4、8、12周椎体BMD比较见表1。

表1 两组不同时间点椎体BMD比较±s)

注：与同组处理后4周比较，aP<0.05，bP<0.01；与同组处理后8周比较，cP<0.05，dP<0.01；与模型组同时间点比较，eP<0.05，fP<0.01。

2.3 骨小梁相关参数 见表2。

2.4 椎体组织病理情况 与模型组比较，观察组处理后4周椎体骨皮质增厚，成骨细胞增多；骨小梁增粗，数量增加，分布较规律，连续性更好；处理后8、12周，两组上述椎体组织病理差异更明显。

3 讨论

唑来膦酸是第三代双膦酸盐类的代表药物，进入人体后大部分先与骨结合，再缓慢释放入血，可长时间维持体内的血药浓度，保证药物的作用效果。唑来膦酸与骨表面的羟基磷灰石有高度亲和力，一旦沉积到骨表面，就会被具有破骨作用的破骨细胞摄取，可导致破骨细胞凋亡。唑来膦酸浓度较高时可抑制成骨细胞增殖，降低碱性磷酸酶活动及矿化功能；浓度较低时能促进骨的矿化沉积和成骨细胞增殖[6]。唑来膦酸的主要药理作用是抑制破骨细胞活化、诱导破骨细胞凋亡和抑制未成熟破骨细胞增生，以发挥抑制骨再吸收、减少骨基质生长因子释放的作用。随着对唑来膦酸研究的深入，其局部用药为提高骨质疏松椎体内固定强度提供了思路。赵鹏飞等[7]以聚乳酸膜为载体研究唑来膦酸局部治疗去势大鼠骨质疏松性骨折的临床效果，该研究将膜半包覆盖贴附于骨折处，结果显示观察组于术后1、2、4、6周BMD逐渐增加，说明唑来膦酸局部治疗有利于骨质疏松大鼠的骨折愈合。国外研究利用双膦酸盐在体内缓慢持续释放的特点，将其体外螯合到钛种植体的透明质酸涂层上，然后植入体内，以减少种植体周围骨的吸收，增加局部骨量，能使内固定周围骨容积增加1.3倍，最大剪力增加2.1倍，最大剪力刚度达2.7倍，从而提高种植体骨结合率[8～12]。

表2 两组不同时间点骨小梁相关参数比较±s)

注：与同组处理后4周比较，aP<0.05，bP<0.01；与同组处理后8周比较，cP<0.05，dP<0.01；与模型组同时间点比较，eP<0.05。

本研究结果显示，随着处理时间的延长，观察组较模型组高亮度区逐渐广泛和明显，骨皮质逐渐增厚；组织病理检查显示，观察组较模型组骨皮质增厚，成骨细胞增多；骨小梁增粗，数量及密度增加，分布较规律，连续性更好；说明局部注射唑来膦酸不仅可提高BMD，还可使骨皮质增厚、改善骨微结构，从而提高骨强度。MicroCT检查结果显示，处理后4、8、12周观察组TbTh、TbN、BV/TV均高于模型组，TbSp均低于模型组；进一步证实唑来膦酸可通过刺激局部骨小梁再生，提高其密度，增加其厚度，促进其在应力作用下的重新分布，使骨质疏松椎体内的骨小梁走行更加规律，从而增加骨的强度。但椎体局部注射唑来膦酸的药效持续时间还需要进一步研究。

综上所述，骨质疏松兔腰椎局部注射唑来膦酸有助于椎体的骨形成。本研究为临床局部治疗骨质疏松、提高内固定强度等提供了依据，不足之处为未对局部注射唑来膦酸的最佳药量及药效持续时间进行针对性研究，后续研究中将进一步完善。

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铜陵市卫生局基金资助项目(卫科研[2012]12)。

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.32.009

R580

A

1002-266X(2016)32-0029-03

2015-11-26)