GM6001对糖皮质激素性股骨头坏死大鼠骨组织功能及骨代谢指标的影响

芦敏慧 李 鹏 徐治平

(武汉市普爱医院，湖北 武汉 430034)



GM6001对糖皮质激素性股骨头坏死大鼠骨组织功能及骨代谢指标的影响

芦敏慧 李 鹏 徐治平

(武汉市普爱医院，湖北 武汉 430034)

目的 探讨静脉注射基质金属蛋白酶抑制剂GM6001对糖皮质激素性股骨头坏死(SINFH)大鼠骨组织功能及骨代谢指标的影响。结果 采用健康SD大鼠臀肌注射甲基泼尼松龙制备SINFH模型，将72只模型大鼠随机分为SINFH组，低剂量GM6001(GM6001-L)组和高剂量GM6001(GM6001-H)组。GM6001-L组和GM6001-H组在造模同时经尾静脉注射50、100 mg/kg，1次/w，连续8 w。另取24只正常SD大鼠于臀肌注射相同剂量生理盐水作对照。分别于造模2、4、6、8 w检测各组血清磷、血清钙水平，检测造模8 w的血清骨代谢指标〔骨碱性磷酸酶(BALP)、骨钙素(BGP)、破骨细胞型抗酒石酸酸性磷酸酶(StrACP)和降钙素(CT)〕水平，采用双能X线骨密度测定仪检测造模8 w的股骨转子及股骨头的骨密度，通过股骨头形态学观察计数视野内成骨细胞数与破骨细胞数。结果 与对照组相比，SINFH组的血清钙磷、BGP、CT、股骨转子和股骨头的骨密度及股骨头成骨细胞计数均降低，而BALP水平及StrACP活性均和破骨细胞均升高(P<0.05)；GM6001可升高SINFH大鼠的血清钙磷、BGP、CT水平、股骨头成骨细胞计数及股骨转子和股骨头的骨密度，降低BALP水平及StrACP活性均和破骨细胞计数，与SINFH组和对照组均有统计学差异(P<0.05)；GM6001-H组的以上指标均优于GM6001-L组(P<0.05)。结论 GM6001可改善SINFH大鼠的血清钙磷和骨代谢指标水平并升高股骨骨密度，抑制MMP活性在糖皮质激素性所致股骨头坏死中有较好的防治价值。

GM6001；糖皮质激素性股骨头坏死；骨组织功能；骨代谢指标

随着临床上糖皮质激素的广泛应用，糖皮质激素性股骨头坏死(SINFH)的发生率逐年升高，临床上目前缺乏有效的治疗手段〔1〕。SINFH不仅会造成患者疼痛及功能障碍，甚至会导致终生残疾〔2〕。基质金属蛋白酶(MMPs)是参与降解包括骨在内的全身各种组织细胞外基质的蛋白酶家族〔3〕。目前已证实MMPs不仅参与了组织发育修复、炎症反应及肿瘤发生发展，而且与激素性骨坏死的发生有关〔4,5〕。多种药物可通过抑制MMP活性发挥对SINFH的治疗作用〔6,7〕，但直接采用MMP抑制剂治疗SINFH的效果目前尚未报道。本研究拟探讨MMP抑制剂GM6001对SINFH大鼠骨组织功能及骨代谢指标的影响。

1 材料与方法

1.1 主要试剂 GM6001购自美国Chemicon公司，甲基泼尼松龙购自美国Pfizer公司，骨钙素(BGP)酶免试剂盒、骨碱性磷酸酶(BALP)酶免试剂盒购自美国ADL公司，降钙素(CT)、抗酒石酸酸性磷酸酶(StrACP)试剂盒购自南京建成生物工程研究所。

1.2 动物与分组 采用2月龄雄性SD大鼠(体重280～320 g)臀肌注射甲基泼尼松龙注射液制备SINFH模型，20 mg/kg左右臀大肌交替注射，1次/w，共8 w。将72只模型大鼠随机分为SINFH组，低剂量GM6001(GM6001-L)组和高剂量GM6001(GM6001-H)组(n=24)。GM6001-L组和GM6001-H组在造模同时经尾静脉注射50、100 mg/kg，1次/w，连续8 w。另取24只正常SD大鼠于臀肌注射相同剂量生理盐水作对照。本实验所用大鼠均购自北京维通利华实验动物技术有限公司，饲养于SPF级实验动物房中，湿度控制在60%～70%，室温为(22±1)℃，照明昼夜明暗交替时间为12∶12。

1.3 血清钙磷检测 每组各选取6只大鼠，于造模后2、4、6、8 w清晨空腹状态下心脏采血，每只大鼠取血5 ml，3 000 r/min离心15 min，分离血清，-80℃保存备用，采用全自动生化仪检测以上血清样本的钙、磷水平。

1.4 血清骨代谢指标检测 每组各选取6只大鼠，血清采集和处理同1.3，采用酶联免疫试剂盒检测(BALP)、BGP和CT活性，采用比色法检测StrACP活性，以上操作完全遵守试剂盒说明书。

1.5 骨密度检测 每组各选取6只大鼠，处死后取双侧股骨头备用，采用双能X线骨密度测定仪检测活体股骨头及股骨转子间骨密度。

1.6 股骨头形态学观察 每组各选取6只大鼠，取兔双侧股骨头沿其冠状面正中锯开，4%中性甲醛固定24 h行脱钙处理，脱水12 h后石蜡包埋切片，常规苏木精-伊红染色后光镜下观察。每张切片在400倍镜下随机选取5个视野，计数视野内成骨细胞数与破骨细胞数。

1.7 统计学处理 采用SPSS16.0统计软件。两组间均数比较采用t检验，多组间均数比较采用单因素分析。

2 结 果

2.1 各组大鼠血清钙磷水平比较 与对照组相比，SINFH组大鼠造模2、4、6和8 w的血清钙磷水平降低(P<0.05)；除低剂量GM6001治疗2 w外，SINFH大鼠经GM6001治疗后以上时间点的血清钙水平均升高，与SINFH组相比有统计学差异(P<0.05)；SINFH大鼠经GM6001治疗后以上时间点的血清磷水平均升高，与SINFH组相比差异有统计学意义(P<0.05)；GM6001-H组以上时间点的血清钙磷水平均高于GM6001-L组(P<0.05)。见表1。

表1 各组大鼠血清钙磷水平比较

与对照组比较：1)P<0.05；与SINFH组比较：2)P<0.05；与GM6001-L组比较：3)P<0.05；下表同

2.2 各组大鼠的血清骨代谢指标水平比较 与对照组相比，SINFH组大鼠的BALP水平及StrACP活性均升高，BGP和CT水平均降低(P<0.05)；SINFH大鼠经GM6001治疗后的BALP水平及StrACP活性均降低，BGP和CT水平均升高，与SINFH组相比有统计学差异(P<0.05)；GM6001-H组的BALP、BGP、StrACP和CT水平均优于GM6001-L组(P<0.05)。见表2。

2.3 各组大鼠的股骨骨密度及股骨头细胞计数比较 与对照组相比，SINFH组大鼠股骨转子及股骨头的骨密度及股骨头成骨细胞计数均降低，而破骨细胞升高(P<0.05)；SINFH大鼠经GM6001治疗后的股骨转子及股骨头的骨密度均升高，成骨细胞计数升高，而破骨细胞计数降低与SINFH组相比有统计学差异(P<0.05)；GM6001-H组的股骨转子及股骨头的骨密度股骨头成骨细胞计数和骨细胞计数均高于GM6001-L组(P<0.05)。见表2，表3。

表2 各组大鼠的血清骨代谢指标及骨密度水平比较±s,n=24)

表3 各组大鼠骨细胞计数

3 讨 论

SINFH是一种临床常见的医源性疾病，长期大量糖皮质激素可增加破骨细胞数量及活性，加重骨吸收，同时通过抑制成骨细胞功能减少胶原的合成〔8〕。SINFH目前已被人们广泛关注，临床治疗不理想，而股骨头修复过程缓慢增加了治疗难度〔9〕。因此，采取有效手段促进坏死区骨组织功能恢复正常是治疗SINFH的关键。近年来发现MMPs在SINFH发生发展过程中起重要作用，如MMPs不仅促进了破骨细胞的活化，而且参与了被活化破骨细胞向矿化骨表面的迁移和贴附过程〔10〕。故采用MMP抑制剂GM6001治疗SINFH有一定的可行性。

血中钙磷水平受多个因子的调节，两者水平变化与骨吸收及骨重建关系密切〔11〕。BALP被视为成骨细胞成熟的早期标志，与骨矿化关系密切，可为机体提供充足的无机磷来合成骨盐结晶，发挥骨的矿化作用〔12〕。血清中的BGP来源于成骨细胞，其水平升高利于骨形成，且BGP变化灵敏，因而可直接反映代表骨代谢瞬间变化〔13〕。StrACP主要来源于破骨细胞，从破骨细胞分泌入血，可作为反映骨吸收的一个指标〔14〕。本研究结果显示SINFH大鼠出现了严重骨功能异常及骨代谢紊乱，而经GM6001治疗后以上指标获改善，表明通过GM6001抑制MMP活性可起到改善SINFH伴有的骨功能异常及骨代谢紊乱。GM6001高剂量的改善效果优于低剂量，表明GM6001的浓度对其改善SINFH的效果有一定影响。

此外，钙磷为骨的主要成分，对于保持骨的力学强度有重要作用，同时可用于维持体内矿物质平衡〔12〕。而GM6001提高SINFH大鼠的血清钙磷水平对于促进新骨形成有一定作用。本研究观察GM6001对SINFH大鼠股骨的骨密度影响发现，经GM6001处理后SINFH大鼠降低的股骨骨密度获得升高，为GM6001改善SINFH提供直接证据。成骨细胞凋亡和破骨细胞激活是SINFH的最早期病理变化〔15〕。本研究发现GM6001可促进SINFH大鼠股骨细胞成骨细胞的生长并抑制破骨细胞的活化，这可能是其改善SINFH的基本方式之一。

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〔2015-11-17修回〕

(编辑 徐 杰)

芦敏慧(1975-)，女，主管护师，主要从事骨科临床研究。

R3

A

1005-9202(2016)19-4699-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.19.011