釩酸鹽對糖尿病大鼠骨折愈合的實驗研究.pdf

1、前言：
　　糖尿病是一種由于胰島分泌胰島素不足或機體對胰島素利用效率低而引發(fā)的慢性疾病。隨著我國人口老齡化和人們生活水平的不斷提高，糖尿病的發(fā)病率亦呈逐年上升趨勢。
　　糖尿病性骨質(zhì)疏松是指糖尿病并發(fā)單位體積內(nèi)骨量減少、骨組織微觀結(jié)構(gòu)改變、骨強度降低、脆性增加等易發(fā)生骨折的一種全身性、代謝性骨病，是糖尿病在骨骼系統(tǒng)的重要并發(fā)癥之一。隨著糖尿病患病率的逐年增加，糖尿病性骨質(zhì)疏松已經(jīng)成為糖尿病患者致畸、致殘的重要原因，嚴重影響患

2、者的生活質(zhì)量，給家庭和社會都帶來了沉重的經(jīng)濟負擔。因此對糖尿病性骨質(zhì)疏松發(fā)病機制及其防治的研究，已成為骨質(zhì)疏松癥基礎(chǔ)和臨床亟待解決的重大問題。
　　目前普遍認為糖尿病性骨質(zhì)疏松是一種多病因疾病，胰島素缺乏或抵抗而導(dǎo)致的高血糖狀態(tài)是導(dǎo)致糖尿病性骨質(zhì)疏松的主要原因。胰島素本身在骨代謝過程中亦起到十分關(guān)鍵的作用，已經(jīng)證實胰島素不足會影響三大物質(zhì)代謝障礙，骨基質(zhì)的消耗明顯增多，導(dǎo)致骨基質(zhì)的形成不足，抑制骨形成的發(fā)生;同時胰島素缺乏使之不能

3、直接有效的刺激成骨細胞，使成骨細胞的分化和增殖減弱，數(shù)目減少、活性降低，抑制骨膠原合成;胰島素缺乏還可抑制成骨細胞合成骨鈣素，從而導(dǎo)致骨吸收增多，骨量丟失增大，降低骨轉(zhuǎn)化率等等。因此，有效控制血糖避免胰島素缺乏是提高骨骼質(zhì)量和預(yù)防糖尿病性骨質(zhì)疏松發(fā)生的關(guān)鍵。
　　目前治療糖尿病的方法存在著諸多弊端。胰島素作用時間短，需注射給藥;移植手術(shù)價格昂貴，且給病人帶來疼痛;口服藥物藥效不明顯，且有腹瀉、頭暈等副作用，更有甚者可引發(fā)肝功能衰竭

4、。因此，開發(fā)高效低毒的治療糖尿病藥物已成為當務(wù)之急。
　　釩是人體必需的微量元素之一，具有降血糖、抗炎、抗癌、等多種生理功能。在體內(nèi)，釩有四價、五價等多種化合態(tài)，1980年Schecher等首先發(fā)現(xiàn)釩具有很好的體外胰島素樣活性。近年來許多學(xué)者亦通過大量實驗研究發(fā)現(xiàn)，口服釩酸鹽無論對Ⅰ型或Ⅱ型糖尿病動物模型的血糖都降至或接近正常的水平，這充分顯示了釩酸鹽的降糖作用。然而，金屬釩的毒性卻限制了其作為防治糖尿病的藥物作用。許多研究證明，

5、釩能降低血糖，但毒副作用很大。金屬釩中毒的典型臨床表現(xiàn)為腹瀉，嘔吐，腹部絞痛，綠色舌苔，支氣管痙攣，和不可逆的肝腎損傷。為此，很多研究者在釩溶液中加入一定量的生理鹽水，以減輕毒副作用，但效果不理想，離臨床應(yīng)用尚有一定的距離。雞腿蘑，又稱毛頭鬼傘，是極具藥用價值的珍稀食用菌之一，它具有增強機體免疫力，降低血糖、血脂等功效。將雞腿蘑發(fā)酵液與釩酸鈉結(jié)合起來，既可以減少釩酸鈉的用量，同時發(fā)揮了雞腿蘑降低血糖和增強免疫力的作用。從以往的研究中我們

6、發(fā)現(xiàn)，富含釩酸鹽的雞腿蘑發(fā)酵液確實改善大鼠因缺乏胰島素而導(dǎo)致全身高血糖狀態(tài)，而且大鼠既往單純應(yīng)用釩酸鹽出現(xiàn)的中毒表現(xiàn)明顯減少。這樣既提高了降糖效果，又降低了毒副作用。
　　而釩酸鹽的這種類胰島素的降糖作用能否進一步延緩、甚至阻止糖尿病性骨質(zhì)疏松的發(fā)生、發(fā)展呢？當前，諸多研究已經(jīng)證實金屬釩通過降低全身高血糖狀態(tài)及增加大鼠的骨強度、骨顯微結(jié)構(gòu)、成骨細胞數(shù)量等指標防治糖尿病大鼠骨量丟失，金屬釩不僅能夠降低血糖，同時能夠發(fā)揮其抗骨質(zhì)疏松的

7、作用。但是對于釩酸鹽能否促進糖尿病性骨質(zhì)疏松骨折愈合方面仍是空白，骨質(zhì)疏松會使骨折愈合發(fā)生延遲，并且20％的骨質(zhì)疏松病人死于骨折。骨質(zhì)疏松通過改變愈合組織的質(zhì)量與速度影響骨折愈合的全過程。骨折愈合的質(zhì)量對于骨質(zhì)疏松骨折病人的預(yù)后至關(guān)重要。
　　目的：
　　本研究的目的是通過檢測富含釩酸鹽的雞腿蘑發(fā)酵液治療前后糖尿病大鼠骨代謝指標的動態(tài)變化，探明釩酸鹽對糖尿病大鼠骨折愈合的作用。
　　方法：
　　四十五只雄性Wis

8、tar大鼠被隨機分為三組:(1)對照組（對照n=15只），(2)高血糖組（n=15只），(3)高血糖+釩治療組（n=15只）。首先對第(2)和(3)組大鼠進行Ⅰ型糖尿病造模，第(1)組大鼠尾靜脈注射生理鹽水作為對照組。以8周齡Wistar雄性大鼠按45mg/Kg體重注射佐鏈尿菌素(STZ)，制作糖尿病大鼠模型。造模后第3天、5天、7天尾靜脈采血測血糖，以3次血糖均值大于13mmol/L為糖尿病造模成功鼠。對照組僅注射生理鹽水，不影響胰島

9、細胞功能。若3次血糖值＜13mmol/L，則認定造模失敗，取造模成功的大鼠繼續(xù)進行以下實驗。應(yīng)用傳統(tǒng)三點應(yīng)力實驗方法，對兩組剩余糖尿病造模成功大鼠和對照組大鼠，制造閉合性骨折模型并予克氏針內(nèi)固定。骨折造模成功后每只大鼠每天2次連續(xù)應(yīng)用3天0.8萬單位青霉素預(yù)防感染。骨折愈合共分為三期，第一期為充血水腫和血腫機化期，骨吸收與骨形成的發(fā)生發(fā)展都在愈合的第一期。因國際對骨折愈合的研究通常選取第一期，因此本實驗也研究骨折愈合第一階段骨形成、骨吸

10、收以及骨代謝的變化。骨折造模成功后，給予第(3)組糖尿病骨折大鼠應(yīng)用富含釩酸鹽的雞腿蘑發(fā)酵液（以下簡稱釩酸鹽）治療，每只大鼠按0.18 mg/kg/day vanadium計量喂養(yǎng)，每只大鼠通過灌胃治療，治療共持續(xù)四周。第(1)和第(2)組則以生理鹽水灌胃進行對照。連續(xù)喂養(yǎng)四周期間，每周分別對三組大鼠進行體重、血糖監(jiān)測。喂養(yǎng)第四周結(jié)束以后，分別取三組骨折愈合大鼠股骨進行micro-CT檢測，測定骨小梁組織結(jié)構(gòu);免疫組化和組織形態(tài)學(xué)檢測，

11、測定骨組織愈合面積;生物力學(xué)檢測，測定愈合股骨的最大負荷載力;骨礦含量檢測，評價鈣鹽含量等相關(guān)骨折愈合方面的指標。
　　結(jié)果：
　　1、血糖、體重:第(2)和(3)組大鼠體重明顯小于第(1)組(P＜0.05)，通過釩酸鹽的治療，第(3)組體重與第(2)組比較未見明顯變化(P＞0.05)。通過對三組大鼠血糖指標檢測，第(3)組大鼠血糖值明顯低于糖尿病大鼠組(P＜0.05)，說明釩酸鹽確實有降低糖尿病大鼠血糖作用。
　　2

12、、骨折愈合組織的Micro—CT檢測:實驗結(jié)果說明高血糖對大鼠骨折愈合的新生骨痂生成起到了抑制作用。第(2)組大鼠骨痂體積和新生軟組織體積與第(1)組比較，分別下降了16.2％和50.2％。而釩酸鹽治療組明顯增加了新生骨痂和新生軟組織體積，與糖尿病組比較，其比率增加了35.2％。同時，釩治療組對骨小梁纖維結(jié)構(gòu)也具有一定的改善，其骨小梁寬度與糖尿病組相比增加了13.5％(P＜0.05)。然而，在骨小梁數(shù)量和骨小梁間隙方面，釩酸鹽治療組并未

13、有明顯的改善(P＞0.05)。
　　3、骨折愈合組織的形態(tài)學(xué)檢測:實驗結(jié)果說明釩酸鹽對糖尿病骨折愈合的骨組織、軟骨組織、成骨細胞均具有促進作用。糖尿病組(2)與對照組(1)比較，新生骨痂總面積明顯下降33.2％(P＜0.05)，其中，骨性骨痂面積下降50.8％。而釩酸鹽治療組(3)比糖尿病組(2)新生骨性骨痂增加60.2％，新生軟骨組織增加79.2％。在第四周末，對成骨細胞的數(shù)量計數(shù)分析可見，釩酸鹽顯著增加成骨細胞數(shù)量。釩酸鹽增加

14、成骨細胞數(shù)量為37.9％，降低破骨細胞數(shù)量為30.9％。
　　4、骨折愈合組織的生物力學(xué)檢測:釩治療組股骨骨折愈合強度顯著高于高血糖組，最大負荷載力增加29.1％，彈性形變率增加13.8％，能量吸收值增加0.6％(P＞0.05)。然而釩治療組與對照組(1)比較，明顯最大負荷載力低于對照組。
　　5、愈合組織骨礦含量檢測:與高血糖組相比，釩治療組顯著提高愈合組織的骨礦含量。糖尿病組愈合組織平均骨鈣、磷含量分別為:102.34±

15、6.29和54.35±3.08mg/g，然而釩治療組(3)鈣磷含量為103.81±8.06和65.85±5.39 mg/g。結(jié)果說明，釩酸鹽主要增加愈合組織中磷的含量，然而對鈣含量的增加無顯著作用。
　　結(jié)論：
　　富含釩酸鹽的雞腿蘑發(fā)酵液能夠抑制骨折后的骨量丟失，促進骨折愈合組織的生長，改善骨小梁三維結(jié)構(gòu)及骨組織的力學(xué)性能，可用來促進糖尿病性骨質(zhì)疏松性骨折的愈合并改善骨質(zhì)量，預(yù)防再骨折。
　　本論文在綜述了釩化合物抗