赖氨酸对大鼠骨质疏松的防治作用

［摘要］ ［目的］ 探讨L-赖氨酸对骨质疏松的防治作用. ［方法］ 取健康雌性3月龄SD大鼠随机分组，切除除对照组外其他各组大鼠的双侧卵巢，制作骨质疏松动物模型;预防组大鼠于术后3d开始、组大鼠于术后3个月开始每日灌胃给予0.375g/kg L-赖氨酸;对照组及模型组大鼠于术后3d开始每日灌胃给予同等量的生理盐水.术后6个月处死各组大鼠，进行相关指标检测. ［结果］ 预防组及治疗组大鼠骨组织最大应力、最大应变、弹性模量、骨密度值、骨钙含量、骨皮质厚度、TBV，MTT，TBP均明显高于模型组，且差异均有统计学意义. ［结论］ L-赖氨酸作用于骨有机质增强骨强度，增加骨量，对骨质疏松有防治作用.

    ［关键词］  骨质疏松;赖氨酸;骨密度

  　 Experimental study of lysine preventing and curing osteoporosis

    ABSTRACT:OBJECTIVE To research the function of L-lysine preventing and curing osteoporosis.METHODS40healthy3-month-old female rats were randomly divided into4groups:the control group，model group，prevention group and therapy group.Except for control group，the rest3groups were all operated on ovariectomy.Prevention group were dosed0.375g/kg/d from stomach in the third day after operation.Therapy group were dosed0.375g/kg/d from stomach in the third month after operation.Control group and model group were dosed equal NS.After6months，all rats were executed to measure indexes.RESULTS The maximum stress，maximum strain，elastic modulus;the changes of bone mineral density of the whole bone and lumbar vertebra;the content of bone calcium;the cortex of bone thickness of prevention group and therapy group were obviously higher than that of model group;compared to control group，there were no signifitant difference.The marrow cavity diameter were no difference in the four groups;compared prevention group and therapy group to model group，there were obvious difference in TBV，MT.CONCLUSION L-lysine acted on bone animate

    matter，can increase bone intensity and bone content，prevent and cure osteoporosis.Key words:osteoporosis;lysine;bone density

    骨质疏松症系指全身骨量减少，骨组织微结构改变，骨脆性增加，在无创伤或轻微创伤时骨折危险性增加的疾病.此病病理特点为骨皮质变薄、骨小梁数目减少及体积变小.本实验通过观察骨形态学及生物力学的变化，研究了L-赖氨酸对骨质疏松的预防与治疗作用.

　　 1 材料与方法

    1.1 材料  取健康雌性3月龄SD大鼠40只，由上海实验动物中心提供，体重为（235±12）g.适应性饲养1周后将大鼠随机分为4个组，即对照组、模型组、预防组及治疗组，每组各为10只.实验所用仪器有HOLOCIC4500W型双线X线骨密度测定仪，WDW-100型万能材料试验机，均由济南试验机厂生产.实验所用L-赖氨酸由广西南宁邕江赖氨酸厂生产.

　 1.2 方法

    1.2.1 模型的建立  切开各组大鼠下腹部，除对照组大鼠仅游离卵巢不予切除外，其余各组大鼠游离并切除双侧卵巢，关腹.饲养温度均为12～25℃，湿度为40%～50%，分笼饲养，给予统一饲料.

    1.2.2 给药  预防组大鼠于术后3d开始、治疗组大鼠于术后3个月开始每日灌胃给予0.375g/kg L-赖氨酸;对照组及模型组大鼠于术后3d开始灌胃给予同等量的生理盐水.术后6个月处死各组大鼠，进行相关指标检测.

    1.2.3 实验指标的测定  生物力学测定:剖取大鼠左股骨，剔除软组织，置于万能电子材料试验机上（最大载荷为20kg，两端跨距为20mm，加载速度为5mm/min）检测股骨载荷变形曲线.骨密度测定:应用HOLOCIC4500W型双线X线骨密度测定仪测量大鼠全身及2～4腰椎的骨密度（BMD）.骨钙含量测定:剖取大鼠右肱骨，剔除软组织，用750℃电炉坩埚烧成灰，将其溶解在40mL6mol/L盐酸中，以EDTA络合滴定法测定骨钙含量.骨皮质厚度测量:剖取左股骨，剔除软组织，于股骨中上1/3处锯断骨组织，用游标卡尺测量骨皮质厚度及骨髓腔直径.形态计量学分析:将右股骨置于40g/L多聚甲醛溶液内固定48h，再用100g/L EDTA在4℃条件下脱钙34周，每周更换脱钙液1次，取股骨远端1/3处骨段行石蜡包埋切片，利用OPTON半自动图像分析仪进行检测，测量范围为骺板下5mm内.每张切片每个指标测量10个视野，测量参数如下:1）骨小梁相对体积（TBV）:骨小梁面积与骨髓加骨小梁面积的百分比，反映骨小梁的分布密度;2）骨小梁平均厚度（MTT）:骨小梁两侧面之间的平均距离，即（200×骨小梁面积）/（1.199×骨小梁周长）;3）骨小梁周长（TBP）;4）成骨细胞指数（OBI）;5）破骨细胞指数（OCI）;6）骨小梁吸收表面（RS）:骨小梁吸收表面占骨小梁总表面的百分比;7）成骨细胞覆盖骨小梁表面百分比（OB）.

    1.2.4 统计学处理  所有测定指标采用均数±标准偏差（x±SD）表示，使用SPSS软件中的方差分析（ANOVA）进行检验，即先用Levene's检验对数据进行方差齐性检验，如果方差齐则再用Bonferroni进行检验，如果方差不齐则再用Tamhane's T 2 进行检验.

　　2 结果

    2.1 生物力学变化  预防组和组大鼠骨组织最大应力、最大应变及弹性模量均明显高于模型组大鼠，差异均有统计学意义（P<0.05，P<0.01），见表1.表1 各组大鼠左股骨生物力学变化的比较与模型组比较，*P<0.05，**P<0.01  2.2 骨密度变化  预防组和治疗组大鼠全身及腰椎骨密度值均明显高于模型组大鼠，差异均有统计学意义（P<0.05），见表2. 表2 各组大鼠腰椎和全身骨密度值的比较（x±SD） 组别 n L 2 ～L 4 骨密度 全身骨密度

    2.3 骨钙含量  对照组、预防组及治疗组大鼠骨钙含量均明显高于模型组大鼠，差异均有统计学意义（P<0.05），见表3.

    2.4 几何结构参数  对照组、预防组及治疗组大鼠的骨皮质厚度均明显高于模型组大鼠，差异均有统计学意义（P<0.05）;对照组及治疗组大鼠的骨髓腔直径明显高于模型组大鼠，差异均有统计学意义（P<0.05），见表3. 表3 各组大鼠几何结构参数及骨钙含量的比较

    2.5 骨组织形态计量学变化  模型组与对照组大鼠比较，各指标间差异均有统计学意义（P<0.05，0.01）;预防组及治疗组大鼠TBV，MTT，TBP与模型组大鼠相比较，差异有统计学意义（P<0.05，P<0.01），见表4. 表4 各组大鼠骨组织形态计量学参数变化的比较与模型组比较，*P<0.05，**P<0.01

　　 3 讨论

    骨质疏松症是以骨矿物质减少、骨密度下降及骨微观结构破坏为特征的代谢性疾病，临床上常见于绝经后妇女.发生骨质疏松后机体会启动一系列代偿机制，以减少骨量的丢失 ［1，2］ .切除大鼠卵巢引起的骨质疏松病理生理表现与人类绝经后骨质疏松表现较相似 ［3］ .骨有机质中胶原纤维占90%，是骨盐沉积的支架及构成骨小梁的基本结构.赖氨酸是人体必需氨基酸，对骨骼代谢有着重要的影响，而赖氨酸残基是骨胶原交联的主要构成物质.Hall等 ［4］ 报道，L-赖氨酸是骨胶原蛋白合成的必需因子，它的缺乏将导致骨胶原蛋白合成减少;Cascio等 ［5］ 报道，绝经妇女尿中羟化赖氨酸残基含量增加，尤其以有骨折病史的绝经妇女更为明显，提示骨质疏松病人体内存在骨胶原蛋白代谢异常.赖氨酸不仅可影响骨胶原蛋白的代谢，而且还可改变骨胶原纤维的物理特性.Fini等 ［6］ 对正常大鼠成骨细胞进行培养发现，在培养液中单加入L-精氨酸及同时加入L-赖氨酸及L-精氨酸后与对照组进行比较发现，Ⅰ型骨胶原蛋白的合成分别提高了25.3%，28.4%;在骨质疏松大鼠成骨细胞培养中发现，在培养液中同时加入L-精氨酸及L-赖氨酸后与对照组进行比较发现，Ⅰ型骨胶原蛋白合成提高了20.9%，细胞数增加了28.7%.Civitelli等 ［7］ 报道，L-赖氨酸不但可促进肠道对钙的吸收，还可减少肾对钙的排泄.本实验结果表明，预防组大鼠的多项检测指标明显优于治疗组大鼠，提示预防用药可加强机体的代偿功能，预防骨质疏松的发生;给予骨质疏松大鼠预防性及治疗性应用赖氨酸后均使大鼠骨骼的生物力学指标发生明显的变化，提示赖氨酸具有增加骨强度的作用;预防组及治疗组大鼠的骨密度、骨钙含量及骨皮质厚度 均明显高于模型组大鼠，且腰椎骨密度的增加值高于全身骨密度的增加值，提示赖氨酸具有增加骨量的作用，且对松质骨的作用优于皮质骨;预防组及治疗组大鼠TBV，MTT，TBP均明显高于模型组大鼠，但OBI，OCI变化不明显，提示赖氨酸对骨骼的作用可能主要影响骨胶原纤维的形成.总之，赖氨酸可增强骨强度，增加骨量，对骨质疏松大鼠有预防和治疗作用. 

　　［参 考 文 献］

    ［1］ Langlois JA，Mussolion ME，Visser M，et al..Weight loss from maximum body weight among middle-aged and older white women and the risk of hip fracture:the NHANES-1epidemiologic follow-up study［J］.Osteoporos Int，2001，12:763.

    ［2］ Slavkin HC.Brain and gonadal functions，and osteoporo-sis［J］.J Am Dent Assoc，2000，131:673.

    ［3］ 郑高利，正筱祥，张信岳，等.骨质疏松大鼠胫骨元素含 量变化及相关性研究［J］. 浙江大学学报（医学版） ，2002，31（3）:185.

    ［4］ Hall SL，Greendale GA.The relation of dietary vitamin C intake to bone mineral density:results from the PEPI study［J］.Calcif Tissue Int，1998，63（3）:183.

    ［5］ Cascio V，Bertoldo F，Gambaro G，et al..Urinary galactosyl-hydroxylysine in postmenopausal osteoporotic women:A potential marker of bone fragility［J］.J Bone Miner Res，1999，14（8）:1420.

    ［6］ Fini M，Torricelli P，Giavaresi G，et al..Effect of L-ly- sine and L-arginine on primary osteoblast cultures from normal and osteopenic rats［J］.Biomed Pharmacother，2001，55（4）:213.

    ［7］ Civitelli R，Villareal DT，Agnusdei D，et al..Dietary  L-lysine and calcium metabolism in humans［J］.Nutri-tion，1992，8（6）:400.