生酮饮食导致小鼠骨质疏松的显微骨结构和生物力学研究

目的探讨酮体代谢小鼠骨结构和生物力学改变,以及所导致的小鼠骨质疏松。方法 10只8周龄的C57小鼠随机分为生酮饮食(KD)组和正常饮食(SD)组,每组5只,喂养3个月。生酮饮食的碳水化合物与脂肪的比例为1∶4。每两周监测小鼠体重、血糖和血酮。采用显微CT测量小鼠股骨远端松质骨的骨微结构和中段皮质骨的骨结构参数,厚度和面积。采用脱钙后的石蜡切片HE染色观察骨小梁分布。采用三点弯曲实验评价胫骨力学强度。结果 KD组血酮水平为0.8 mmol/L,明显高于SD组(0.2 mmol/L,P<0.05)。KD组股骨远端松质骨的骨密度、骨体积分数和骨小梁连接密度分别为(49.5±3.6)mg HA/ccm、(4.1±0.5)%和(12.4±1.9)mm-3,而SD组分别为(69.1±4.0)mg HA/ccm、(6.4±1.0)%和(27.4±9.7)mm-3,两组间的差异均有统计学意义(P<0.05)。两组间的骨小梁数目和厚度的差异没有统计学意义(P>0.05)。KD组股骨中段皮质骨平均横截面积为(0.69±0.08)mm2,显著小于SD组(0.80±0.06)mm2。KD组胫骨三点弯曲的最大力、刚度和最大吸收能量分别为(7.3±0.7)N、(25.1±2.4)N/mm、(1.4±0.4)m J,显著小于SD组[(10.1±0.6)N、(33.4±2.9)N/mm、(2.3±0.5)m J]。结论本研究表明生酮饮食降低松质骨的骨密度、骨体积分数、骨小梁的连接程度,减少皮质骨的横截面积,降低骨力学强度,导致骨质疏松。

兔颈脊髓半侧挫伤模型的建立及其MRI和组织学表现的研究

目的建立兔颈脊髓半侧挫伤模型,观察不同程度损伤24小时后其MRI及组织学表现。方法 22只成年雄性新西兰兔,随机分为中度损伤组(n=9)、重度损伤组(n=9)和假手术组(n=4)。直径为3.0 mm的打击头由电磁伺服材料试验机驱动,对准C_5脊髓左侧行高速挫伤(500 mm/s)。根据打击头的位移距离分为位移2.0 mm组(中度损伤组)和位移2.8 mm组(重度损伤组)。假手术组仅暴露C_5脊髓,不进行挫伤。损伤后24小时每组随机取两例行MRI影像学检查,所有动物均取材进行组织学观察,测量横断面脊髓出血面积。结果中度损伤组打击力和位移分别为(2.47±0.39)N和(1.99±0.02)mm,重度损伤组打击力和位移分别为(5.16±0.82)N和(2.76±0.02)mm,中度损伤组的打击力明显小于重度损伤组(P<0.05)。MRI结果显示,中度及重度损伤组均可见C_5左侧脊髓信号改变。HE染色显示脊髓左侧有明显的出血及脊髓组织结构破坏,中度损伤组损伤中心横截面出血面积(0.012±0.006)mm^2明显小于重度损伤组(0.039±0.006)mm^2(P<0.05)。结论本文建立的兔颈脊髓半侧挫伤模型能够控制挫伤位移,实现对脊髓的高速打击。不同程度的颈脊髓半侧挫伤在打击力、MRI影像学及组织学上均有不同。

双侧小关节切除制作大鼠颈椎间盘退变模型的可行性

目的：探讨双侧小关节切除建立大鼠颈椎间盘退变模型的可行性。方法 ：16只3月龄雌性SD大鼠随机均分为实验组和对照组。实验组大鼠C4/5和C5/6双侧上、下关节突采用磨钻切除。术后12周时获取大鼠C4~C6标本。显微CT扫描C5/6节段,测量椎间高度及软骨终板的缺损率,并观测C5椎体微结构的变化;番红O快绿染色后观察髓核和纤维环的形态,并对椎间盘退变程度评分。采用RT-PCR法检测C4/5椎间盘组织中蛋白聚糖、Ⅱ型胶原以及基质金属蛋白酶（MMP）3和13的m RNA表达水平。组间定量指标行独立样本t检验,显著性水平为P〈0.05。结果：术后12周,实验组椎间高度为0.51±0.04mm,显著低于对照组（0.55±0.02mm）（P〈0.05）。实验组软骨终板出现明显的缺损,下终板缺损主要出现在腹侧,而上终板四周及中央均出现缺损;实验组的缺损率为（11.5±2.0）%,显著大于对照组的（6.9±1.0）%（P〈0.05）。在椎体微结构中,实验组骨体积分数和骨小梁间隙分别为（53.0±6.0）%和170±2μm,而对照组分别为（46.4±3.0）%和195±1μm,两组间的差异均有统计学意义。实验组的骨小梁数目和厚度与对照组无统计学差异。组织学观察到实验组椎间盘的软骨终板形态不规则、出现缺损及少许钙化,髓核细胞出现聚集、数量减少,纤维环排列紊乱。实验组椎间盘退变评分为8.6±0.8分,显著高于对照组的5.8±0.5分。在实验组椎间盘组织中,蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的m RNA表达水平明显低于对照组,MMP-13的m RNA表达水平显著高于对照组,MMP-3则呈现上升趋势。结论：大鼠颈椎双侧小关节切除可导致切除节段椎间盘在形态学、组织学和分子生物学上的退变,是建立椎间盘退变模型的一种可行方法。

酮体代谢对大鼠急性脊髓损伤神经保护作用的实验研究

目的已有研究证实脊髓损伤后的生酮饮食(ketogenic diet,KD)具有神经保护作用,本文进一步探讨损伤前酮体代谢对于大鼠急性颈脊髓挫伤的氧化应激和细胞凋亡的抑制作用。方法 48只雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为KD组和标准饮食组(SD),喂养2周后检测血酮体含量。在电磁伺服材料试验机上行C5脊髓挫伤,其挫伤位移为1.5 mm,挫伤速度达500 mm/s。挫伤后3 h和24 h采集颈脊髓组织。采用免疫荧光双标检测与凋亡和炎症相关的Bax,caspase-3和Bcl-2,CD68等的蛋白表达,ELASA检测挫伤部位反映氧化应激程度的SOD和MDA含量。结果 KD组酮体水平为1.32 mmol/L,明显高于SD组(0.38 mmol/L)(P<0.05)。Bax,Bcl-2,caspase-3以及CD68的蛋白表达在损伤后均呈阳性,其中KD组表达量在两个时间点上均与SD组的差异有显著性(P<0.05)。KD组SOD值在损伤后3h高于SD组,且两组间差异在伤后24 h有显著性(540 pg/ml与281 pg/ml)(P<0.05)。MDA的变化趋势与SOD相反,伤后24 h KD组MDA值为509 pg/ml,明显低于SD组(855 pg/ml)(P<0.05)。结论本研究结果证明SCI前的高酮体水平减少了急性SCI的氧化应激程度、抑制细胞凋亡,为其在SCI神经保护作用提供了实验证据。

辛伐他汀延缓生酮饮食导致的骨量丢失的实验观察

目的分析辛伐他汀(ST)治疗后小鼠股骨骨微结构、力学性能及骨形态的改变,评价ST对缓解生酮饮食引起的骨量丢失的治疗作用。方法40只C57小鼠随机分为假手术组、卵巢切除组(OVX)、卵巢切除加辛伐他汀组(OVX+ST)、生酮饮食组(KD)及生酮饮食加辛伐他汀组(KD+ST),每组8只。OVX和OVX+ST组小鼠行双侧卵巢切除,予以常规标准饮食。KD及KD+ST组予以碳水化合物与脂肪比为1∶3的生酮饮食,OVX+ST及KD+ST组予以ST灌胃,剂量为20mg/(kg·d)。12周处死取材,测量各组小鼠血酮、血糖、血钙、血磷等的水平,分别采用显微CT扫描、三点弯曲试验、有限元分析及HE染色观察股骨骨量微结构、力学性能及骨形态。结果KD组和KD+ST组小鼠血酮含量为1.28mmol/L和1.48mmol/L,明显高于假手术组(0.60mmol/L)。各组间血糖、血钙或血磷的差异没有统计学意义。辛伐他汀治疗提高了KD+ST组的松质骨骨量、股骨有限元压缩刚度及三点弯曲刚度,其中KD+ST组较KD组股骨远端松质骨骨体积分数从4.1%上升到6.6%,有限元压缩刚度从35N/mm提高到161N/mm,股骨三点弯曲刚度从44N/mm提高到60N/mm,组织学观察也表明KD+ST组的股骨远端松质骨骨小梁较KD组明显增多。结论辛伐他汀治疗提高了KD组小鼠股骨松质骨骨体积分数、三点弯曲刚度、有限元压缩刚度和骨小梁数目,缓解了生酮饮食导致的骨量丢失。