慢性睡眠剥夺对大鼠骨量及骨代谢影响的实验研究

摘要

目的:随着生活节奏加快及生活方式改变，很多人处于慢性睡眠剥夺(CSD)的状态。有学者通过临床横断面调查发现CSD可能与骨骼健康存在相关性，但目前尚没有形成统一的共识。本研究的目的在于通过CSD模型来研究CSD对大鼠骨量及骨代谢的影响，并初步探索其可能相关的影响因素。
　　方法:24只5月龄SD大鼠根据体重随机分为CSD组和对照组。CSD组采用改良多平台睡眠剥夺法(MMPM)建立CSD模型，对照组饲养于相似环境但睡眠不受限制，干预时间3个月。在0、1、2、3个月时分别采集大鼠空腹静脉血，动态观察大鼠血清氨基端前肽的Ⅰ型胶原(PINP)、Ⅰ型胶原N末端肤(NTX)、25羟维生素D3(25(OH)VD)、生长激素(GH)、雌激素(E2)和血清钙(Ca)水平。3个月后用过量麻醉药物处死大鼠，取腰椎(L4、L5)、双侧股骨标本，分别进行Micro-CT扫描、骨组织形态学观察、骨的生物力学检测。所有数据采用SPSS17.0软件进行统计分析。
　　结果:1.采用MMPM成功建立了CSD模型，大鼠体重随着饲养的时间延长而有所增长，但增长速度慢于对照组;CSD大鼠一般生化项目中除TG略低于对照组,其余ALT、AST、CRE、HDL-C、LDL-C及TC两组没有明显差异(P＞0.05)。
　　2.Micro-CT扫描结果示:CSD大鼠骨密度（1312.33±8.94 mg/cm3）低于对照组（1358.18±10.15 mg/cm3）(P=0.000)。CSD大鼠BV/TV(26.43±3.51％)比对照组(35.00±4.67％)低24.48％，Tb.Th(0.061±0.003 mm)比对照组(0.069±0.005 mm)低11.59％，Tb.N(4.45±0.311/mm)比对照组(4.95±0.341/mm)低10.11％，差异均有统计学意义(P=0.000,P=0.000,P=0.001);而CSD大鼠BS/BV(33.27±2.491/mm)比对照组(30.51±2.511/mm)高9.05％，Tb.Sp(0.20±0.02 mm)比对照组(0.17±0.03mm)高17.65％，差异均有统计学意义(P=0.013，=0.008)。
　　3.股骨远端骨组织学观察示:CSD大鼠骨骺生长板下软骨下细胞增殖区(PZ)变短，增殖柱状细胞没有对照组饱满，成骨细胞活跃度较差;CSD大鼠肥大细胞区(HZ)比对照组长，初级松质骨(PS）区域比对照组短，可能存在矿化不良;CSD大鼠次级松质骨区域与对照组相比，骨小梁变薄，骨小梁间隔较大、稀疏，骨小梁连接减少。
　　4、骨的力学强度检测示:CSD大鼠腰椎(L5)压缩实验最大载荷(178.55±34.85N)、弹性模量(614.20±80.97 MPa)均明显低于对照组(207.47±29.36 N，755.18±110.26 MPa)(P=0.039，P=0.002);而CSD大鼠右侧股骨三点弯曲实验最大载荷、最大挠度、最大应力、最大应变略小于对照组，差异没有统计学意义(P＞0.05)。
　　5、实验干预一个月后，CSD大鼠PINP(17.22±3.92μg/L)即低于对照组(20.22±3.01μg/L)（P=0.048）;三个月后，CSD大鼠破骨标志物NTX(29.98±6.64 ng/ml)也低于对照组(36.63±6.43 ng/ml)(P=0.021)。实验干预一个月后，CSD大鼠25(OH)VD(16.14±2.23μg/L)即低于对照组(19.48±2.77μg/L)(P=0.004)。实验干预中两组大鼠GH、E2、Ca没有明显差异(P＞0.05)。
　　结论:采用MMPM可以成功建立CSD大鼠模型。CSD可以使大鼠骨量减低，松质骨骨小梁数目减少、骨小梁变薄、骨小梁体积分数减小、骨小梁连接不规则、骨小梁间隔变大，骨的生物力学性能变差。CSD使大鼠成骨细胞活性、破骨细胞活性先后降低，呈低转换骨代谢状态。CSD大鼠25(OH)VD降低，可能是前述骨骼改变的原因之一。本研究尚不能证明CSD大鼠骨骼所发生的变化与GH、E2的相关性，CSD对大鼠骨量及骨代谢的影响的相关机制有待进一步研究。

目录

声明

英文缩略词表

摘要

前言

1 研究背景

2 实验材料与方法

2．1 实验动物、试剂及器材

2．2 实验分组及实验方法

2．3 慢性睡眠剥夺模型的建立

2．4 标本的收集及处理

2．5 主要观察指标及检测技术

2．6 统计学处理

3 实验结果

3．1 一般情况及体重变化

3．2 Micro-CT测定大鼠腰椎骨密度及骨微结构参数

3．3 大鼠股骨远端组织形态学

3．4 骨生物力学参数变化

3．5 骨代谢指标及血生化指标

4 讨论

4．1 慢性睡眠剥夺模型的选择

4．2 慢性睡眠剥夺对骨量及骨强度的影响

4．3 慢性睡眠剥夺对骨代谢的影响

4．4 慢性睡眠剥夺对维生素D、血钙的影响

4．5 慢性睡眠剥夺可能影响大鼠骨量及骨代谢的相关因素

5 结论

参考文献

综述 睡眠与骨密度相关性研究进展

攻读学位期间发表文章情况

致谢