鄧英虎，于峰，李勝華，林天增，糜葉俊，韓德明

(1皖南醫(yī)學(xué)院附屬銅陵市人民醫(yī)院，安徽銅陵244000；2皖南醫(yī)學(xué)院)

腰椎局部注射唑來膦酸對骨質(zhì)疏松兔椎體骨形成的影響

鄧英虎1，于峰2，李勝華1，林天增1，糜葉俊1，韓德明1

(1皖南醫(yī)學(xué)院附屬銅陵市人民醫(yī)院，安徽銅陵244000；2皖南醫(yī)學(xué)院)

目的 探討腰椎局部注射唑來膦酸對骨質(zhì)疏松兔椎體骨形成的影響。方法 將24只骨質(zhì)疏松模型兔(去勢法制備)隨機分為觀察組與模型組，各12只。觀察組于L4椎體側(cè)方注入唑來膦酸0.4 mg，模型組只穿刺，不注藥。處理后4、8、12周兩組各隨機處死4只，取出L4椎體，比較兩組各時間點骨小梁數(shù)量、骨皮質(zhì)厚度、椎體骨密度(BMD)、骨小梁相關(guān)參數(shù)[骨小梁厚度(TbTh)、骨小梁數(shù)量(TbN)、相對骨體積(BV/TV)、骨小梁間隙(TbSp)]及組織病理情況。結(jié)果 處理后隨著時間延長，骨小梁數(shù)量逐漸增多，骨皮質(zhì)逐漸增厚。處理后4、8、12周，觀察組椎體BMD、TbTh、TbN、BV/TV逐漸升高，TbSp逐漸降低；模型組椎體BMD、TbTh、TbN、BV/TV逐漸降低，TbSp逐漸升高。處理后4、8、12周觀察組BMD、TbTh、TbN、BV/TV均高于模型組，TbSp均低于模型組(P均<0.05)。組織病理檢查顯示，觀察組較模型組骨皮質(zhì)增厚，成骨細(xì)胞增多；骨小梁增粗，數(shù)量增加，分布較規(guī)律，連續(xù)性更好。結(jié)論 腰椎局部注射唑來膦酸有助于骨質(zhì)疏松兔的椎體骨形成。

骨質(zhì)疏松癥；唑來膦酸；椎體骨折；局部注射

骨質(zhì)疏松癥可導(dǎo)致椎體壓縮性骨折，因椎體骨強度差，內(nèi)固定手術(shù)治療容易出現(xiàn)松動、斷裂等情況[1,2]。研究證實，雙膦酸鹽具有抑制破骨細(xì)胞分化、增殖、成熟和誘導(dǎo)其凋亡的作用，也可以作用于成骨細(xì)胞，抑制其分泌破骨細(xì)胞刺激因子，從而間接抑制骨吸收[3]。但靜脈應(yīng)用大劑量雙膦酸鹽可導(dǎo)致腎功能衰竭、惡心、嘔吐等不良反應(yīng)[4]。隨著局部釋放藥物系統(tǒng)的開發(fā)研究，雙膦酸鹽局部應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注[5]。2013年7月～2014年1月，我們對骨質(zhì)疏松兔的腰椎椎體局部注射唑來膦酸，觀察其對椎體骨形成的影響。現(xiàn)報告如下。

1 材料與方法

1.1 材料 純種健康雌性新西蘭大白兔32只，6月齡，體質(zhì)量2.0～2.5 kg，由皖南醫(yī)學(xué)院動物實驗中心提供。試劑及儀器：唑來膦酸注射液(4 mg：5 mL，江蘇正大天晴藥業(yè)股份有限公司)，計算機X線成像系統(tǒng)(日本柯尼卡公司)，雙能X線骨密度儀(美國Norland公司)，顯微CT機(MicroCT機，廣州中科愷盛醫(yī)療科技有限公司)。

1.2 骨質(zhì)疏松模型制備 32只大白兔適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后，隨機選取4只作為空白對照，開腹暴露雙側(cè)卵巢后關(guān)腹，剩余28只采用切除雙側(cè)卵巢去勢的方法[5]建立骨質(zhì)疏松模型。待動物麻醉清醒后給予低鈣飲食、正常飲水。術(shù)后3天每天用碘伏消毒切口，預(yù)防感染，常規(guī)護理。建模后12周，隨機抽取建模兔4只，與空白對照兔一起處死，取出L4椎體，經(jīng)雙能X線骨密度儀檢測其骨密度(BMD)。建模兔與空白對照兔BMD分別為(0.160±0.001)、(0.215±0.004)mg/cm2，兩者比較P<0.01。證實建模成功。

1.3 分組處理 建模后12周，將24只骨質(zhì)疏松模型兔隨機分為觀察組與模型組，各12只。術(shù)前備皮，靜脈全麻后，局部碘酊、乙醇消毒，鋪無菌洞巾。以L4椎體為中心，經(jīng)腰椎側(cè)后方入路，暴露出L4椎體左側(cè)。采用微量注射器，從左側(cè)向L4椎體上下端共注射唑來膦酸注射液0.4 mg，骨蠟封閉針孔。徹底止血，確認(rèn)無藥液滲出后，向創(chuàng)面撒入廣譜抗生素頭孢哌酮0.25 g，逐層縫合切口。模型組采用相同的方法暴露椎體，但只穿刺不注射藥物。待動物麻醉清醒后給予正常進食、進水。術(shù)后3天，每天用碘伏消毒切口，預(yù)防感染，常規(guī)護理。

1.3 相關(guān)指標(biāo)觀察

1.3.1 L4椎體大體情況 兩組分別于處理后4、8、12周各隨機處死4只，取出L4椎體，剔除標(biāo)本周圍軟組織，觀察椎體表面顏色、光滑度以及塌陷、畸形、骨折、組織炎癥反應(yīng)等情況。

1.3.2 骨小梁數(shù)量、骨皮質(zhì)厚度及椎體BMD 兩組分別于處理后4、8、12周采用計算機X線成像系統(tǒng)對L4椎體行前后位檢查，觀察其骨小梁數(shù)量及骨皮質(zhì)厚度；采用雙能X線骨密度儀測定椎體BMD，均由同一人在同一臺機器上操作。

1.3.3 骨小梁相關(guān)參數(shù) 兩組分別于處理后4、8、12周采用MicroCT機對椎體沿長軸方向進行掃描，獲取連續(xù)圖像，記錄骨小梁厚度(TbTh)、骨小梁數(shù)量(TbN)、骨小梁相對體積(BV/TV)、骨小梁間隙(TbSp)。

1.3.4 椎體組織病理情況 采用10%甲醛固定L4椎體，經(jīng)梯度乙醇脫水，甲基丙烯酸甲酯包埋，硬組織切片機連續(xù)切片，厚度4～5 μm。HE染色，光學(xué)顯微鏡下觀察椎體組織病理情況。

2 結(jié)果

2.1 L4椎體大體情況 處理后4、8、12周兩組L4椎體大體形態(tài)相似，有光澤，表面光滑，顏色呈灰白色，無明顯塌陷及骨折、畸形等，組織炎癥反應(yīng)輕微。

2.2 骨小梁數(shù)量、骨皮質(zhì)厚度及椎體BMD 處理后4周，與模型組比較，觀察組骨小梁無明顯增多，骨皮質(zhì)無明顯增厚，未見明顯的點狀及片狀減低區(qū)，椎體兩端可見稍高亮度影。處理后8周，觀察組較模型組椎體亮度明顯增強，椎體兩端增強明顯，骨皮質(zhì)增厚。處理后12周，觀察組較模型組高亮度區(qū)更加廣泛和明顯，骨皮質(zhì)明顯增厚。兩組處理后4、8、12周椎體BMD比較見表1。

表1 兩組不同時間點椎體BMD比較±s)

注：與同組處理后4周比較，aP<0.05，bP<0.01；與同組處理后8周比較，cP<0.05，dP<0.01；與模型組同時間點比較，eP<0.05，fP<0.01。

2.3 骨小梁相關(guān)參數(shù) 見表2。

2.4 椎體組織病理情況 與模型組比較，觀察組處理后4周椎體骨皮質(zhì)增厚，成骨細(xì)胞增多；骨小梁增粗，數(shù)量增加，分布較規(guī)律，連續(xù)性更好；處理后8、12周，兩組上述椎體組織病理差異更明顯。

3 討論

唑來膦酸是第三代雙膦酸鹽類的代表藥物，進入人體后大部分先與骨結(jié)合，再緩慢釋放入血，可長時間維持體內(nèi)的血藥濃度，保證藥物的作用效果。唑來膦酸與骨表面的羥基磷灰石有高度親和力，一旦沉積到骨表面，就會被具有破骨作用的破骨細(xì)胞攝取，可導(dǎo)致破骨細(xì)胞凋亡。唑來膦酸濃度較高時可抑制成骨細(xì)胞增殖，降低堿性磷酸酶活動及礦化功能；濃度較低時能促進骨的礦化沉積和成骨細(xì)胞增殖[6]。唑來膦酸的主要藥理作用是抑制破骨細(xì)胞活化、誘導(dǎo)破骨細(xì)胞凋亡和抑制未成熟破骨細(xì)胞增生，以發(fā)揮抑制骨再吸收、減少骨基質(zhì)生長因子釋放的作用。隨著對唑來膦酸研究的深入，其局部用藥為提高骨質(zhì)疏松椎體內(nèi)固定強度提供了思路。趙鵬飛等[7]以聚乳酸膜為載體研究唑來膦酸局部治療去勢大鼠骨質(zhì)疏松性骨折的臨床效果，該研究將膜半包覆蓋貼附于骨折處，結(jié)果顯示觀察組于術(shù)后1、2、4、6周BMD逐漸增加，說明唑來膦酸局部治療有利于骨質(zhì)疏松大鼠的骨折愈合。國外研究利用雙膦酸鹽在體內(nèi)緩慢持續(xù)釋放的特點，將其體外螯合到鈦種植體的透明質(zhì)酸涂層上，然后植入體內(nèi)，以減少種植體周圍骨的吸收，增加局部骨量，能使內(nèi)固定周圍骨容積增加1.3倍，最大剪力增加2.1倍，最大剪力剛度達2.7倍，從而提高種植體骨結(jié)合率[8～12]。

表2 兩組不同時間點骨小梁相關(guān)參數(shù)比較±s)

注：與同組處理后4周比較，aP<0.05，bP<0.01；與同組處理后8周比較，cP<0.05，dP<0.01；與模型組同時間點比較，eP<0.05。

本研究結(jié)果顯示，隨著處理時間的延長，觀察組較模型組高亮度區(qū)逐漸廣泛和明顯，骨皮質(zhì)逐漸增厚；組織病理檢查顯示，觀察組較模型組骨皮質(zhì)增厚，成骨細(xì)胞增多；骨小梁增粗，數(shù)量及密度增加，分布較規(guī)律，連續(xù)性更好；說明局部注射唑來膦酸不僅可提高BMD，還可使骨皮質(zhì)增厚、改善骨微結(jié)構(gòu)，從而提高骨強度。MicroCT檢查結(jié)果顯示，處理后4、8、12周觀察組TbTh、TbN、BV/TV均高于模型組，TbSp均低于模型組；進一步證實唑來膦酸可通過刺激局部骨小梁再生，提高其密度，增加其厚度，促進其在應(yīng)力作用下的重新分布，使骨質(zhì)疏松椎體內(nèi)的骨小梁走行更加規(guī)律，從而增加骨的強度。但椎體局部注射唑來膦酸的藥效持續(xù)時間還需要進一步研究。

綜上所述，骨質(zhì)疏松兔腰椎局部注射唑來膦酸有助于椎體的骨形成。本研究為臨床局部治療骨質(zhì)疏松、提高內(nèi)固定強度等提供了依據(jù)，不足之處為未對局部注射唑來膦酸的最佳藥量及藥效持續(xù)時間進行針對性研究，后續(xù)研究中將進一步完善。

[1] Paik H, Dmitriev AE, Lehman RA, et al. The biomechanical effect of pedicle screw hubbing on pullout resistance in the thoracic spine[J]. Spine J, 2012,12(5):417-424.

[2] 馮碩,田偉,劉波,等.導(dǎo)航系統(tǒng)對伴骨質(zhì)疏松的椎體軸性旋轉(zhuǎn)脊柱疾病患者椎弓根螺釘置入效果的影響[J].山東醫(yī)藥,2015,55(16):35-37.

[3] Kaufman JM, Lapauw B, Goemaere S. Current and future treatments of osteoporosis in men[J]. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab, 2014,28(6):871-884.

[4] 周俊文,馬翔,翟所迪.雙膦酸鹽類抗骨質(zhì)疏松治療的相對有效性及安全性評估[J].中國臨床藥理學(xué)雜志,2015,31(12):1197-1201.

[5] Pascaud P, Errassifi F, Brouillet F, et al. Adsorption on apatitic Calcium phosphates for drug delivery: interaction with bisphosphonate molecules[J]. J Mater Sci Mater Med, 2014,25(10):2373-2381.

[6] Greenspan SL, Perera S, Ferchak MA, et al. Efficacy and safety of single-dose zoledronic acid for osteoporosis in frail elderly women: a randomized clinical trial[J]. JAMA Intern Med, 2015,175(6):913-921.

[7] 趙鵬飛,李棟,黃新虎,等.以聚乳酸膜為藥物載體研究唑來膦酸局部治療對去勢大鼠骨質(zhì)疏松骨折愈合的影響[J].中國醫(yī)療前沿,2011,6(23):23-25.

[8] Yoshinari M, Oda Y, Inoue T, et al. Bone response to Calcium phosphate-coated and bisphosphonate-immobilized Titanium implants[J]. Biomaterials, 2002,23(14):2879-2885.

[9] Kajiwara H, Yamaza T, Yoshinari M, et al. The bisphosphonate pamidronate on the surface of Titanium stimulates bone formation around tibial implants in rats[J]. Biomaterials, 2005,26(6):581-587.

[10] Abtahi J, Tengvall P, Aspenberg P. A bisphosphonate-coating improves the fixation of metal implants in human bone. A randomized trial of dental implants[J]. Bone, 2012,50(5):1148-1151.

[11] Yaman F, Agacayak S, Atilgan S, et al. Effects of systemic zoledronic Acid administration on osseointegration of hydroxyapatite-coated and resorbable blast material surface implants in rabbit models[J]. Int J Oral Maxillofac Implants, 2012,27(6):1443-1447.

[12] Jakobsen T, Baas J, Kold S, et al. Local bisphosphonate treatment increases fixation of hydroxyapatite-coated implants inserted with bone compaction[J]. J Orthop Res, 2009,27(2):189-194.

銅陵市衛(wèi)生局基金資助項目(衛(wèi)科研[2012]12)。

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.32.009

R580

A

1002-266X(2016)32-0029-03

2015-11-26)