高脂饮食对雄性小鼠骨密度、骨微结构及分形维数的影响.pdf
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1、基金项目:江苏省妇幼健康科研项目()作者单位:南京,南京医科大学第一附属医院内分泌科;南京,南京市高淳人民医院康复医学科;南京,南京医科大学附属南京医院全科医学科;江苏丹阳,丹阳市练湖社区卫生服务中心骨质疏松科;南京,南京医科大学第一附属医院乳腺外科通信作者:何畏,:基础研究高脂饮食对雄性小鼠骨密度、骨微结构及分形维数的影响刘盼,章雨帆,高蕊,路迪迪,张平,王金娣,周文斌,杨涛,徐晶晶,何畏摘要 目的 研究高脂饮食(,)雄性小鼠股骨骨密度、骨微结构及分形维数的改变。方法 将 周龄雄性 小鼠按不同饮食分为正常饮食组(,)组和 组,在饲养过程中不同时间点采集样本。采血检测生化指标和糖代谢相关指标,
2、对小鼠股骨进行骨小梁 扫描,获得骨微结构及分形维数相关参数。结果与 组比较,组小鼠体质量(,)、胆固醇(,)、高密度脂蛋白(,)和低密度脂蛋白(,)在第 周后显著增加();股骨骨密度更低(,)。骨微结构检测显示,组小鼠股骨体积分数下降、骨小梁数量减少及厚度变薄,骨小梁分离度及模式结构指数增大,分形维数值下降。结论 雄性小鼠股骨骨量减少,骨微结构及 下降。关键词 高脂饮食;骨质疏松;股骨微结构;分形维数;雄性 小鼠中图分类号:文献标志码:,;,;,;,()()(),(中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志 年 月第 卷第 期 ,),(,),(,),(,)();(,),();骨质疏松症是一种以骨量减低、骨组
3、织微结构损坏、骨脆性增加、易发生骨折为特征的全身性 骨 骼 疾 病。虽 然 骨 密 度(,)是评估骨折风险的最佳方法之一,但大约 的人群发生骨折时其 值并未达到骨质疏松症阈值(即 值)。多项研究指出 检测对于骨骼微结构的变化更为敏感及准确,且 三维重建图可以更直观地反映骨微结构变化。近年来国内外研究发现,比起单独使用 测量,和骨微结构分形维数(,)可以更好地预测骨质疏松患者的骨折危险性。分形几何学是传统几何学和混沌几何的中间体,是对非光滑、非规则、破碎的等极其复杂客体进行定量刻画的重要参数,反映了复杂形体占有空间的有效性,即图形越复杂,结构越紊乱,其 值越高。骨微结构的实际形态极为复杂,呈现的
4、多空隙介质与传统几何学研究的规则图形如三角形、四边形等完全不同,恰好适用于表述这种复杂的多孔结构。作为一个可以反映骨微结构变化的参数,用于描述骨小梁的复杂性及不规则性。目前很多研究将 用于评估口腔下颌骨骨质疏松,但对股骨的相关研究较少。本研究以雄性 小鼠为模型,通过高脂饮食(,)喂养构建肥胖、高血糖、高血脂的代谢紊乱模型,评估股骨、骨微结构及 在预测 雄性小鼠骨质疏松中的作用。材料与方法实验动物 只雄性 小鼠(周龄)由南京医科大学实验动物研究中心提供,实验动物许可证号。饲养于无病原体屏障设施,可随意取食水。小鼠适应性生活 周后分组,采用区组化随机分组的方式将小鼠分为 组和正常饮食(,)组,每组
5、 只。小鼠食物 购 自 公 司,型 号 为,能量 ,其中脂肪占比;型号,能量 ,其中脂肪占比。饲养周期持续 周,分别于、周末处死每组随机小鼠 只。体质量及血液样品测定每周在固定时间采集体质量,用精度值为 的秤称量大鼠体质量 次;每周固定清晨采小鼠尾缘静脉血样测定空腹血糖(,)。小鼠断颈处死后,立即取下眼球,采集球后静脉血,用全自动生化分析仪测定血清生化指标:丙氨酸氨基转移酶(,)、天冬氨酸氨基转移酶(,)、胆固醇(,)、三酰甘油(,)、低密度脂蛋白胆固醇(,)、高密度脂蛋白胆固醇(,)。显微 与骨小梁显微结构检查使用南京医科大学实验动物基地提供的采购自法国 公司的 对各组小鼠右侧股骨进行 扫
6、描。扫 描 条 件 为:电 压 ;电 流;分辨率 ,曝光时间 。扫描结束后使用 分析软件对获取的样本微观结构参数进行统计,观察小鼠右侧股骨、骨微结构参数:骨体积分数(,)、骨小梁数量(,中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志 年 月第 卷第 期 ,)、骨小梁厚度(,)、骨小梁分离度(,)、骨小梁模式因子(,)、模式结构指数(,)和骨微结构,并进行三维图像重建。统计学方法采用 统计学软件对数据进行处理分析。计量数据采用均数标准差()表示,组间比较采用独立样本 检验。为差异有统计学意义。结 果 对小鼠体质量、血清学指标的影响从实验第 周起,组小鼠体质量明显高于 组(),并且该差距在此后不断拉大。实验第 周时
7、,组 显著高于 组(),该变化一直延续至第 周();但实验结束时,虽然 组 空腹血糖仍稍高于 组,但差异无统计学意义()。组小鼠、在整个实验(周)过程中均显著高于 组()()。两组小鼠 在 周未出现明显差异,但在实验结束的第 周 组明显高于 组()。两组小鼠 在第 周时差异无统计学意义,在 周时 组较 组更低()。组小鼠 在整个实验周期中均显著高于 组。两组小鼠 在第 周差异无统计学意义();自 周开始,组较 组明显升高()(表)。小鼠 及骨微结构的评估在整个实验过程中,组小鼠、显著低于 组(),、显著高于 组()。在实验第 周时,组小鼠 较 组更低(),但第、周两组差异无统计学意义()。组小
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