熊果酸对酒精性骨质疏松大鼠骨形成、骨矿化及肠道菌群的影响

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目的:通过观察熊果酸对酒精性骨质疏松大鼠股骨骨密度(BMD)、骨钙素(BGP)、骨形成蛋白-2(BMP-2)、血清钙、磷及炎性细胞因子TNF-α和IL-1β等的影响,初步探讨熊果酸对酒精所致骨质疏松大鼠的作用及可能机制,并分析熊果酸对酒精性骨质疏松大鼠肠道菌群多样性的影响。方法:1.动物分组及给药:2月龄SPF级雄性Wistar大鼠90只,大鼠适应性喂养7 d后,按体重随机分为6组(分别为:正常对照组、熊果酸对照组、酒精模型组、熊果酸低、中、高剂量组),每组15只,分笼喂养,每日自由进水,进食。酒精模型组大鼠每日给予50%(V/V)酒精8 m L/kg·bw·d,灌胃2周后,剂量提升至12 m L/kg·bw·d,继续灌胃6周;正常对照组每日灌胃给予生理盐水;熊果酸对照组每日给予150 mg/kg·bw·d熊果酸;熊果酸低、中、高剂量组每日分别灌胃给予50、100、150 mg/kg·bw·d熊果酸,酒精剂量同模型组;实验共持续8周,并记录大鼠每周体重,以调整酒精及熊果酸灌胃量。末次灌胃给药后禁食不禁水12小时,3%戊巴比妥钠麻醉,腹主动脉取血,剥离股骨固定。2.股骨病理学观察:HE染色观察大鼠股骨的病理学变化。3.股骨骨密度(BMD)测定:DEXA骨密度仪检测股骨骨密度。4.采用酶联免疫吸附法(ELISA)检测大鼠血清骨钙素(BGP)、骨形成蛋白-2(BMP-2)浓度的水平。5.采用酶联免疫吸附法(ELISA)检测大鼠血清炎性细胞因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-β(IL-1β)含量6.比色法测定血清钙(Ca)浓度;磷钼酸法测定血清磷(P)浓度。7.采用DGGE-PCR技术对粪便肠道菌群进行指纹图谱聚类性分析。结果:1.HE染色观察结果:正常对照组大鼠骨小梁致密、规则且较粗,粗细均匀;而酒精模型组大鼠骨小梁稀松、不规则、粗细不均匀,甚至可见骨小梁断裂;熊果酸中、高剂量组与酒精模型组大鼠相比较,骨小梁致密、规则、较厚、粗细均匀,未见骨小梁断裂;熊果酸低剂量组大鼠改善不明显。2.股骨骨密度:与正常对照组相比较,酒精模型组大鼠的股骨BMD明显降低,且差异具有统计学意义(P<0.05)。但经8周熊果酸干预后,可见除熊果酸低剂量组外,熊果酸中、高剂量组大鼠股骨BMD均明显升高,与酒精模型组相比,均具有统计学差异(P<0.05)。3.血清BGP、BMP-2结果:酒精模型组与正常对照组相比,BGP含量明显降低,且差异具有统计学意义(P<0.05);熊果酸中、高剂量组与酒精模型组相比较,BGP含量均有所升高,且差异有统计学意义(P<0.05),但熊果酸低剂量组与酒精模型组相比无统计学差异,仅具有数值上的升高。酒精模型组与正常对照组相比,可见模型组大鼠血清BMP-2含量明显降低,且差异具有统计学意义(P<0.05);而熊果酸高剂量组与酒精模型组相比,血清BMP-2含量明显升高,且有统计学差异(P<0.05),但熊果酸低、中剂量组血清BMP-2水平变化不大,与酒精模型组相比无统计学差异。4.血清Ca、P结果:酒精模型组大鼠血清Ca、P水平均有明显降低,与正常对照组相比较,差异有统计学意义(P<0.05);与酒精模型组相比较,熊果酸中、高剂量组血清Ca和P含量明显回升,且均具有统计学差异(P<0.05),但熊果酸低剂量组Ca、P含量虽有数值上的增加,但无统计学差异。5.血清TNF-α和IL-1β结果:相对于正常对照组,酒精模型组TNF-α和IL-1β的水平明显升高,差异具有统计学意义(P<0.05);而熊果酸干预后显著抑制了炎性因子的升高,与酒精模型组相比较,TNF-α和IL-1β的水平显著下降,其中熊果酸高剂量组作用明显,且具有统计学差异(P<0.05)。6.肠道菌群DGGE-PCR指纹图谱分析:酒精模型组大鼠肠道菌群多样性明显减少且与正常组的相似性较低;而熊果酸高剂量组大鼠肠道菌群结构更加接近于正常组。结论:1.通过对大鼠股骨骨密度测定及股骨病理学观察,初步证实熊果酸对酒精所致的大鼠骨质疏松具有显著的改善作用。2.熊果酸对酒精性骨质疏松的保护机制可能与其能够促进骨形成,降低骨吸收,抑制骨矿物质的流失及炎性细胞因子过表达有关。3.熊果酸能够调节因酒精摄入导致的肠道菌群多样性减少,提示其改善酒精性骨质疏松的作用可能与其对肠道菌群的调节作用有关。
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