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目的:骨质疏松是影响老年人健康的全球性问题,尤其女性绝经期后,由于卵巢功能逐渐衰竭,体内雌激素水平下降,骨形成和骨吸收代谢失衡,骨吸收大于骨形成,出现以骨量减少和骨组织微结构退行性变化为特征的骨质疏松症。运动可以增加骨合成,维持骨代谢平衡,预防骨质疏松,但调节机制目前还不清楚。鸢尾素(Irisin)是新型肌肉因子,它在运动中产生,影响成骨细胞分化过程中多个关键基因及因子表达,通过骨骼肌与骨组织之间的“crosstalk”发挥调节骨代谢作用。本文通过去卵巢方式(OVX)建立小鼠骨质疏松症模型,研究运动及鸢尾素药物干预对骨质疏松症小鼠骨量丢失的影响,并通过阻断小鼠鸢尾素信号系统探讨鸢尾素在调节运动预防骨质疏松症中的作用机制。方法:随机将三月龄C57BL/6雌性小鼠(40只)分为五组:(1)假手术组(SHA);(2)卵巢切除不运动组(OVX);(3)卵巢切除运动组(OEX);(4)卵巢切除Irisin干预组(OVXI);(5)卵巢切除、运动并RGDS蛋白阻断Irisin信号通路组(OEXR)。运动组进行8周中等强度下坡跑运动,5天/周,45min/天,药物干预组进行每周一次尾部静脉药物注射,Irisin为120ng/kg/周,RGDS为25mg/kg周,为期8周。每周称量一次体重,8周末所有小鼠麻醉处死,收集血液及骨组织标本。采用micro CT对小鼠骨组织微观结构扫描分析,使用ELISA法检测小鼠血清中雌二醇、BAP、TRAP和鸢尾素表达,采用RT-qPCR和Western blot检测小鼠骨组织中鸢尾素、AKT及β-catenin mRNA与蛋白的表达。数据采用平均值±标准差进行报道,采用one-way ANOVA方法检测各组之间的统计学差异,p<0.05为有统计学差异,所有数据采用SPSS 20.0统计软件分析。结果:1.小鼠体重和子宫重量变化。小鼠基础体重在各组之间没有显著差异,实验结束时相比SHA组,OVX组小鼠体重明显增加(p=0.029),子宫重量显著降低(p=0.007)。运动组(p=0.013)与Irisin干预组(p=0.007)小鼠体重相比OVX组明显下降,子宫重量没有显著变化(p>0.05)。运动组小鼠注射RGDS阻断Irisin信号通道后表现为体重相比OEX组增加,但没有统计学意义(p=0.230),子宫重量也没有显著变化(p=0.869)。2.小鼠骨密度变化。卵巢切除后小鼠骨密度明显下降,OVX小鼠组的皮质骨vBMD(p<0.001)与松质骨vBMD(p<0.001)明显低于SHA组小鼠。运动和Irisin干预均能改善卵巢切除小鼠骨量丢失现象,表现在OVXI组和OEX组的皮质骨vBMD(OVXI:p=0.009;OEX:p=0.006)、松质骨 vBMD(OVXI:p=0.002;OEX:p=0.005)均显著增加。RGDS阻断Irisin受体信号系统可抑制运动对卵巢切除小鼠骨松质骨产生的骨密度增加效应(p=0.011),但对皮质骨影响没有统计学意义(p=0.221)。3.小鼠股骨微结构变化。卵巢切除导致骨松质BV/TV(p<0.001)、Tb.Th(p=0.003)和Tb.N(p<0.001)均显著减少,而TB.Sp(p=0.002)则显著增加。Irisin药物干预与运动均能改善卵巢切除导致骨松质微观结构破坏现象,表现为BV/TV(OVXI:p=0.031;OEX:p=0.017)、Tb.N(OVXI:p=0.005:OEX:p=0.005)和 Tb.Th(OVXI:p<0.001;OEX:p=0.040)显著增加,而TB.Sp明显缩小(OVXI:p=0.024;OEX:p=0.045)。但运动改善卵巢切除小鼠骨微结构的现象可被RGDS药物干预阻断,与OEX组相比,OEXR组BV/TV显著降低(p--0.022),Tb.N和Tb.Th虽也呈下降趋势,但无统计学差异性(p>0.05),TB.Sp呈增加趋势,但也无明显统计学差异(p>0.05)。4.小鼠血清激素与生化因子变化。卵巢切除小鼠血清中E2(p=0.016)、Irisin(p=0.004)和BAP(p=0.030)浓度显著性的下降,TRAP浓度明显升高(p=0.047)。相较于OVX组,OEX组的Irisin(p=0.039)、BAP(p=0.030)浓度显著性的提高,TRAP浓度明显下降(p=0.019),E2浓度虽呈上升趋势但并无显著性差异(p=0.121);OVXI组的E2(p=0.041)和BAP(p=0.026)浓度均有显著性增加,TRAP浓度明显下降(p=0.030),Irisin水平虽也呈上升趋势,但并无显著性差异(p=0.861)。与OEX组相比,RGDS组血清 Irisin(p=0.022)和血清 BAP(p=0.029)均显著降低,但 E2(p=0.081)和 TRAP(p=0.293)变化没有统计学差异。5.PCR 与 Western blot 检测变化。与 SHA 组相比,OVX 组的 AKT(mRNA:p=0.014;protein:p=0.022)、FNDC5 水平(mRNA:p=0.045;protein:p=0.046)和β-catenin(mRNA:p=0.006;protein:p=0.024)基因和蛋白表达均呈显著性下降。进行运动干预后明AKT(mRNA:p=0.030;protein:p=0.028)、FNDC5(mRNA:p=0.001;protein:p=0.048)和β-catenin(mRNA:p=0.002;protein:p<0.001)基因和蛋白的表达明显增加,注射 Irisin对卵巢切除后小鼠FNDC5 mRNA及蛋白表达影响不大(p>0.05),但是AKT(mRNA:p=0.011;protein:p=0.040)和β-catenin(mRNA:p=0.001;protein:p<0.001)基因和蛋白表达明显上调。我们采取RGDS阻断Irisin时发现,.相较于OEX组,OEXR组的FNDC5(p=0.001)和β-cateninmRNA(p=0.002)表达被明显抑制,AKT mRNA(p=0.355)无显著变化。AKT(p=0.026)和β-catenin(p=0.001)蛋白表达明显降低,但是FNDC5的蛋白表达(p=0.986)无显著意义。结论:1.中等强度下坡跑耐力运动可有效改善小鼠去卵巢导致的骨密度下降、骨代谢负平衡及骨微观结构破坏现象。2.治疗剂量的鸢尾素药物干预可以有效预防去卵巢小鼠出现的骨质疏松症状,促进骨量增加,改善骨代谢。3.运动预防去卵巢小鼠骨质疏松症状可能与运动促进鸢尾素分泌增加有关,AKT/β-catenin信号通路可能参与这一调节过程。