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[研究目的]绝经后骨质疏松症(Postmenopausal Osteoporosis,PMOP)约发生在25%-50%的绝经后女性中,患者常可出现全身乏力、骨痛等症状,且伴有较高的骨折发生率,对患者的生活质量产生严重影响。穴位埋线可以有效防治PMOP,但尚不清楚穴位埋线治疗PMOP的作用机制。研究表明,肠道菌群(Gut Microbiota,GM)可以影响人体骨量代谢,与骨质疏松(Osteoporosis,OP)的发生密切相关,而代谢组学可以测量生物样品中所有代谢产物组成及其在内外刺激下的动态变化。我们拟通过观察穴位埋线对PMOP的治疗效果,并通过代谢组学及肠道菌群检测来初步探讨埋线治疗PMOP的作用机制。[研究方法](一)临床部分将90名年龄在50-65岁之间,已自然绝经2年以上且经骨密度(Bone Mineral Density,BMD)检查符合OP的女性作为观察对象,随机分为药物组和药物+埋线组,每组各45例。去除脱落病例,最终药物组纳入统计42例,药物+埋线组纳入40例。药物组口服钙尔奇D,每日1次,每次2片;阿法骨化醇,1粒/次,每天1次,两种药物共同服用6个月。药物+埋线组在口服药物的基础上对脾俞、肾俞、足三里、中脘、关元等穴位进行埋线治疗,每周1次。脾俞等双侧穴位每次选用单侧治疗,中脘等单穴则交替选择,连续治疗6个月。分别在治疗前、治疗3个月后、治疗6个月后进行腰椎及股骨颈BMD检测,检测血清骨保护素(OPG)、核因子kB受体活化因子配体(RANKL)、雌二醇(E2)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、甘油三脂(TG)、胆固醇(TC)、肌酐(Cr)及尿素氮(BUN)水平,并采用OP疗效判定、VAS评分、OP证候积分及脾胃功能评估量表进行评定。(二)实验部分选择32只3月龄雌性SD大鼠,将其随机分为A空白组、B假手术组、C模型组及D埋线组,每组各8只。C组和D组切除双侧卵巢以制造PMOP模型,B组仅切除卵巢周围少量脂肪组织。A组、B组和C组不做任何干预,D组选取大鼠“肾俞”、“后三里”进行埋线治疗,两侧穴位交替进行,每1周埋线1次,连续治疗12周。治疗后检测大鼠股骨及胫骨BMD,血清E2、Ca、甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)、1,25(OH)2D3、OPG、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、RANKL、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素-1(IL-1)、内毒素(LPS)、丝裂原活化蛋白激酶p38(MAPK/p38),基于16S rRNA扩增与高通量测序技术分析大鼠粪便GM的构成及丰度,使用气相色谱-质谱法(GC-MS)分析短链脂肪酸(Short Chain Fatty Acids,SCFAs)的组成及含量,使用液质联用(LC-MS)技术进行非靶向代谢组学研究,检测粪便差异代谢物及相关代谢通路。[研究结果](一)临床部分两组受试者治疗后腰椎及股骨颈BMD均高于治疗前,且BMD随着治疗时间的延长而增加。虽然药物+埋线组较药物组的BMD有明显提高,但差异并没有统计学意义(P>0.05)。治疗后两组的VAS及OP证候积分均随着治疗时间的延长而降低(P<0.01),与药物组相比较,药物+埋线组的OP证候积分下降更加明显(P<0.05)。治疗3个月及治疗6个月后,药物+埋线组脾胃功能评分与治疗前对比明显降低(P<0.01),而药物组治疗前后变化并不明显(P>0.05);药物+埋线组脾胃功能评分降低程度与药物组对比差异有统计学意义(P<0.01)。两组之间OP显效率差异显著(P<0.01)。药物+埋线组治疗后的血清E2水平较治疗前明显上升(P<0.01),两组E2在治疗6月后对比差异显著(P<0.05),但两组之间E2的增加趋势对比无显著差异(P>0.05)。治疗6个月后,两组OPG较治疗前显著增高(P<0.01);药物+埋线组对OPG增加的趋势优于药物组(P<0.01)。治疗后药物+埋线组RANKL较治疗前明显降低(P<0.01),药物组治疗前后RANKL变化不明显(P>0.05),药物+埋线组RANKL的降低程度优于药物组(P<0.01)。ALT、Cr及BUN治疗前后均处于正常水平范围,两组之间对比差异无统计学意义(P>0.05)。在治疗3个月及治疗6个月后,药物+埋线组TC及TG均较治疗前明显降低(P<0.01),药物组在治疗前后无明显变化(P>0.05),药物+埋线组可明显降低TC及TG,效果优于药物组(P<0.01)。(二)实验部分模型组大鼠股骨和胫骨BMD与空白组及假手术组对比明显降低,埋线组BMD较模型组明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)。模型组E2、PTHrP、1,25(OH)2D3、OPG、OPG/RANKL及IGF-1较空白组及假手术组明显下降,埋线组较模型组则出现了上升,除IGF-1外,其它指标两组间对比差异均有统计学意义(P<0.01或P<0.05)。模型组RANKL、TNF-α、IL-1、LPS、MAPK/p38较空白组及假手术组明显升高,埋线组较模型组均出现了一定水平的下降,除LPS外,其他指标两组间对比差异均有统计学意义(P<0.01或P<0.05)。GM丰度及物种组成经Alpha多样性分析,各组间差异无统计学意义(P>0.05),而经Beta多样性分析,空白组与假手术组、空白组与模型组、空白组与埋线组间差异有统计学意义(P<0.01)。在组间Beta多样性指数热图、PCoA分析、PCA分析及UPGMA聚类树中均可以看到,ABD三组物种组成及丰度更为接近,与C组有较大的差异。四组之间的菌群物种组成有一定的差别,对组间的差异物种进行T-test检验,可见OP模型发生变化的菌群主要包括柔膜菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门及梭杆菌门。D组乳酸杆菌目(科、属)、芽孢杆菌目及链球菌科(属)等益生菌的丰度明显高于C组。埋线干预的菌群主要包括酸杆菌门、绿弯菌门及梭杆菌门等,还对放线菌门、厚壁菌门、变形菌门及拟杆菌门下的不同分类水平菌群具有显著的干预作用。与空白组及假手术组对比,模型组各SCFAs含量均出现了显著下降(P<0.01或P<0.05),而埋线组变化并不明显(P>0.05)。埋线组SCFAs含量较模型组均出现了一定的上升,其中乙酸、丁酸、异戊酸、戊酸及己酸含量与模型组对比差异有统计学意义(P<0.05)。与假手术组相比,埋线组主要在类固醇激素生物合成、皮质醇合成与分泌、库欣综合征、糖酵解和糖异生、磷酸戊糖途径、维生素B6代谢等通路发生了显著变化(P<0.05);粪便中孕烯醇酮、色氨酸、胆红素等物质含量显著上调,而尿皮质醇、黄尿酸、3-hydroxy-5-pregnan-20-one、3-磷酸甘油醛、5-磷酸核酮糖等则出现明显下调(P<0.05)。埋线组与模型组相比,发生显著变化的通路主要包括色氨酸代谢、类固醇激素生物合成、血小板活化、亚油酸代谢、5-羟色胺能突触等;埋线组大鼠粪便中的花生四烯酸、前列腺素G2等代谢物含量较模型组均出现显著下调(P<0.05)。[研究结论]穴位埋线可有效改善PMOP患者的临床症状及脾胃功能,主要通过提高雌激素、1,25(OH)2D3、PTHrP 及 IGF-1 水平,降低 TNF-α、IL-1、LPS 及 MAPK/p38 水平,调节OPG/RANKL系统以达到促进骨形成、抑制骨吸收的作用。穴位埋线可以通过提高乳酸杆菌目(科、属)、芽孢杆菌目及链球菌科(属)等益生菌的丰度及SCFAs的含量,降低柔膜菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门及梭杆菌门等致病菌的丰度,最终达到防治PMOP的目的。色氨酸代谢、类固醇激素的生物合成、血小板活化、亚油酸代谢、5-羟色胺能突触等通路可能是穴位埋线干预PMOP的主要作用通路。另外,穴位埋线可通过减少花生四烯酸及前列腺素的含量来减少或抑制炎症反应,这可能是埋线治疗PMOP的机制之一。