目的对比观察去卵巢大鼠与去睾丸大鼠骨微观结构和生物力学性能的异同点、以及右归丸对其干预作用的异同点,并从MAPK(Erk1/2)/c-Fos/AP-1信号通路的角度,部分揭示差异产生的机制。为中医治疗骨质疏松症提供进一步的实验依据,并进一步丰富“肾主骨”理论的科学内涵。方法选用同月龄(3月龄)SD大鼠156只,SPF级,雌雄各半。先将大鼠按照体重随机分为8个组,分别是:雌性基础组与雄性基础组,雌性空白对照组与雄性空白对照组,雌性假手术组与雄性假手术组,每组各12只;雌性造模组与雄性造模组,每组各42只。使用3%的戊巴比妥钠按照0.15ml/100g体重的剂量对雌、雄造模组大鼠进行麻醉,之后分别施以双侧卵巢切除手术或睾丸切除手术(去势);手术过程中,雌性造模组死亡5只,雄性造模组死亡4只;雌、雄假手术组大鼠的手术过程与雌、雄造模组大鼠相同,但是不切除卵巢或睪丸,仅切除卵巢或睾丸周围少许的脂肪组织。在进行上述手术的前一天,将雌、雄基础组大鼠麻醉后处死,取双侧股骨,用于Micro CT骨组织形态指标与电子万能试验机骨生物力学指标的检测,将测得的数据作为其它各分组实施处理因素之前的基础值。手术3个月后,将雌性造模组37只大鼠按照体重再随机分为3个组,分别是:卵巢切除组(OVX组)13只,OVX+戊酸雌二醇组(雌激素组,即阳性对照组)12只,OVX+右归丸组(雌性右归丸组)12只;将雄性造模组38只大鼠按照体重再随机分为3个组,分别是睾丸切除组(ORX组)13只,ORX+甲睾酮组(雄激素组,即阳性对照组)13只,ORX+右归丸组(雄性右归丸组)12只。分组结束后,对各给药组大鼠进行灌胃给药:雌性右归丸组与雄性右归丸组给予右归丸水煎液,给药浓度、体积分别为:1.024g生药/ml、1ml/100g体重,给药剂量为10.24g生药/kg体重(此剂量是以往研究已被证实的有效剂量,相当于成人临床用药的等效剂量,为成人临床用量的6.5倍);雌激素组大鼠给予戊酸雌二醇(E2)药液,给药浓度,体积分别为:0.0184mg/ml、1ml/100g体重,给药剂量为0.184mg/kg体重;雄激素组大鼠给予甲睾酮(T)药液,给药浓度、体积分别为:0.184mg/ml、1ml/100g体重,给药剂量为1.84mg/kg体重。以上各组给药,一天一次,连续6天,休息1天后,再连续给药6天,如此连续给药3个月。雌、雄空白对照组,雌、雄假手术组,OVX组与ORX组则按照上述方法给予等体积的纯净水进行灌胃。灌胃期间,每周对大鼠进行一次体重称量,根据体重变化调整给药体积。给药结束后,将实验各组大鼠麻醉后迅速处死,取双侧股骨,用于Micro CT骨组织形态指标与电子万能试验机骨生物力学指标的检测;取胫骨,制作脱钙骨冰冻切片,用于MAPK(Erk1/2)、c-Fos、AP-1三者蛋白表达的检测。采用SPSS 20.0软件进行统计学处理。实验结果以均数±标准差(x±s)表示。若数据呈正态分布,则采用单因素方差分析(ANOVA)进行处理;方差齐性的,组间两两比较采用LSD检验;方差不齐的,采用Dunnett’s T3(3)检验。若数据呈非正态分布,则采用非参数检验Kruskal-Wallis单因素ANOVA(k样本)(W)进行处理;组间两两比较,采用其项下的Stepwise step-down检验。结果1雌雄去势大鼠股骨松质骨形态结构的比较及右归丸对其的干预作用1.1雌雄去势大鼠股骨松质骨BV/TV变化率的比较及右归丸对其的干预作用在实验结束后,雌性假手术组和雄性假手术组大鼠股骨松质骨的BV/TV大幅度增加;而OVX组和ORX组的呈现负增长,即大幅度的减少,分别与它们相应的假手术组比较,具有显著性差异。雌激素组、雌性右归丸组以及雄激素组、雄性右归丸组的BV/TV均呈现负增长,与它们相应的假手术组比较,具有显著性差异;但其减少的程度要明显低于它们相应的OVX组和ORX组。OVX组BV/TV的减少程度明显大于ORX组;而雌性右归丸组的减少程度明显小于雄性右归丸组。1.2雌雄去势大鼠股骨松质骨Conn.Dn变化率的比较及右归丸对其的干预作用在实验结束后,雌性假手术组和雄性假手术组大鼠股骨松质骨的Conn.Dn大幅度增加;而OVX组和ORX组的呈现负增长,即大幅度的减少,分别与它们相应的假手术组比较,具有显著性差异。雌激素组、雌性右归丸组以及雄激素组、雄性右归丸组的Conn.Dn均呈现负增长,与它们相应的假手术组比较,具有显著性差异;但其减少的程度要明显低于它们相应的OVX组和ORX组。OVX组Conn.Dn的减少程度明显大于ORX组;而雌性右归丸组的减少程度明显小于雄性右归丸组。1.3雌雄去势大鼠股骨松质骨Cb.C变化率的比较及右归丸对其的干预作用在实验结束后,雌性假手术组和雄性假手术组大鼠股骨松质骨的Cb.C呈现负增长,即减少;而OVX组和ORX组的增加,分别与它们相应的假手术组比较,具有显著性差异。雌激素组、雌性右归丸组以及雄激素组、雄性右归丸组的Cb.C也增加,与它们相应的假手术组比较,具有显著性差异;但其增加的程度要明显小于它们相应的OVX组和ORX组。与ORX组比较,OVX组Cb.C的增加程度明显要大;雌性右归丸组的Cb.C较雄性右归丸组虽有减少的趋势,但无统计学意义。1.4雌雄去势大鼠股骨松质骨DA的比较及右归丸对其的干预作用OVX组、雌激素组和雌性右归丸组大鼠股骨松质骨DA显著低于雌性假手术组;而雌激素组和雌性右归丸组的DA显著高于OVX组。与雄性假手术组比较,ORX组、雄激素组和雄性右归丸组的DA明显降低;而与ORX组比较,雄激素组、雄性右归丸组的DA均显著提高。ORX组的DA明显高于OVX组;雄性右归丸组的与雌性右归丸组比较,无显著性差异。1.5雌雄去势大鼠股骨松质骨Tb.Pf的比较及右归丸对其的干预作用与雌性假手术组大鼠股骨松质骨Tb.Pf 比较,OVX组、雌激素组和雌性右归丸组的皆明显提高;而与OVX组比较,雌激素组和雌性右归丸组的Tb.Pf皆显著降低。ORX组、雄激素组和雄性右归丸组的Tb.Pf较雄性假手术组的均明显提高,而雄激素组和雄性右归丸组的Tb.Pf较ORX组的均明显降低。ORX组的Tb.Pf显著低于OVX组;雄性右归丸组的与雌性右归丸组比较,无显著性差异。2雌雄去势大鼠股骨皮质骨生物力学性能的比较及右归丸对其的干预作用大鼠股骨最大载荷(ML)、断裂强度(BS)和弹性模量(EM)变化率能够反映股骨皮质骨生物力学性能情况。2.1雌雄去势大鼠股骨皮质骨ML变化率的比较及右归丸对其的干预作用在实验结束后,雌、雄假手术组大鼠股骨皮质骨ML大幅度增加;而OVX组和ORX组的ML虽也有增加,但增加的程度要显著小于它们相应的假手术组。雌激素组、雌性右归丸组ML的增加程度明显大于OVX组,而与雌性假手术组比较,差异不明显。雄激素组、雄性右归丸组ML的增加程度明显大于ORX组,但明显小于雄性假手术组。OVX组ML的增加程度明显小于ORX组;雌性右归丸组的亦明显小于雄性右归丸组。2.2雌雄去势大鼠股骨皮质骨BS变化率的比较及右归丸对其的干预作用在实验结束后,雌、雄性假手术组大鼠股骨皮质骨BS大幅度增加;而OVX组和ORX组的呈现负增长,即减少,分别与它们相应的假手术组比较,差异显著。雌激素组、雌性右归丸组以及雄激素组、雄性右归丸组的BS均增加,增加的程度与它们相应的假手术组比较,无显著性差异,但明显大于它们相应的OVX组和ORX组。OVX组BS的减少程度明显大于ORX组;而雌性右归丸组的与雄性右归丸组比较,无显著性差异。2.3雌雄去势大鼠股骨皮质骨EM变化率的比较及右归丸对其的干预作用在实验结束后,雌性假手术组和雄性假手术组大鼠股骨皮质骨EM大幅度增加;而OVX组和ORX组的EM呈现负增长,即减少,与它们相应的假手术组比较,具有明显差异。雌激素组、雌性右归丸组以及雄激素组、雄性右归丸组的EM均增加,增加的程度与它们相应的假手术组比较,无显著性差异,而明显大于它们相应的OVX组和ORX组。OVX组EM减少的程度与ORX组比较,无显著性差异;雌性右归丸组EM增加的程度与雄性右归丸组比较,亦无显著性差异。3雌雄去势大鼠胫骨骨髓中MAPK(Erk1/2)、c-Fos、AP-1蛋白表达的比较及右归丸对其的干预作用3.1雌雄去势大鼠胫骨骨髓中MAPK(Erkl/2)蛋白表达的比较及右归丸对其的干预作用OVX组大鼠胫骨骨髓中MAPK(Erk1/2)蛋白表达阳性密度显著高于雌性假手术组,雌激素组和雌性右归丸组的MAPK(Erk1/2)蛋白表达阳性密度与雌性假手术组比较,无显著性差异;与OVX组比较,雌激素组和雌性右归丸组的MAPK(Erk1/2)蛋白表达阳性密度显著减少。ORX组MAPK(Erk1/2)蛋白表达阳性密度与雄性假手术组的相比,明显增加,雄激素组和雄性右归丸组的与之相比,无显著性差异;与ORX组比较,雄激素组和雄性右归丸组的MAPK(Erk1/2)蛋白表达阳性密度明显减少。ORX组的MAPK(Erk1/2)蛋白表达阳性密度与OVX组的比较,明显减少。雄性右归丸组的MAPK(Erk1/2)蛋白表达阳性密度明显高于雌性右归丸组。3.2雌雄去势大鼠胫骨骨髓中c-Fos蛋白表达的比较及右归丸对其的干预作用与雌性假手术组比较,OVX组大鼠胫骨骨髓中c-Fos蛋白表达阳性密度显著增加,雌激素组和雌性右归丸组的无显著性变化;与OVX组比较,雌激素组和雌性右归丸组的c-Fos蛋白表达阳性密度显著减少。ORX组和雄性右归丸组的c-Fos蛋白表达阳性密度较雄性假手术组的明显增加,雄激素组的与雄性假手术组比较,无显著性差异;与ORX组比较,雄激素组和雄性右归丸组的c-Fos蛋白表达阳性密度皆明显减少。ORX组的c-Fos蛋白表达阳性密度较OVX组显著减少。雄性右归丸组的较雌性右归丸组的明显增加。3.3雌雄去势大鼠胫骨骨髓中AP-1蛋白表达的比较及右归丸对其的干预作用OVX组大鼠胫骨骨髓中AP-1蛋白表达阳性密度显著高于雌性假手术组,雌激素组和雌性右归丸组的与雌性假手术组比较,无显著性差异;雌激素组、雌性右归丸组的AP-1蛋白表达阳性密度显著低于OVX组。与雄性假手术组的AP-1蛋白表达阳性密度比较,ORX组、雄性右归丸组的明显增加,雄激素组的无显著性差异;与ORX组的AP-1蛋白表达阳性密度比较,雄激素组和雄性右归丸组的均明显减少。ORX组的AP-1蛋白表达阳性密度显著低于OVX组。雄性右归丸组的则显著高于雌性右归丸组。以上指标,雌性假手术组与雌性空白对照组比较以及雄性假手术组与雄性空白对照组比较,均无显著性差异,从而排除了手术因素对实验的影响。结论(1)雌、雄大鼠去势后,均发生了骨质疏松症;但两者在微观结构方面存在明显差异,体现在:雌性去势大鼠股骨松质骨的BV/TV、Conn.Dn的减少程度以及Cb.C的增加程度明显大于雄性去势大鼠;DA明显低于而Tb.Pf明显高于雄性去势大鼠。右归丸对去势所致的雌、雄大鼠骨质疏松症均具有明显的治疗作用,但在微观结构的改善方面存在一定的差异,体现在:右归丸对雌性去势大鼠BV/TV、Conn.Dn的改善程度要优于对雄性去势大鼠的改善程度;而对DA、Cb.C、Tb.Pf的改善作用,两者无明显差异。(2)雌、雄大鼠去势后,皮质骨的生物力学性能均明显下降,但存在明显差异,体现在:雌性大鼠最大载荷、断裂强度的下降程度明显大于雄性大鼠,而弹性模量雌、雄之间无明显差异。右归丸对此均具有明显的增加作用,但存在一定的差异,体现在:右归丸对雄性去势大鼠最大载荷的增加程度要明显大于雌性去势大鼠;而对断裂强度、弹性模量的增加作用,两者无明显差异。(3)MAPK(Erk1/2)/c-Fos/AP-1信号通路在骨质疏松症发生中起重要作用。雌、雄大鼠去势后,骨髓(松质骨部分)中的MAPK(Erk1/2)、c-Fos和AP-1蛋白表达明显增强,而雌性去势大鼠的这三个关键因子的表达明显强于雄性去势大鼠,这是去势所致雌、雄大鼠松质骨在微观结构方面存在性别差异的机制之一。右归丸能通过抑制这一通路达到治疗去势所致骨质疏松症的作用;其对雌性去势大鼠的抑制作用要明显强于雄性去势大鼠,这是右归丸对雌性去势大鼠松质骨微观结构的改善程度要优于对雄性去势大鼠的机制之一。