摘要:目的探讨纳豆提取物对骨质疏松症的预防作用,为进一步研究纳豆提取物对骨质疏松的预防和治疗提供理论依据。方法通过大鼠实验研究纳豆提取物对低钙饲料喂养大鼠体重、身长、钙吸收率、股骨质量、骨密度和骨钙含量的影响。结果(1)高剂量组(P<0.05)、碳酸钙组(P<0.05)的体重显著大于低钙对照组。高剂量组(P<0.05)的钙吸收率显著大于碳酸钙对照组。(2)各剂量组(P<0.05)、碳酸钙组(P<0.05)的股骨干重均显著大于低钙对照组。(3)高剂量组的股骨骨密度(P<0.05)和骨钙含量(P<0.05)均显著大于低钙对照组,且不低于碳酸钙对照组。结论经口灌胃给予大鼠不同剂量的纳豆提取物90 d,实验组大鼠的股骨骨密度、骨钙含量显著高于低钙对照组且不低于碳酸钙对照组,钙吸收率不低于碳酸钙对照组,结果表明纳豆可以通过促进钙吸收增加骨量,提示其在预防骨质疏松症中可能发挥作用。
骨质疏松症(osteoporosis, OP)是一种全身性代谢性骨病,其特征是骨量减少,骨的微观结构退化,使得骨的强度破坏、骨折危险性增加。据统计,在55岁以上女性及65岁以上男性中,因骨相关疾病导致的死亡率和医疗费用在逐年增加[1]。中国是世界老龄人口最多的国家,根据最新的流行病学调查显示,我国在这方面也存在着较大的问题[2]。由此可见,开展骨质疏松症防治研究已经到了刻不容缓的地步。
纳豆由纳豆菌、纳豆芽孢杆菌发酵黄豆制成,它的多种功能因子综合作用于机体,使其具有多种预防疾病和保健的功效。国内外多项研究结果表明,纳豆对预防骨质疏松症具有一定的作用[3,4,5]。为了进一步对纳豆预防骨质疏松作用作具体阐明,本实验预通过纳豆提取物对大鼠的实验研究,探讨纳豆提取物预防骨质疏松的作用,为其进一步开发和利用提供实验室依据。
1、材料和方法
1.1材料
1.1.1样品及剂量:
纳豆提取物。人体推荐剂量为3 g/(人·d),如成人体重以60 kg计,则每日推荐剂量为0.05 g/(kg·bw)。实验设低、中、高3个剂量组,剂量分别为0.25、0.5、1.5 g/(kg·bw),钙含量分别为0.037 5、0.075、0.225 g/(kg·bw)。相当于人体推荐剂量的5、10、30倍,同时设置低钙对照组(钙含量为150 mg/100 g饲料)(灌胃等容积去离子水)和碳酸钙对照组[剂量为0.56 g/(kg·bw)],碳酸钙中钙含量占40%,因此钙含量为0.224 g/(kg·bw)。
1.1.2实验动物及分组:
Wistar品系雄性大鼠50只(SPF级,60~75 g,北京维通利华实验动物有限公司),参照原卫生部《保健食品检验与评价技术规范》2003年版,实验动物许可证编号:SCXK(京)2012-0001。所有大鼠均在本院清洁级动物实验中心(屏障环境)饲养[许可证号:SYXK(黑) 2011007],环境条件保持为12 h昼夜循环,恒温(21℃~23℃),湿度为55%~58%,所有动物实验期间均给予低钙饲料[北京科澳协力饲料有限公司,许可证号:SCXK(京)2009-0012]。低钙饲料配方(g/100 g):酪蛋白10.0,黄豆粉15.0,小麦粉54.0,花生油4.0,纤维素2.0,AIN-76混合盐2.6,AIN-76混合维生素1.0,氯化胆碱0.2,DL-蛋氨酸0.2,淀粉11.0。加入CaCO3使饲料钙含量达到150 mg/100 g,实测钙含量为141.5 mg/100 g。保证有充足饮水,饮用去离子水,连续3个月。
50只大鼠在实验室条件下检疫1周后,随机分成5组,分别为受试物低、中、高3个剂量组、低钙对照组、碳酸钙对照组,每组10只,将各组动物均按10 mL/(kg·bw)灌胃容积进行灌胃。连续灌胃3个月后进行各项指标检测。
1.1.3仪器及试剂:
HOLOGIC Discovery双能X线骨密度仪(哈尔滨医科大学第二附属医院)、原子吸收分光光度计(AA 7002,北京东西分析仪器有限公司)、动物天平、电子天平、加样器、试管、离心管、动物解剖器材、游标卡尺、代谢鼠笼、105℃烘箱。优级纯碳酸钙、硝酸、高氯酸、氧化镧、钙单元素标准溶液。
1.2实验方法
1.2.1体重测定:
每周测定体重1次,测定前禁食12 h。
1.2.2股骨重量测定:
动物干预结束后处死,采集右侧股骨,测量股骨长度;于105℃烘箱中烘烤8 h至重量不再变化,冷却至室温后,称量骨干重。
1.2.3股骨骨密度测定:
骨密度仪校准后测量股骨中点[测量股骨全长,从而确定其中点(截面)]及股骨远心端[股骨远心端关节凹槽最下缘处(截面)]的骨密度。
1.2.4骨钙含量的测定:
准确称量烤至恒重的股骨整体,放入经盐酸处理干燥清洁的150 mL三角瓶中,加入硝酸+高氯酸(4∶1)混合酸15~20 mL,在电热板上加热消化至冒白烟并透明无色。加数毫升去离子水,煮沸以赶出剩余的酸。重复2次,定容后,用原子吸收分光光度计测定。
1.2.5钙吸收实验:
给予该样品3周后,将大鼠置不锈钢代谢笼中进行3 d钙代谢实验,记录3 d进食量,收集72 h粪便,测定饲料样品及粪便中的钙含量。准确称取饲料(均匀混合后过20目筛)或粪便(均匀混合后80℃烘箱中烘干,冷却后磨细)0.300~1.000 g,经硝酸和高氯酸混合酸消化后,用原子吸收法测定饲料和粪便中钙含量,计算钙的吸收率。钙的表观吸收率(%)=(摄入钙-粪钙)/摄入钙×100%。
1.3统计学分析
实验数据用SPSS软件进行统计,结果以平均值±标准差表示。各组间均数比较进行t检验。检验水准α=0.05。
2、结果
2.1纳豆提取物对大鼠体重、钙吸收率的影响
以0.25、0.5、1.5 g/(kg·bw)剂量经口给予大鼠纳豆提取物90 d后,高剂量组、碳酸钙组大鼠的体重显著大于低钙对照组,高剂量组的大鼠体重与碳酸钙对照组相比,显著大于碳酸钙对照组,差异无统计学意义(P>0.05)。见表1~3。
表1各组大鼠初始体重比较 导出到EXCEL
表2纳豆提取物对大鼠体重的影响
表3纳豆提取物对大鼠钙表观吸收率的影响
2.2纳豆提取物对大鼠股骨质量和长度的影响
以0.25、0.5、1.5 g/(kg·bw)剂量经口给予大鼠纳豆提取物90 d后,各剂量组、碳酸钙组大鼠的股骨干重均显著大于低钙对照组,高剂量组大鼠的股骨干重和骨长与碳酸钙对照组相比,均不低于碳酸钙对照组。见表4。
表4纳豆提取物对大鼠股骨质量和长度的影响
2.3纳豆提取物对大鼠股骨骨密度和骨钙含量的影响
以0.25、0.5、1.5 g/(kg·bw)剂量经口给予大鼠纳豆提取物90 d后,高剂量组大鼠的股骨骨密度和骨钙含量均显著大于低钙对照组,且不低于碳酸钙对照组,差异无统计学意义(P>0.05)。见表5、6。
表5纳豆提取物对大鼠股骨骨密度的影响
表6纳豆提取物对大鼠股骨骨钙含量的影响
3、讨论
纳豆经豆类发酵制成,含有蛋白酶、多种维生素、Y-多聚谷氨酸、Y-谷氨酰基转肽酶等营养物质,同时也含有纳豆激酶(NK)、超氧化物歧化酶、异黄酮、皂甙素、VK2[6]等生物活性物质。近年来有研究发现,纳豆中还有较高含量的支链脂肪酸[7]。纳豆不仅营养丰富,还具有广泛的生物学效应,尤其是对于心血管疾病[8,9]和骨质疏松的预防作用以及抗菌[10,11]、抗氧化[12,13]作用在许多报道中被提及。早在1999年Yamaguchi等[14]就曾发现,纳豆中的维生素K2对大鼠由于卵巢切除术(OVX)引起的骨质流失具有预防作用。Ono等[15]的研究也证明,纳豆提取物中的皂苷和异黄酮对OVX大鼠同样具有预防骨量流失作用。Ikeda[16]等进行了基于人群的队列研究,结果显示纳豆的摄取与绝经后女性的骨质流失相关。同时,Kojima [17]等的最新研究发现,习惯性摄取纳豆可能与日本绝经后女性的骨质疏松性骨折风险降低有关,提示纳豆提取物在预防骨质疏松中可能起到作用。
骨是一个“活”的器官,骨重建是一个终身的过程,旧骨被破骨细胞吸收,新骨由成骨细胞形成,骨量的维持取决于成骨细胞新骨形成与破骨细胞旧骨吸收之间的平衡活动[18]。产生骨质疏松的根本原因就是骨重建的失衡,形成的新骨量少于被吸收骨量,导致骨量的丢失[19],临床表现为骨密度降低,骨皮质变薄等[20]。故而骨密度测量被认为是评价骨质疏松程度的客观量化指标,也是诊断骨质疏松症的主要依据[21]。以0.25、0.5、1.5 g/(kg·bw)剂量经口给予大鼠纳豆提取物90 d后,与低钙对照组相比,高剂量组大鼠的股骨骨密度显著升高(P<0.05),且不低于碳酸钙对照组(P>0.05),此结果与Kawano等[22]利用去卵巢大鼠进行研究的结果一致,说明纳豆提取物具有一定的预防骨质疏松症的作用。
骨质疏松症的临床表现之一为骨密度降低,而体重则是影响骨密度的因素之一[23]。有研究提出,体重可作为预防骨质疏松发生的重要指标,因为其可能是遗传、运动、饮食等因素的综合反映[24]。以0.25、0.5、1.5 g/(kg·bw)剂量经口给予大鼠纳豆提取物90 d后,与低钙对照组相比,高剂量组、碳酸钙组大鼠的体重显著升高(P<0.05),高剂量组大鼠体重与碳酸钙对照组相比,差异无统计学意义。提示纳豆提取物可能通过保持合适体重,从而达到预防骨质疏松的作用。
对于骨骼来说,骨重量及骨长度直接反映了骨的健康程度。以0.25、0.5、1.5 g/(kg·bw)剂量经口给予大鼠纳豆提取物90 d后,与低钙对照组相比,各剂量组、碳酸钙组的股骨干重均显著升高(P<0.05),高剂量组的大鼠股骨干重和骨长与碳酸钙对照组相比,差异均无统计学意义。Wang等[25]也评估了纳豆预防卵巢切除大鼠骨量流失的能力,结果与本研究相似,说明纳豆提取物可以增加骨量,从而起到预防骨质疏松的作用。
钙是人体中最丰富的无机元素,它在人体饮食中的存在有利于骨骼肌的完整性,防止骨质疏松症[26]。人体中绝大多数的钙均储存在骨骼与牙齿中,同时骨骼的形成也需要钙的参与[27]。以0.25、0.5、1.5 g/(kg·bw)剂量经口给予大鼠纳豆提取物90 d后,与低钙对照组相比,高剂量组大鼠骨钙含量显著升高,且不低于碳酸钙对照组(P>0.05)。高剂量组的钙吸收率显著大于碳酸钙对照组(P<0.05),说明纳豆提取物可能具有促进钙吸收,促进骨骼生长的作用,进一步提示其在预防骨质疏松症中可能发挥的作用。
综上所述,经口给予大鼠不同剂量的纳豆提取物90 d,实验组大鼠的股骨的骨密度、骨钙含量显著高于低钙对照组且不低于碳酸钙对照组,钙吸收率不低于碳酸钙对照组,因此认为纳豆提取物可能通过促进钙吸收增加骨量,提示其在预防骨质疏松症中可能发挥的作用。
参考文献:
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文章来源:蔡铁全,李莹,徐建文,曹璨,刘影.纳豆提取物对预防骨质疏松作用的研究[J].中国骨质疏松杂志,2022,28(01):26-30.
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原发性骨质疏松症(primaryosteoporosis,POP)是一种常见的慢性全身性骨骼疾病,主要表现为骨量的流失、骨组织微结构破坏、导致骨脆性增加[1]。全球近2亿人罹患POP,多见于绝经后女性和老年男性[2,3],POP严重影响患者生活质量,带来沉重的社会医疗负担。骨质疏松性骨折亦称脆性骨折,指受轻微创伤后发生的骨折,是骨质疏松症的严重后果。
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