計畫名稱：
中文：鮭魚抑鈣素治療對自發性高血壓大白鼠下顎骨骨量流失的防治效果的研究 英文：Study on the preventive and therapeutic effect of salmon calcitonin on
osteopenia in the spontaneously hypertensive rat mandible 計畫編號：NSC89-2314-B-039-013 執行期限：88/08/01~89/07/31 主持人：王天美 執行機構及單位：中國醫藥學院附設醫院牙科部 E-mail：[email protected] 一、中文摘要 19 週和 24 週大的雄性自發性高血壓
大 白 鼠 (spontaneously hypertensive rat, SHR)，按隨機抽樣法分為 4 組，每天以皮 下注射方式分別給予分級劑量 0、1.0 或 2.0 IU 的鮭魚抑鈣素(salmon calcitonin, sCT)， 連續 14 天，以探討下顎骨骨量和牙本質沉 積率的變化情形。結果發現: 21 週和 26 週 大未接受 sCT 治療的 SHR，下顎骨內側的 鬆質骨骨量較同齡之 Wistar Kyoto 大白鼠 (WKY rat)來得低，且結構上也較為鬆散。 此時鬆質骨的骨小樑厚度變薄和骨小樑平 均間隙加大，然骨小樑數目有稍少的改 變。在 sCT 1.0 和 2.0 IU 的治療組，其下顎 骨內側的鬆質骨骨量及骨小樑厚度均較未 用藥的 sCT 組有增加的趨勢，同時造骨細 胞數及其貼附於骨小樑的表面未有增加的 情形。至於 sCT 組的骨吸收表面百分比及 破骨細胞數較未接受處理的 sCT 組有減少 的顯著差異。牙本質沉積率在 sCT 處理組 較未接受 sCT 處理組有顯著增加的差異。 綜上知，sCT 不論是 1.0 或 2.0 IU 都未有明 顯增加下顎骨骨小樑的骨生成速率，惟對 骨吸收有明顯抑制的作用，致使骨量有相 對增加的效果。對牙本質沉積率的影響係 在抑制破牙本質細胞的功能所致。 關鍵詞：抑鈣素、骨質量、骨質流失、骨 質疏鬆症、自發性高血壓 Abstr act
Daily subcutaneous injection of graded doses of 0, 1.0 or 2.0 IU salmon calcitonin (sCT) of 19- and 24-week-old male sponta-neously hypertensive rat (SHR) of five rats in each group for 14 days were done. The 21-and 26-week-old SHR exhibited a significant lower metaphyseal trabecular bone volume
osteopenia accompanied by poor trabecular architecture than in Wistar-Kyoto (WKY) rats were observed in the study. The preservation of trabecular bone volume in the 1.0 and 2.0 IU sCT treated rats was associated with a remained comparation in number of osteoblasts, bone surface extent of osteoblasts, double labelled bone surface, mineral apposition rate and trabecular number to the WKY rats. Measurements of resorption such as percent eroded surface and numbers of osteoclasts at all sCT groups were decreased when remained compared to the WKY and sCT untreated groups. The effect of sCT on a significant decrease of bone resorption, result in a net increase in bone mass. sCT also increased the dentin apposition rate. The above findings of histo-morphometric data support the hypothesis that the sCT increase bone mass and dentin apposition rate by specific inhibitory effect on osteoclast and odontoclast activity and function.
Key wor d: Salmon calcitonin, bone mass, osteopenia, osteoporosis,
spon-taneous hypertensive rat. 二、緣由與目的 骨質疏鬆症(osteoporosis)是一種全身 性 的 骨 骼 疾 病 ， 由 於 骨 量 減 少 (osteopenia)， 容易發生骨折 (1)。王天美 1993 年提出， 到西元 2020 年在台灣地區的老年人口因骨 質疏鬆症而造成骨折的治療費用，每年將 耗費新台幣 1600 億元(2)。由上知，骨質疏 鬆症所引起的問題實不可忽視。因此，對 於骨質疏鬆症及骨折等方面的研究和防 治，是不可疏忽的。
自 發 性 高 血 壓 大 白 鼠 (spontaneously hypertensive rat, SHR)和正常血壓大白鼠 (Wistar-Kyoto, WKY, rat)都是經由 Wistar 大白鼠繁殖而成。SHR 血壓於 4 週齡後會 開始自然升高，而 WKY 大白鼠則沒有此 一現象。因此，WKY 大白鼠可於實驗中成 為 SHR 理想的對照組(3,4)。 鮭魚抑鈣素(salmon calcitonin, sCT)會 增加骨量，主要機轉在抑制破骨細胞的數 目和功能，對骨質疏鬆症有防治的效果 (5,6)。本研究旨在探討 sCT 對 SHR 骨組織 和牙本質的影響情形。 三、結果與討論 (一)、血壓與體重之變化 SHR 及 WKY 大白鼠在 5 週大 前 ， 心縮壓值無明顯差異。惟隨年齡增 加,血壓也隨之上升。WKY 大白鼠 在 10 週大時，血壓值到高峰，往後 則維持一平台值，不再升高。SHR10 週大後之血壓則不斷增高，甚至達 到 200 毫米汞柱的高血壓，20 週以 後 SHR 血壓維持在高原期。在 10-25 週的各不同週齡層 SHR 的血壓 明顯的比同齡的 WKY 大白鼠來得 高。經 sCT 治療 14 天後的 SHR 的 血壓值與未治療的 SHR 組比較，無 統計學上明顯的差異。 WKY 大白鼠之體重，顯著高於同齡 層的 SHR 體重。經 sCT 治療後的 SHR 體重，也較未經治療的 SHR 組 來得高。 ( 二 ) 、 接 觸 性 顯 微 放 射 攝 影 像 之 分 析 SHR 與 WKY 大白鼠的鬆質骨量 比較，有明顯減少的現象。經分級 劑量 sCT 治療後的各 SHR 組，其鬆 質骨量與未治療的 SHR 組比較，均 有統計學上明顯增加的情形，且 1.0 和 2.0 IU sCT 的治療劑量對骨量增 加多寡的影 響彼此間並 不明顯。 (三)、脛骨近側端生長板各參數的變化 I、 生長板厚度：WKY 大白鼠的厚度 最厚，各治療的 SHR 組的厚度次 之，惟都顯著高於未治療的 SHR 組。 II、生長板肥大細胞腔隙高度：WKY 大白鼠的高度最大，各治療的 SHR 組的高度次之，惟都明顯高 於未治療的 SHR 組。 III、增殖細胞數：WKY 大白鼠的細 胞數最多，各治療的 SHR 組的 細胞數次之，惟都明顯多於未治 療的 SHR 組。 IV、骨縱向生長速率：WKY 大白鼠 的速率最大，各治療的 SHR 組 的速率次之，惟都明顯高於未治 療的 SHR 組。 (四)、脛骨近側端骨中細胞各參數的變化 I、 單位長度造骨細胞數：WKY 大白 鼠的造骨細胞數最多，各治療的 SHR 組的次之，惟都明顯多於未 治療的 SHR 組。 II、 單位長度破骨細胞數：WKY 大 白鼠明顯低於 SHR。以 1.0 或 2.0 IU s C T 治 療 的 S H R 組 ， 明 顯 低於未治療的 SHR 組。 III、破骨細胞數及造骨細胞數之比： SHR 明顯高於 WKY 大白鼠。未 治療的 SHR 組，也高於 sCT 治療 的 SHR 組。 IV、 破骨細胞平均含核數：WKY 大 白鼠明顯低於 SHR。以 1.0 或 2.0 IU sCT 治療的 SHR 組，明顯低於 未治療的 SHR 組。 V、 破骨細胞吸收表面：WKY 大白 鼠明顯低於 SHR。以 1.0 或 2.0 IU s C T 治 療 的 S H R 組 明 顯 低 於未治療的 SHR 組。 (五)、脛骨近側幹 端靜態參數的變化 I、骨百分比：WKY 大白鼠明顯高於 SHR。以 sCT 治療的各 SHR 組 均明顯高於未治療的 SHR 組，且 有隨劑量增加而增加的趨勢。 II、 骨小樑平均厚度：WKY 大白鼠明 顯高於 SHR。以 sCT 治療的各 S H R 組 均 明 顯 高 於 未 治 療 的 SHR 組。其中以 sCT 2.0 IU 治療
組 的 骨 小 樑 平 均 厚 度 的 增 加 為 最多。 III、 骨小樑平均數目：各組間皆未具 有有統計學上的顯著差異。 IV、 骨小樑平均間隙：WKY 大白鼠 明顯低於 SHR。以 sCT 治療的 各 SHR 組均低於未經 sCT 治療 的 SHR 組。 (六)、脛骨近側幹 端動態參數的變化 鬆質骨的礦物質沉積速率、表 面螢光標示、表面螢光標示百分比 及骨小樑生成速率，在 WKY 大白 鼠明顯高於 SHR。而以 sCT 治療的 各 SHR 組，均明顯高於未治療的 SHR 組，且有隨劑量增加而增加的 現象。 (七)、牙本質沉積率的變化 下顎切齒牙本質的沉積速率， 在 WKY 組的大白鼠明顯高於 SHR 組。而以 sCT 治療的各 SHR 組，均 高於未經 sCT 治療的 SHR 組，且具 統計學上的顯著差異。 四、討論： SHR 在 21 週和 26 週大時，其脛骨 近側幹 端鬆質骨骨量，有明顯流失的 現象，經 sCT 處理 14 天後，同週齡 SHR 的骨量即有明顯增加的作用。其結果與 正常大白鼠於去卵巢後造成骨量流失(7) 和骨質疏鬆症患者(8)等，經藥物治療後 均會增加鬆質骨骨量的結果是一致的。 SHR 在 21 週和 26 週大時，其骨生 成能力(bone-forming activity)比 WKY 對 照組低，此結果與王天美等(9)觀察 26 週 SHR 的脛骨組織有相似的發現。經 sCT 處理 14 天後的 SHR 組，其骨生成能力 皆與未接受 sCT 處理的 SHR 組相仿，未 具統計學上的顯著差異。此點說明了 sCT 未有刺激原始造骨細胞(osteoprogenitor cells)的作用(10)。 經 sCT 處理後，其破骨細胞的相關 參數，均比未接受 sCT 處理的 SHR 組 低。此結果說明了 sCT 對破骨細胞會產 生抑制的作用，此點與 Gonzalez 等人在 1986 年所提出 sCT 有抗破骨細胞功能的 論點相符。經 sCT 處理後的 SHR 組，其 骨小樑靜態參數的變化結果與 Gunness 等(11)利用 hPTH 來治療去卵巢大白鼠 的實驗結果相仿。sCT 會使骨小樑平均 厚度增加和結構的聯繫較緊密，它是以 抗骨吸收的方式相對增加鬆質骨的骨 量，而使長骨的生物應力增加。 經 sCT 處理的 SHR 組，下顎骨切齒 的牙本質沉積速率明顯的高於未接受 sCT 治療的 SHR 組。此結果與去卵巢後 的大白鼠，經 sCT 治療，可以發現礦物 質沉積速率有增加的現象(7)相仿。此點 說明了 sCT 有促進骨生成的作用外，尚 可增進牙本質沉積率的效果。惟其機轉 主要與 sCT 抑制破骨細胞和破牙本質細 胞的作用有密切關係。 五、計畫成果自評： 本計畫進行時，從動物處理，骨組 織的獲得，固定，包埋，切片和各項參 數之計量工作，到統計分析都順利，以 致結果圓滿。研究成果除具學術參考價 值外，可發表於硬組織等相關的醫學雜 誌上。 五、參考文獻
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9. Wang TM, Hsu JF, Jee WSS and
Matthews JL : Evidence for reduced c a n c e l l o u s b o n e m a s s i n t h e spontaneously hypertensive rat. Bone Miner. 20:251-264, 1993.
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