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脉冲电磁场治疗骨质疏松症研究新进展

来源:  时间:2013-01-05 11:41:00 浏览量: 次【字体: 大  :中: : 小 
摘要: 随着医学的进步,老年人的口比例增加,骨质疏松症的防治已成为全球关注的重大课题。人们对传统的药物治疗方法,如活性维生素D、降钙素、二   

    随着医学的进步,老年人的口比例增加,骨质疏松症的防治已成为全球关注的重大课题。人们对传统的药物治疗方法,如活性维生素D、降钙素、二磷酸盐、雌激素替代疗法等所产生的种种不良反应感到不满,不断寻求新型的非药物治疗方法。电磁场具有无毒副作用的显著优点,在骨质疏松症的防止中受到人们的重视。
1  电磁场对骨质疏松作用的研究
    自上个世纪50年代Yasuda等陆续发现骨是具有压电效应的物质以来,骨与电的关系不断得到重视,人们做大量的实验揭示电磁场对骨的影响。
    Chang等将切除双侧卵巢的雌性大鼠作为骨质疏松治疗模型置于脉冲电磁场(PEMF)中,组织形态法测定显示近端近端胫骨骨小密度、周径、数量与对照组相比均有增长。Sert等使用50Hz、1mT的PEMF中治疗去卵巢大鼠6周,发现大鼠胫骨骨皮质厚度较对照组有所增加,同时观察到血液中碱性磷酸酶水平提高,提示电磁场的成骨作用。Mishima发现PEMF能防治因去卵巢、失坐骨神经支配所致后肢骨量丢失引起的大鼠骨质疏松,同时观察到骨髓血流量的增加,认为与骨形成活跃有关。
     Rubin等限制吐克鸡正常负重8周制成左侧尺骨局部废用性骨质疏松动物模型,通过每天1小时的PEMF治疗,发现每秒0.01~0.04T电磁场能获得最大的骨形成效应,认为合适的“治疗窗”能有效阻止废用性骨丢失。
2  作用机制
    低能量、极低频电磁场对骨形成、骨吸收和骨重建的作用已趋于公认,但其潜在的作用机制目前仍不甚清楚,不同研究之间也有不一致的地方。
 2.1  诱导成骨细胞因子
   Lohmann等研究了PEMF对体外两种成骨细胞系(分化终末期骨样细胞MLO-Y4和分化良好的成骨样细胞ROS17/2.8)的作用,发现PEMF能提高MLO-Y4培养基中局部碱性磷酸酶活性,促进转化生长因子TGF-β1(通过Cox-1介导的前列腺途径)和前列腺素E2的产出,PEMF对两种细胞系数量和骨钙素均无影响。Bodamyali等观察到PEMF在促进大鼠骨形成的同时能增强骨形态发生蛋白BMP-2H和BMP-4mRNA的表达。Diniz等的研究则提示,一氧化氮在PEMF促进骨细胞(MC3T3-E1细胞系)增殖和分化的过程中起重要作用。在缺乏一氧化氮合成酶抑制剂的细胞培养基中发现碱性磷酸活性增强,DNA含量和亚硝酸盐浓度增加。Fitzsimmons等发现联合磁场能(CMF)能上调人骨肉瘤骨样细胞TE-85胰岛素样生长因子Ⅱ膜受体的数量,但对IGF-I受体没有影响。
 2.2  促进细胞外基质合成
  Heermeier等研究表明,在体外细胞培养中,电磁场TGF-β和IGF-1一样能增强I型胶原mRNA的表达而导致细胞外基质合成增加,电磁场的这一作用无论是在健康个体骨小梁细胞系HP-197,还是在骨化性肌炎患者骨小梁细胞系MO-192中均能体现。Lohmann等研究发现PEMF能促进成骨样细胞MG63的分化,表现为促进骨钙素合成和I型胶原产出,增加特异性碱性磷酸酶的活性,从而提高外基质小泡的产出。
 2.3  影响成骨细胞形态和生物行为
  Lee等发现在极低频电磁场中,成骨样细胞MC3T3-E1排列成正交于磁场(60Hz,0.7mT)、平行于诱导电场(0.5mV)的形态,并且能观察到细胞长度减小和周径增加。Blunenthal等则观察到极低频电磁场导致大鼠骨髓骨前体细胞间广泛分离并诱导细胞凋亡。这一现象反映了电磁场对细胞代谢和细胞骨架的影响。
 2.4  对成骨细胞不同成熟阶段的影响
  Diniz等研究了PEMF(15Hz,0.7Mt)对成骨细胞系MC3T3-E1不同成熟阶段细胞增殖(测定DNA含量)、分化(测定碱性磷酸酶活性)和骨样组织形成(测定矿化基质区域)的影响情况。在活跃的细胞增殖阶段,PEMF能加速细胞增殖,促进细胞分化和骨样组织形成;在细胞分化阶段,PEMF能促进细胞分化和骨样组织形成;在矿化阶段,PEMF则减少骨样组织形成。由此认为,PEMF对成骨细胞的刺激作用发生在细胞成熟早期阶段。
 2.5  抑制细胞缝隙连接之间的信号传递
  一般认为,正常组织再生对细胞缝隙连接通讯是抑制的。有实验提示PEMF能加强这一作用。Lohmann等发现PEMF无论对分化良好的成骨样细胞ROS17/2.8,还是对分化终末期的骨样细胞MLO-Y4,均能抑制缝隙蛋白connexin43的合成,Yamaguchi等发现极低频电磁场(30—120Hz,12.5G)在前成骨细胞系MC3T3-E1发育过程中能抑制增殖期缝隙连接细胞间的 通讯,这一作用并没有在ROS17/2.8(已分化良好)中显示出来;没有观察到connexin43含量和分布的变化以及胞浆内钙离子浓度变化;认为电磁场的这一抑制作用取决于细胞分化程度。
  2.6  促进软骨细胞增殖
   在体外培养人鼻合乎关节软骨细胞的实验中,Pezzetti等发现PEMF(75Hz,2.3mT)能促进软骨细胞DNA合成,从而促进细胞增殖,但必须有胎牛血清(浓度为0.5%或10%)的存在,血清的浓度变化能影响细胞对PEMF的增殖反应。
  2.7  破骨细胞以及跨膜信号转导
   电磁场对骨吸收亦有影响,其作用是通过破骨细胞完成的,但成骨细胞的存在对PEMF诱导骨吸收是必需的。Shankar等发现,PEMF并不影响降钙素对骨吸收强有力的抑制作用,但能阻断降钙素与钙离子受体间的相互作用,因为实验中PEMF能阻止降钙素抑制拮抗剂Ni2+诱导的胞浆内Ca2+水平增加。
低能量电磁场由于能量过低而无法直接跨过细胞膜,因此有人假设电磁场通过跨膜信号传导而实现生物效应的放大。Thumm等观察到极低频电磁场(20Hz,7—8MT)能一过性增加大鼠胚胎cAMP依赖的蛋白激酶A的活性,认为这对于调节间质细胞的增殖与分化有重要作用。Satake发现PEMF(60—90Hz)能增加成骨样细胞钙离子浓度而降低细胞对表皮生长因子的反应性。这一作用能被12-氧12-酰佛波醇13-乙酸盐(TPA,一种强有力的蛋白激酶C的激活剂)所模拟。
   3  临床应用
   电磁技术在过去几十年中已成功地应用于骨不连的治疗。Bassett1989年曾预言PEMF对骨质疏松有影响。但迄今为止有关PEMF治疗人类骨质疏松症的临床报道仍很少。Garland等研究PEMF对慢性完全性脊髓损伤(受伤2年以上)膝骨密度的影响。6例脊髓损伤患者接受了单膝PEMF治疗,另一膝做对照。3个月后复查骨密度显示治疗侧骨密度上升5.1%(P<0.05),对照组=侧下降6.6%(P<0.02)。6个月后两侧骨密度均回落至基线水平,1年后相比于基线水平两侧骨量丢失率几乎相等(治疗、对照许分别为2.4%和3.6%),上述结果提示PEMF局部刺激在延缓局部骨质疏松发生的同时,亦能引起全身的治疗反应。
Tabrah等研究了PEMF(72Hz)对20例绝经后妇女桡骨骨密度的影响。受试者一侧前臂每天暴露于电磁场10小时,持续12周,治疗 前、中、后测定桡骨骨密度,发现骨密度显著提高,随后36周内骨密度下降,8年后复查骨密度未见明显变化,同时观察到PRMF的全身效应,对侧桡骨也有相似而微弱的变化,认为是“交叉对话”效应。
   Giordano等将40例确诊为绝经后骨质疏松症的门诊患者随机分为两组,一组接受PEMF(100Hz)治疗,每天60分钟,每周3次,为期3个月,另一组作为对照。治疗前后测定腰椎和股骨胫骨密度,同时检测血清中骨转化发生指标,治疗结束后复查血生化指标,结果显示,两组骨密度均未见明显改变,反映骨形成的早期生化指标BGP和PICP在治疗组有所提高,对照组则无变化。作者认为,PEMF能诱导骨形成,骨密度无明显提高可能是由于疗程不够或随访时间过短。作者对PEMF治疗前景充满信心。


  结语和展望
   

  PEMF治疗骨质疏松是近年来兴起的非药物治疗方法。电磁场对于骨组织的影响机制仍不甚
明了。大量动物实验已证实低能量、极低频电磁场对于骨形成有肯定作用,临床应用目前尚不广泛但已初见方向。今后研究方向:(1)加强PEMF治疗的规范化、个体化;(2)遵循循证医学的原则,比较与药物疗法的优劣,寻求各自最佳适应征;(3)继续阐明电磁场对骨作用的机制;(4)开辟与药物联合治疗新途径。

来源: 《国外医学》