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哪种饮水更有利于骨骼发育?——大鼠分组饮用五种水三个月后骨骼发育指标的PK

 

2017-7-27

 

原创 2017-07-25 徐安伟,舒为群 舒教授水质研究团队

 

原创作品,转载请注明出处

 

发育期是骨骼生长的最重要时期,在此阶段如果能够摄入充足的矿物质(钙、镁、磷等),将有望建立较大的骨量峰值,有效减少中老年期发生骨质疏松的风险。我国居民(包括儿童)钙、镁等矿物质摄入不足的问题十分严重。含有丰富天然矿物质的饮水是机体补充矿物质的一条重要途径,但目前饮水类型种类繁多,矿物质水平差异明显,到底哪些种类的饮水对儿童骨骼发育有利呢?

本团队徐安伟等开展了以发育期大鼠骨骼发育为观察目标的饮水干预实验。SD大鼠自断乳起随机分5组,每组10只,分别饮用天然矿物质含量差别较大的5种饮水(水质特征如表1所示)。连续喂养3个月,期间自由摄食标准饲料比较各组大鼠骨代谢生化指标[包括甲状旁腺激素(PTH)、降钙素(CT)、25-羟维生素D325-(OH)D3)、1型前胶原氨基端前肽(P1NP)、骨钙素(OC)、β-胶原特殊序列(β-crosslaps)、脱氧吡啶啉(DPD],骨微观结构指标[采用Micro CT测量骨密度(BMD),骨表面积密度(BS/BV),骨小梁数量(Tb.N),骨小梁厚度(Tb.Th),骨小梁分离度(Tb.Sp),骨小梁连接性密度(Conn-D]和骨生物力学性能指标[Instron E1000电子动静态材料试验机上进行的最大载荷(Maximum load),杨氏模量(Young's modulus),最大应力(Maximum stress)检测]的差异。

 

 


 

 

 

 

 

 

 

结果显示:

1、观察期间,各组大鼠发育状况良好,各组平均体重增长、摄食量、饮水量均无统计学差异。

2、骨代谢生化指标:在所检测的7项指标中,只有骨钙素水平出现组间差异,表现为纯净水组显著低于自来水组、碱性天然矿泉水组和酸性天然矿泉水组(P<0.05),除了酸性矿泉水组外,其余4组显示出与TDS水平之间的剂量效应关系(见图1)。骨钙素由成骨细胞合成并分泌,是反映骨组织转换水平的生物标志物,在发育期个体,它反映骨骼生长水平。


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                图1  5种饮水对大鼠骨钙素水平的影响

 

3、骨微结构:在所检测的6项指标中,只有骨小梁表面积密度指标(Bone surface/volume ratioBS/BV)出现统计学差异,表现为碱性天然矿泉水组和酸性天然矿泉水组都低于天然水组和纯净水组(P<0.05),同时显示出明显的与水质TDS的逆向剂量效应关系。该指标值与骨小梁强度成反比,发生骨质疏松时,该值增加。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       图2  5种饮水对大鼠股骨骨小梁面积密度(BS/BV)的影响

 

4、股骨生物力学指标:各组间的最大载荷、杨氏模量、最大应力指标相比较均无统计学意义。

综上可见,在自由摄食标准饲料的条件下,饮用天然矿物质水平显著不同的5种饮水3个月后大鼠骨代谢及骨微结构某些指标出现了差别,且与水质TDS水平具有明显的剂量效应关系,说明水中矿物质水平对骨骼发育产生了影响。总体上,饮用两种天然矿泉水的大鼠骨骼发育相对较好,饮用纯净水的大鼠相对欠佳。

需要说明的是,上述变化是在众多观察指标中出现的少数有统计学差异的变化指标,而且因为种属差异的原因动物实验结果不能完全推断到人体健康效应上面。对不同水质的人体健康效应的评估,有待更多的实验研究和流行病学资料积累后,才能给予客观评价。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                   徐

       第三军医大学环境卫生学教研室硕士研究生