何 偉，楊思雯，陳 娟，朱曉俊，陳志忠，馬文軍△

(1.北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)系， 北京 100191； 2.北京市職業(yè)病防治研究院， 北京 100093； 3.北京大學(xué)物理學(xué)院凝聚態(tài)物理與材料物理研究所， 北京 100871)

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥(postmenopausal osteoporosis, PMO)嚴重危害婦女的健康，絕經(jīng)后婦女由于卵巢功能衰退，體內(nèi)雌激素水平下降，破骨細胞數(shù)量增多且活性增強，引起骨吸收增強，而骨形成代償性增強不足以抵消，最終導(dǎo)致骨量逐漸下降，引發(fā)骨質(zhì)疏松癥[1]。絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者多好發(fā)骨質(zhì)疏松性骨折，其中髖部骨折尤為嚴重，不僅對患者身心造成巨大傷害，還會給患者造成巨大經(jīng)濟負擔。

骨質(zhì)疏松的防治有多種方法和策略，除了藥物、激素治療等方法外，臨床上也有將紫外線照射引入骨質(zhì)疏松癥患者的預(yù)防和康復(fù)治療。研究發(fā)現(xiàn)，中波紫外線照射可以緩解患者疼痛[2]，提升骨密度，改善骨狀況[3]。在經(jīng)過紫外照射治療的群體內(nèi)可發(fā)現(xiàn)血清鈣、磷、堿性磷酸酶，骨鈣素及1,25(OH)2D的含量均有所上升。紫外線照射治療能改善骨狀況，可能與其促進維生素D合成有關(guān)。人體皮膚中的7-脫氫膽固醇在紫外線的作用下轉(zhuǎn)化為維生素D前體，后者吸收熱能轉(zhuǎn)化為維生素D。維生素D與維生素D結(jié)合蛋白(vitamin D binding protein, DBP)結(jié)合后運輸至肝，在肝維生素D-25羥化酶(25-hydroxylase, CYP2R1和CYP27A1)的羥基化作用下形成25(OH)D，最后在DBP協(xié)助下進入腎小管細胞，在細胞內(nèi)CYP27B1催化酶作用下羧基化形成具有活性的1,25-二羥維生素D[1,25(OH)2D]與DBP結(jié)合運輸?shù)桨衅鞴伲c維生素D受體(vitamin D receptor, VDR)結(jié)合，通過調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄而發(fā)揮生理作用[4]。維生素D的生理作用包括調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，有利于骨骼礦化，還可以直接作用于成骨細胞，間接作用于破骨細胞，影響骨形成和骨吸收[5]。因此，人體接受適宜的紫外線照射，有利于皮膚合成充足的維生素D，有助于維持人體鈣穩(wěn)態(tài)和促進骨骼健康[6]。另有研究發(fā)現(xiàn)，日照不足與維生素D缺乏以及骨量下降疾病(如佝僂病或骨質(zhì)疏松癥)的發(fā)病風險升高有關(guān)，年老者更是如此[7]。

目前針對于紫外線與骨代謝之間關(guān)聯(lián)的研究較少，且大部分研究缺乏對紫外光源、照射過程、輻照強度和照射劑量等方面的描述，參考價值較低。因而在前期研究工作的基礎(chǔ)上[8]，為進一步探究紫外線照射對維生素D合成和骨代謝的影響，本研究通過雙側(cè)卵巢摘除手術(shù)法建立骨質(zhì)疏松大鼠模型，觀察275 nm與310 nm紫外線照射對骨質(zhì)疏松大鼠骨代謝的影響，并比較兩種紫外線的作用，旨在為絕經(jīng)后婦女骨質(zhì)疏松癥防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 動物分組及處理

健康3月齡雌性SD(Sprague-Dawley)大鼠，清潔級，體質(zhì)量(300±10) g，共24只，由北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部實驗動物科學(xué)部提供，使用許可證號：SXYK(京)2011-0039。動物飼養(yǎng)環(huán)境溫度恒定[(20±2) ℃]，相對濕度40%～60%，通風良好。所有動物均單籠飼養(yǎng)于40 cm×25 cm×20 cm的透光動物籠中，動物自由飲水、攝食，飼料中的營養(yǎng)元素能滿足和維持大鼠正常生長發(fā)育。

本研究開始前已經(jīng)北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)倫理委員會動物倫理分會審查批準(LA2018235)。

1.1.1骨質(zhì)疏松大鼠模型的制備 適應(yīng)性飼養(yǎng)一周后，將24只大鼠隨機分為對照組、假手術(shù)組、275 nm紫外線照射組與310 nm紫外線照射組，每組6只。除對照組與假手術(shù)組外，其他兩組動物施行雙側(cè)卵巢摘除。假手術(shù)組大鼠僅從卵巢旁摘除少量脂肪組織，不切除卵巢。手術(shù)前對所有大鼠進行骨密度測定，隨后使用剃毛器剃去大鼠背部毛發(fā)，形成約3 cm×5 cm剃毛區(qū)，使用碘伏消毒剃毛區(qū)皮膚，用10%(體積分數(shù))水合氯醛腹腔注射麻醉。動物麻醉后在背部沿背中線方向做縱形切口，切開皮膚和肌肉組織，找到卵巢，結(jié)扎并切斷與之相連的子宮角，摘除卵巢，最后縫合背部肌肉及皮膚。24周后對所有大鼠進行活體骨密度檢測，以評價雙側(cè)卵巢摘除手術(shù)建立骨質(zhì)疏松大鼠模型的效果(圖1)。

① refers to no disposition; ② refers to sham operation (they were given the same back incision and a bit of par-ovarian fat were removed); ③ refers to bilateral ovariectomy; ④ refers to bone mineral density (BMD) detection.圖1 去卵巢骨質(zhì)疏松大鼠模型建立與紫外輻照實驗設(shè)計流程圖Figure 1 Schematic of ovariectomized osteoporotic rats modeling and ultraviolet (UV) irradiation

1.1.2紫外線照射 骨質(zhì)疏松大鼠模型建立成功后，對275 nm紫外線照射組與310 nm紫外線照射組大鼠施行紫外線照射處理；對照組與假手術(shù)組大鼠不做任何照射處理，繼續(xù)正常飼喂。275 nm紫外線照射組大鼠每日接受90 min 275 nm紫外線照射，輻照強度15 μW/cm2；310 nm紫外線照射組大鼠每日接受90 min 310 nm紫外線照射，輻照強度15 μW/cm2。本實驗輻照強度的設(shè)計依據(jù)是預(yù)實驗和課題組前期研究結(jié)果[8]，使用該輻照強度紫外線照射不會對大鼠造成明顯皮損如紅斑，同時長期照射可以觀察到大鼠骨質(zhì)狀況改善。為了確保紫外線輻照強度符合設(shè)計要求，每次照射前均使用紫外輻照計對照射區(qū)域進行輻照強度測試，測試在暗室中進行(圖2)，具體測試方法為測定動物籠底部5個點的輻照強度(圖2B)， 取平均值，即為動物在輻照處理中所接受的紫外輻照強度。照射過程(圖2A)中調(diào)整光源于動物籠正上方25 cm處時，所發(fā)射出的紫外線照度滿足實驗要求。籠頂使用不銹鋼鐵架防止動物在照射過程中逃逸，由于其可能阻隔紫外線，為排除這一誤差，輻照強度的測試均在有鐵架的情況下進行。照射過程中不限制大鼠在籠內(nèi)的自由活動。兩組大鼠紫外線照射總時長均為16周，照射期間每周均使用剃毛器剃去動物背部毛發(fā)，剃毛面積為6 cm×8 cm。

圖2 紫外輻照處理示意圖(A)和輻照強度測試示意圖(B)Figure 2 The sketch map of ultraviolet (UV) irradiation (A) and the sketch map of irradiation intensity detection (B); The irradiation intensity was average value calculated from five spots’ measurement in cage (①-⑤)

1.2 實驗儀器、試劑

本實驗所用紫外光源有波長為275 nm和310 nm兩種，由北京大學(xué)物理學(xué)院提供，光源光譜圖見圖3。測試輻照強度所用的紫外輻照計購自北京師范大學(xué)電光儀器廠。99%(體積分數(shù))水合氯醛購自薩恩學(xué)技術(shù)(上海)有限公司，在實驗室中用純水稀釋，自行配制10%(體積分數(shù))水合氯醛。動物骨密度測定使用Ultrafocus 100動物X射線成像儀(Faxitron公司，美國)，由北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院毒理系提供。

A, 275 nm UV lamp; B, 310 nm UV lamp.圖3 實驗所用紫外光源光譜圖Figure 3 Spectrum of ultraviolet (UV) lamps used in experiment

1.3 骨密度和生物標志物測定

骨密度測試共包括三個部分：(1)實驗開始動物分組后，對所有大鼠進行了全身骨密度(bone material density, BMD)測試，全身骨密度指大鼠在骨密度測量儀掃描下全身總體骨密度平均水平；(2)術(shù)后24周時再次對所有大鼠進行骨密度測試以評價骨質(zhì)疏松大鼠模型建立效果，測試部位包括頸椎、腰椎及雙側(cè)股骨(股骨近心端、股骨中段和股骨遠心端)， 最終股骨數(shù)據(jù)為雙側(cè)股骨測量值取均數(shù)；(3)照射16周后對所有大鼠進行骨密度測量，測試部位同樣包括頸椎、腰椎及雙側(cè)股骨(股骨近心端、股骨中段和股骨遠心端)。實驗結(jié)束處死動物，取腹主動脈血，3 000 r/min離心15 min，分離血清，保存于-80 ℃。使用酶聯(lián)免疫法測定血清中的血清Ⅰ型原膠原N-端前肽(procollagen typeⅠN-peptide, PINP)與骨鈣素(osteocalcin, OC)的含量，測定試劑盒購自中國武漢CUSABIO公司。使用電化學(xué)發(fā)光法測定血清25(OH)D的含量，測試儀器為羅氏COBAS e601。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

數(shù)據(jù)錄入及整理使用Excel，數(shù)據(jù)分析使用Stata 14.0軟件，計量資料以均數(shù)±標準差表示，同一時期各組間指標差異比較使用單因素方差分析(ANOVA)，兩兩比較采用Bonferronit檢驗；同組大鼠手術(shù)前后、照射前后指標比較使用配對t檢驗。P<0.05認為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 建立骨質(zhì)疏松大鼠模型

術(shù)前各組大鼠全身骨密度差異無統(tǒng)計學(xué)意義(圖4)，可認為術(shù)前各組大鼠全身骨密度平均水平相同(F=0.89，P=0.484)。雙側(cè)卵巢摘除手術(shù)24周后，各組大鼠全身骨密度平均水平出現(xiàn)差異(F=8.09，P<0.001)；與對照組相比，275 nm與310 nm紫外線照射組大鼠骨密度平均水平降低(P值分別為0.002，0.001)。同時對比每組大鼠術(shù)前、術(shù)后的骨密度平均水平，對照組與假手術(shù)組大鼠全身骨密度變化差異并無統(tǒng)計學(xué)意義(對照組t=-2.44，P=0.059；假手術(shù)組t=-1.00，P=0.364)，而275 nm紫外線照射組與310 nm紫外線照射組大鼠在手術(shù)24周后，骨密度平均水平明顯下降(275 nm紫外線照射組t=2.65，P=0.038；310 nm紫外線照射組t=2.90，P=0.034)，說明骨質(zhì)疏松大鼠模型制備成功。

2.2 紫外照射對骨質(zhì)疏松大鼠骨代謝的影響

2.2.1大鼠不同部位骨密度變化情況 大鼠卵巢摘除術(shù)24周后，275 nm紫外線照射組及310 nm紫外線照射組大鼠全身骨密度平均水平顯著低于對照組和假手術(shù)組(表1)。進一步比較照射前各組大鼠身體各部位骨密度平均水平，發(fā)現(xiàn)各組大鼠在頸椎與腰椎部位骨密度平均水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義(頸椎比較F=2.16，P=0.102；腰椎比較F=1.47，P=0.240)，但是在股骨近心端、股骨中段和股骨遠心端3個部位，手術(shù)組大鼠均低于對照組和假手術(shù)組。假手術(shù)組和對照組相比，各部位骨密度差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。紫外線照射16周后(表2)，再次對各組大鼠各部位骨密度平均水平進行比較，4組大鼠骨密度水平并不完全相同(F=3.64，P=0.027)， 兩兩比較發(fā)現(xiàn)，310 nm紫外線照射組大鼠骨密度平均水平高于275 nm紫外線照射組大鼠(P=0.027)；275 nm和310 nm紫外線照射組與對照組相比，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，275 nm和310 nm紫外線照射組大鼠照射后全身骨密度上升(t=-4.26，P=0.005；t=-8.22，P<0.001)。除此之外，4組大鼠腰椎及股骨遠心端骨密度平均水平也不完全相同，兩兩比較結(jié)果顯示，310 nm紫外線照射組大鼠腰椎骨密度高于對照組和假手術(shù)組(P值均小于0.001)；股骨遠心端骨密度平均水平高于對照組(P=0.022)。對同組大鼠同一部位照射前后骨密度平均水平進行對比，275 nm組大鼠在腰椎、股骨近心端、股骨中段和股骨遠心端的骨密度平均水平均有升高(配對檢驗結(jié)果依次為t=-6.39，P<0.001；t=-3.05，P=0.023；t=-2.50，P=0.047；t=-2.62，P=0.040)；310 nm紫外線照射組大鼠在紫外照射16周后，頸椎、腰椎、股骨近心端、股骨中段和股骨遠心端5個部位的骨密度平均水平均顯著增加(配對檢驗結(jié)果依次為t=-4.15，P=0.009；t=-2.65，P=0.045；t=-3.73，P=0.014；t=-3.27，P=0.022；t=-3.15，P=0.025)。進一步比較不同波長照射下大鼠骨密度的變化程度，可發(fā)現(xiàn)310 nm紫外線照射后大鼠骨密度上升程度更大，無論頸椎，腰椎還是股骨的骨密度都呈現(xiàn)更為顯著的改善。

a, P<0.05，compared with control group after operation；b, P<0.05，compared with sham operated group after operation.圖4 雙側(cè)卵巢摘除對大鼠全身骨密度的影響Figure 4 The effect of bilateral ovariectomy on rats’ bone mineral density of whole body

表1 紫外照射前不同處理組大鼠各部位骨密度比較Table 1 The comparison of BMD in different regions before UV irradiation /(mg/cm3)

表2 紫外照射后不同處理組大鼠各部位骨密度比較Table 2 The comparison of BMD in different regions after UV irradiation /(mg/cm3)

2.2.2血清25(OH)D、血清Ⅰ型原膠原N-端前肽和骨鈣素水平 經(jīng)過16周紫外線照射后，比較4組大鼠血清中骨代謝相關(guān)生物標志物含量(表3)， 275 nm紫外線照射組大鼠血清25(OH)D以及OC含量均高于對照組(P=0.002，P=0.022)和假手術(shù)組(P=0.001，P=0.015)； 310 nm紫外線照射組大鼠血清25(OH)D、OC以及PINP含量均高于對照組(P<0.001，P=0.022，P=0.007)與假手術(shù)組(P<0.001，P=0.015，P=0.005)。假手術(shù)組與對照組相比，大鼠血清25(OH)D、OC和PINP含量差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均大于0.05)。275 nm紫外線照射組與310 nm紫外線照射組相比，大鼠血清25(OH)D、PINP及OC水平差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P值分別為0.392、0.518、0.112)。

表3 紫外線照射后各組大鼠血清骨代謝相關(guān)生物標志物含量比較Table 3 The comparison of serum bone related biochemical indicators among different groups after ultraviolet (UV) irradiation

3 討論

3.1 骨質(zhì)疏松大鼠模型建立效果評價

骨質(zhì)疏松動物模型分為在體和離體兩種模型。離體模型指將骨骼、骨代謝相關(guān)細胞(成骨細胞、破骨細胞)分離出來，使用特殊的處理方法，達到擬研究的狀態(tài)或目的。在體模型制備指用物理、化學(xué)或生物的方法作用于動物，造成活體動物組織、器官或全身損害，并出現(xiàn)類似人體的疾病、代謝功能改變，這種造模方法主要包含手術(shù)造模、藥物去勢造模、失用模型、營養(yǎng)模型等。手術(shù)造模指切除動物雙側(cè)卵巢、睪丸或甲狀旁腺等，其中雙側(cè)卵巢摘除應(yīng)用較為廣泛，該法通過切除雌性動物雙側(cè)卵巢，降低雌二醇水平，使動物松質(zhì)骨骨丟失加快，骨量減少，骨強度下降，最終達到骨質(zhì)疏松的目的，上述特征類似女性正常絕經(jīng)時高轉(zhuǎn)換型骨質(zhì)疏松發(fā)生的骨丟失狀態(tài)[9]，因此該模型可用于絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松研究。SD大鼠的骨代謝、解剖與人類相似，卵巢切除后松質(zhì)骨骨丟失與人體相似，造模重復(fù)性好；同時SD大鼠來源豐富且價格低廉，易于飼養(yǎng)管理，所以SD大鼠常被用于建立骨質(zhì)疏松動物模型[10]。骨質(zhì)疏松動物模型的評價指標包括骨密度、骨組織形態(tài)學(xué)變化、骨生物力學(xué)指標等[11]。根據(jù)《原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥診療指南》(2017版)中對骨質(zhì)疏松診斷的推薦策略[12]，目前公認的骨質(zhì)疏松癥診斷標準是基于雙能X線吸收檢測法(dual energy X-ray absorptiometry, DXA)測量骨密度的結(jié)果，因此骨密度可準確反映活體動物骨質(zhì)狀況。

本課題組既往研究發(fā)現(xiàn)[8]，6月齡雌性SD大鼠在雙側(cè)卵巢摘除術(shù)后24周時，股骨部位骨密度顯著降低。由于6月齡SD雌鼠獲取較困難，所以本實驗應(yīng)用3月齡SD雌鼠。研究發(fā)現(xiàn)，3月齡SD雌鼠雙側(cè)卵巢摘除手術(shù)24周后，全身骨密度和股骨部位骨密度顯著下降，而對照組大鼠和假手術(shù)組大鼠骨密度變化不大，表明骨質(zhì)疏松模型制備成功。同時，除卵巢摘除外的其他手術(shù)過程中施加的處理或刺激對大鼠骨密度無影響。

3.2 紫外線照射對骨重塑的影響

骨組織通過不斷重塑來維持結(jié)構(gòu)完整，這個過程稱為骨重塑，骨重塑的過程主要包括骨吸收和骨形成。骨形成和骨吸收的速率統(tǒng)稱為骨轉(zhuǎn)換率，當骨形成(或骨吸收)速率升高時，骨代謝加快，骨轉(zhuǎn)換活躍。骨密度指單位體積(體積密度)或者是單位面積(面積密度)所含的骨量，可以直接反映骨質(zhì)狀況。

本實驗首先手術(shù)切除大鼠卵巢，使大鼠體內(nèi)雌二醇水平下降，此時大鼠體內(nèi)骨重塑失衡，骨吸收增強，骨形成雖代償性升高仍弱于骨吸收，骨量逐漸丟失，最終導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。對骨質(zhì)疏松大鼠分別使用275 nm和310 nm紫外線照射16周，照射結(jié)束時310 nm紫外線照射組大鼠全身骨密度平均水平顯著高于275 nm紫外線照射組，但兩組照射組與對照組及假手術(shù)組相比，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，表明紫外線照射有效促進骨形成。進一步對骨密度改變程度進行比較，275 nm紫外線照射組大鼠照射后全身骨密度平均水平提升了近30 mg/cm3，而310 nm紫外線照射組大鼠照射后全身骨密度平均水平提升了超過70 mg/cm3。照射結(jié)束時，310 nm紫外線照射組大鼠全身骨密度平均水平高于275 nm紫外線照射組(P<0.05)，而這兩組大鼠在照射前全身骨密度水平差異并無統(tǒng)計學(xué)意義，說明310 nm紫外線對骨形成促進作用更大，可以更大程度改善骨質(zhì)疏松大鼠骨質(zhì)狀況。

對照射前后腰椎及股骨部位骨密度進行比較，275 nm和310 nm紫外線照射組大鼠在接受紫外線照射后，腰椎及股骨部位骨密度均顯著升高，310 nm紫外線照射組大鼠骨密度增加幅度更大；除腰椎和股骨外，310 nm紫外線照射組大鼠頸椎部位的骨密度在照射后也顯著升高，而275 nm照射后骨質(zhì)疏松大鼠頸椎部骨密度未發(fā)生變化，表明310 nm紫外線的骨質(zhì)改善作用更大，不僅引起多部位骨質(zhì)狀況改善，且相同部位改善程度更大。

人體研究發(fā)現(xiàn)[13]，中老年女性骨量丟失的速率在身體各部的分布并不相同(三角區(qū)>腰椎>股骨頸>大轉(zhuǎn)子)，目前臨床上診斷骨質(zhì)疏松的常用方法是通過DXA檢測受試者腰椎前后位及股骨上端(股骨頸、Ward’s三角區(qū)和大轉(zhuǎn)子)的骨密度來反映骨質(zhì)狀況；流行病學(xué)研究顯示人體髖部、股骨頸的骨折發(fā)生率較高[14]，表明在人體各部，股骨、腰椎部骨轉(zhuǎn)換活躍，骨量易發(fā)生改變。本實驗結(jié)果與上述研究結(jié)果一致，卵巢摘除大鼠由于雌二醇水平急劇下降，鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)，所以機體首先增強股骨部位的骨吸收作用，以維持鈣穩(wěn)態(tài)，最終導(dǎo)致股骨部位骨量顯著降低；骨質(zhì)疏松大鼠經(jīng)過紫外照射后股骨部位骨形成增強，骨量上升，骨密度升高，表明股骨是SD大鼠骨轉(zhuǎn)換最活躍的部位，易受其他因素的影響出現(xiàn)骨密度改變。除此之外，骨質(zhì)疏松大鼠接受紫外線照射后腰椎部位骨密度顯著升高，表明腰椎也是SD大鼠骨轉(zhuǎn)換活躍部位。

3.3 不同處理組血清骨代謝標志物含量比較

骨組織在骨重塑過程中會產(chǎn)生許多代謝產(chǎn)物，同時也有許多調(diào)節(jié)骨代謝的內(nèi)分泌激素參與骨重塑，可被檢測的生化標志物以及與骨代謝相關(guān)激素統(tǒng)稱為骨代謝標志物。本實驗測定了大鼠血清中三種骨代謝標志物[25(OH)D、PINP和OC]。

25(OH)D是維生素D在人體內(nèi)的主要存在形式，血清25(OH)D含量可反映體內(nèi)維生素D水平[15]。維生素D具有調(diào)節(jié)鈣磷代謝的生理作用，缺乏可能導(dǎo)致骨質(zhì)疏松[16]。本實驗骨質(zhì)疏松大鼠接受紫外線照射后，血清25(OH)D水平顯著高于對照組大鼠，表明275 nm和310 nm均可促進大鼠皮膚合成維生素D。Holick[17]研究表明，不同波長下，維生素D合成速率不同，298 nm左右的中波紫外線作用下人體皮膚合成維生素D前體效率最高。但在本實驗中，照射結(jié)束時275 nm和310 nm紫外線照射組大鼠血清維生素D水平并無差異，這可能是由于人和大鼠之間存在種屬差異。Guo等[18]使用8周齡雌鼠進行中波紫外照射實驗，實驗組額外接受波峰315 nm的紫外光源進行照射，實驗第一階段照射12周，每日30 min，每次輻照強度為13～16 μW/cm2；第二階段調(diào)高紫外光源輻照強度至25～30 μW/cm2，每日30 min，連續(xù)照射4周。第一階段結(jié)束時，實驗組大鼠體內(nèi)25(OH)D水平?jīng)]有升高，但是第二階段結(jié)束時，大鼠血清25(OH)D有顯著提升。與Guo等[18]的實驗相比，本實驗使用310 nm紫外光源進行照射，每日照射90 min，輻照強度15 μW/cm2，照射結(jié)束時大鼠血清25(OH)D的水平均顯著高于對照組，這表明紫外線暴露劑量不足時可能無法促進皮膚維生素D合成。275 nm紫外線照射組與310 nm紫外線照射組大鼠骨密度增加幅度不一致，但血清25(OH)D含量無差別，這表明兩種紫外線一方面可有效促進維生素D合成，另一方面可能通過影響其他通路變化間接調(diào)節(jié)骨代謝，因此在本研究中不同組大鼠骨質(zhì)狀況改善情況有所不同。

PINP是位于起點膠原氨基端的短膠原樣因子，是Ⅰ型前膠原羧基端和氨基端伸展肽，是一種細胞外分解產(chǎn)物，能夠生成并分解出前膠原纖維[19]。血清PINP的含量主要反映骨形成狀態(tài)，當骨形成活躍時，血清PINP含量上升[20-22]，有研究表明紫外照射后大鼠血清PINP水平顯著上升[18]。OC是一種由成骨細胞產(chǎn)生的非膠原蛋白，參與基質(zhì)礦化和成骨細胞分化，主要反映骨形成狀態(tài)和成骨細胞活性[23]，血清OC含量上升提示骨形成活躍[24]。鄧琳等[25]發(fā)現(xiàn)，SD大鼠在雙側(cè)卵巢摘除術(shù)后3個月，其血清OC及PINP含量顯著低于對照組大鼠，說明骨質(zhì)疏松大鼠體內(nèi)OC及PINP含量降低。本實驗275 nm紫外線照射組大鼠血清OC含量高于對照組和假手術(shù)組，310 nm紫外線照射組大鼠血清OC和PINP水平高于對照組和假手術(shù)組，表明紫外線照射可升高大鼠血OC與PINP水平，兩個照射組大鼠體內(nèi)骨形成均很活躍。然而275 nm與310 nm紫外線照射組大鼠血清PINP和OC水平?jīng)]有差別(P>0.05)， 310 nm紫外線照射組大鼠骨質(zhì)狀況改善程度更大，一方面可能是由于兩組大鼠骨吸收狀態(tài)不同，另一方面可能由于310 nm紫外線照射組大鼠骨形成更為活躍，但是僅由PINP和OC不能充分反映骨形成狀態(tài)，后續(xù)研究中應(yīng)結(jié)合其他骨代謝標志物來深入了解骨重塑狀態(tài)。

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥在自然狀態(tài)下不能自愈[1]。Bokhari等[26]發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松SD大鼠不接受任何干預(yù)，16周后股骨骨密度顯著降低。上述研究均表明雙側(cè)卵巢摘除后的骨質(zhì)疏松SD大鼠在自然狀態(tài)即不接受任何干預(yù)措施的狀況下骨質(zhì)狀況不會發(fā)生好轉(zhuǎn)。本研究結(jié)果顯示骨質(zhì)疏松大鼠在接受紫外線照射后，骨密度水平顯著高于對照組大鼠，表明紫外線有顯著的骨質(zhì)改善作用。

本研究對大鼠多個部位的骨密度進行了測定，發(fā)現(xiàn)股骨和腰椎是大鼠體內(nèi)骨轉(zhuǎn)換較為活躍的兩個部位；相較于其他同類研究，本研究明確了光源參數(shù)、紫外線照射劑量和輻照處理過程等；國內(nèi)外有關(guān)紫外線照射對骨代謝影響的研究較少見，本研究結(jié)果可為相關(guān)領(lǐng)域的后續(xù)研究提供數(shù)據(jù)參考和科學(xué)依據(jù)。本研究照射實驗中缺乏平行對照(骨質(zhì)疏松未照射組)設(shè)計，需要在今后研究中進一步完善實驗設(shè)計。

綜上所述，275 nm和310 nm紫外線照射均能促進大鼠皮膚維生素D合成，并且均可以在一定程度上改善骨質(zhì)疏松大鼠的骨質(zhì)狀況，310 nm紫外線照射對大鼠骨質(zhì)狀況的改善作用更大。大鼠體內(nèi)股骨和腰椎部位骨轉(zhuǎn)換活躍，與人體研究結(jié)果一致，這提示應(yīng)更加關(guān)注股骨、腰椎部位的骨質(zhì)狀況，尤其在絕經(jīng)后婦女群體中，這將有助于盡早發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松，同時有針對性地預(yù)防骨折發(fā)生。由于人和大鼠存在種屬差異，且個體之間存在差異，因此建議后續(xù)臨床研究中照射劑量個體化。同時紫外線可能對眼和皮膚造成損傷，所以研究者還應(yīng)注意對受試者眼和暴露部位皮膚的防護。照射前應(yīng)進行必要的皮膚測試，同時在照射過程中密切觀察暴露部位皮膚狀況；使用有效防護措施保護除暴露皮膚外的其余部位，尤其注意眼和敏感部位防護。為了更加安全有效地使用紫外線造福人類，后續(xù)仍亟待大量研究進一步深入了解紫外線的生物學(xué)效應(yīng)。