前言

豚鼠是啮齿目豚鼠科的成员。它们最初由秘鲁的安第斯印第安人驯化，作为食物来源和献给印加诸神的祭品。

它是一种啮齿类哺乳动物，原产于安第斯地区的哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁和玻利维亚，自古以来，豚鼠就被安第斯地区的人作为食物来食用。

豚鼠肉蛋白质含量高，脂肪含量低。另一方面，从 16 世纪开始，豚鼠作为宠物、用于展览，或者作为实验动物在世界范围内越来越受欢迎。

豚鼠通常用于医学研究，包括流行病学研究和制药工业发展。

经研究发现，豚鼠的身体无法合成维生素，不能在饮食中获得足够的维生素c，所以豚鼠易患骨质疏松症。

而骨质疏松症是一种导致严重骨密度损失和骨成分改变的疾病。

对此，专家特意挑选豚鼠的肱骨和股骨作为形态计量学和结构研究中常用的两种长骨，在这两类骨头当中，有机物提供了骨骼干重的 30-40%，而无机物提供了 60-70% 。

有机物的主要成分是蛋白质，而无机物大部分是由钙和磷组成，并以钙羟基磷灰石晶体的形式存在。

此外，在这两种骨骼结构中还存在镁、钠、钾、氟化物和软骨内成骨。

软骨内成骨的生长也是一个复杂的过程，它生长在所有的哺乳动物骨骼当中。

虽然它们的骨生长板都遵循相同的基本顺序，但是骨骼发育速度可能会有所不同。

这可能与病理状况或损伤有关，也可能与物种，性别，骨骼甚至正常发育过程中同一骨骼两端的差异有关。

此外，雌性在哺乳期和怀孕期间骨骼中的钙含量可能会减少。

虽然雌性豚鼠在6-10周的时间就可繁衍后代，在 8-12 个月时可达到成年豚鼠的体重。

但是1年后，由于股骨继续生长，导致局部骨厚度发生了变化。

面对骨厚度的变化，骨矿物质密度评估的骨量损失将是骨骼脆弱的主要危险因素。骨骼脆弱很容易出现骨折的风险，所以要评估骨质量。

而影响骨质量的因素包括骨量分布、骨小梁微结构、重塑活动、遗传、体型、年龄、环境因素以及骨矿物质和基质组织特征的变化。

面对实验动物骨骼的研究，专家将会用形态计量学，x 射线荧光(XRF)和骨孔隙表面积对骨做出分析。

形态计量学是一个研究领域，它通过使用距离、宽度、角度和各种统计方法的比率来检查某些点之间的差异。

x 射线荧光(XRF)是一种用于测定各种物质的化学成分的分析技术。

这些物质可以是固体、液体、粉末、过滤或其他形式。XRF 分析在制药和保健研究中也非常有益。

“表面积”一词指的是固体的内表面，包括小孔隙的表面，而不是它的外表面。

表面积的计算方法多种多样。气体吸附技术是表面积测定分析、单点法和多点法中最常用的技术。

尽管对实验动物骨骼进行了大量的宏观和微观研究，这是首次揭示了青春期前、青春期-成年期、青年期和老年期骨骼的物理和化学特征，以及性别是否对此影响。

此外，众所周知，生物在发育成熟前后会发生激素以及由此产生的化学变化，这对身体发育有影响。这种影响是通过对股骨骨骼结构的物理和化学反射的针对性检查揭示出来的。

在这项研究中，旨在揭示雄性和雌性豚鼠在身体发育时期(青春期前、青春期至成年期)和之后(青壮年和老年期)骨骼结构的物理和化学特征。

材料和方法

在目前的研究中，使用了来自TR农业部Elazig兽医控制研究所的40只豚鼠（20只雄性，20只雌性）。所有动物实验均经Firat大学动物实验地方伦理委员会决定的批准，并按照机构指南进行。

根据年龄时期的报告对豚鼠进行分组，分别为青春期前，青春期-成年期，青年和老年期。

第一组使用动物的平均体重：雄性282克，雌性246克;第二组：雄性668克，雌性512克;第三组：雄性1117克，雌性832克;第四组：雄性1128克，雌性855克。

然后在Firat大学实验研究中心实施安乐死后，然后对它们进行解剖和浸渍。

将所有组股骨分开，并使用数字卡尺收集公制测量值。然后将每组的骨头压碎并在研磨机中磨成粉末。

股骨的公制测量如下：股骨的最大长度（GL）从股骨大转子的最末端到远端股骨髁的最末端，股骨的长度从股骨头的近端到股骨远端股骨髁末端(GLC)、股骨头与大粗隆末端之间的股骨近端宽度(BP)，以及内侧髁内侧与外侧髁外侧之间的股骨远端宽度(BD)和骨干宽度(SD) 。股骨测量点如图 1 所示。

图1

股骨尾视图。

对于XRF分析，使用PANALYTICAL 品牌AXIOS型号XRF设备在直径70 μm的区域进行扫描和绘图。

通过研磨使样品均匀，以通过松散粉末方法进行评估。将其填充到4微米聚酯薄膜涂层样品杯中，并在2.4kwXRF设备中使用Omnian半定量分析程序进行读取。

紧接着开始测定XRF中元素的百分比浓度。

对于BET分析，采用MICROMERITICS品牌GEMINI VII SURFACE AREA AND 孔隙率模型 BET 设备。

对于表面表征分析，从样品中取出0.2 g，并在测量前用氮气在150°C下脱气24 h。脱气处理后，根据BET公式绘制吸附-解吸等温线，在液氮环境中测量P/Po值，在77 K下完成表面积分析。

在研究结束时，使用IBM SPSS Statistics V22.0 软件包程序对收集的数据进行统计分析。

采用 Shapiro-Wilk 检验确定连续数据是否满足正态分布假设。如果假设是在各组的两两比较中提供的，对于在比较中发现显著的病例，则进行 Bonferroni, Scheffe和Tamhane 检验以确定组内方差是否同质。

在有多个组变量的情况下， 使用双向方差分析对连续测量进行总体比较。在所有测试中，统计显著性设置为 0.05 。

结果

指标结果

表1显示了豚鼠股骨的形态测量结果。

在审查这些数据时，发现雄性豚鼠在其他三类中的数值高于雌性，但第二组雌性豚鼠的数值要比雄性高。

雌性豚鼠在整个青春期（第2组）比雄性生长得更快，并在第一个成熟期（第3组）完成发育。

另一方面，骨骼发育在整个青春期都较为缓慢，而在成年期的第一个时期发育相当快。

表 1. 豚鼠股骨形态测量平均值。

组间（GL、SD、BP和BD参数）、性别间（BP参数）以及组间和性别（BP和BD参数）的p值均具有统计学意义（p <0.001）。

XRF 结果

雄性磷率前三组的数据呈上升趋势，在第四组中，磷率开始下降。

而雌性磷率从第一组到第四组持续上升。

在这四个类别中，雄性和雌性都具有相似的值。

而Ca水平上升到第三组，雄性的P水平上升，并在第三组中达到峰值，在第四组中下降。

与p一样，雌性从第一组逐渐上升到第四组。除第三组外，雌性的Ca值高于雄性。

在第三组中，雄性的Ca水平迅速增加。Ca水平上升到第三组，雄性的P水平上升，在第三组中达到峰值，在第四组中下降。

与p一样，雌性从第一组逐渐上升到第四组。

虽然雄性 k 水平的发现在所有四组中都相似，但成年组(第 3组和第 4组)的雌性发病率比例高于前两组。

在第一组中，Fe、Zn和Sr元素在两性中的值最高。在所有四组中，雌性的Zn含量都高于雄性。

Ca/P 比值最高的是雄性第三组和雌性第四组(表 2)。

表 2. 豚鼠股骨平均元素浓度百分比。

因此，我们可以知道Cl、K、Ca、Ni、Zn 元素组间差异极显著(p < 0.001)，Fe元素组间差异极显著(p < 0.005)。

Mg、Si、P、Cl、K、Ca、Ni、Zn、Sr 元素在性别间差异有显著统计学意义(P < 0.001)，而 Fe元素在性别间差异有显著统计学意义(P < 0.005)。

Mg、Si、P、Cl、K、Ca、Ni、Zn、Sr 元素在豚鼠股骨中组间、 性别间具有极显著统计学意义(P < 0.001)， Fe 元素在组间、性别间都具有显著统计学意义(P < 0.005)。

Ca/P 比值在性别之间、组与性别之间具有显著的统计学意义(P < 0.001)。

BET结果

图 2 描述了雄性和雌性豚鼠和股骨以及年龄组在-2390°C（1 K）下用表面积和孔径仪（Micromeritics-Gemini VII 03 V196.77）测量的氮气吸附-解吸等温线，

表 3 描述了由它们自动确定的孔隙性质。

表 3. 雄性和雌性豚鼠股骨的孔隙特性。

表 3 显示了豚鼠股骨根据甜菜表面积和孔隙特征的分类。

虽然前两组于的β表面积大后两组，但后两组的孔径更大。

虽然雌性豚鼠的表面积大于雄性豚鼠，并且在第二组中观察到最高值，但在第一组的雄性豚鼠中观察到最高值。

前3组雌雄豚鼠孔隙度类型相似。此外，在第四组雌性豚鼠中仅检测到少量大孔。

讨论

本研究的结果为不同年龄组和性别的豚鼠股骨的形态计量学、XRF 和 BET 特性提供了有价值的见解。

对实验动物的骨骼进行了大量研究，然而关于骨骼在青春期和成人期的物理和化学变化并没有什么太大的发现。

在研究过程中，虽然在前两组中观察到了大表面积，但在第三组和第四组（成体组）中观察到其中出现了具有增强吸附能力的高级介孔。

综上所述，研究了豚鼠青春期前、青春期-成年期、成年青年期和老年期骨结构的理化变化特征，以及性别对这种变化的影响。

股骨是骨骼中最长的骨头，也作为示例骨骼进行了检查。为了比较研究结果，应对其他实验动物和骨骼类型进行类似的研究，以确认研究结果。

该研究首次进行，以青春期和成年期为基础，观察了这些时期的物理和化学变化。

总体而言，这项研究为不同年龄组和性别的豚鼠股骨的形态测量、XRF 和 BET 特性提供了有价值的见解。

这些发现有助于了解骨骼的生长和发育，以及不同的元素和结构特性如何有助于骨骼强度和健康。

因此，这可以为未来与年龄相关的骨结构变化的研究和药物开发的研究提供参考。