文 | 伍月浮禄
编辑 | 伍月浮禄
«——【·前言·】——»
为了了解野兔股骨的发育变化，本研究旨在检查大腿骨在整个生长和成熟过程中的机械特性、矿化和一般几何特性。
该研究涉及分析幼年和成年野兔股骨的强度、刚度、骨矿物质密度和结构。该研究还试图建立野兔自然栖息地的骨骼特性和生态功能之间的联系。
出于多种原因，了解野兔股骨在生长和成熟过程中的变化至关重要，因为它为了解衰老对野兔的影响提供了宝贵的见解，揭示了它们的适应性和生存策略。
«——【·简单总结·】——»
兔形目动物，包括野兔、家兔和鼠兔，是草食性动物，以其卓越的奔跑能力而闻名。股骨是人体最大、最坚固的骨骼，在支撑体重和促进运动方面发挥着至关重要的作用。
本研究旨在探讨野兔股骨发育过程中性别依赖性结构和功能的变化，以及衰老对股骨结构和功能的影响。评估了各种机械性能，包括刚度和强度，以及密度和形态。
该研究对从波兰卢布林地区狩猎区收集的n = 24 只野兔进行，并分为四组：年轻雌性、成年雌性、年轻雄性和成年雄性。采用双能X射线骨密度仪测量骨矿物质含量和骨矿物质密度，并进行三点弯曲试验评估力学性能。
研究结果揭示了骨骼特性与年龄相关的差异，与年轻男性相比，成年男性的 BMC 和 BMD 有所增加。股骨中段骨干的几何特性，例如皮质指数和横截面积，在成熟过程中保持相对不变。
在力学性能方面，年轻男性的股骨比年轻女性的股骨表现出更高的弹性功，而成年男性的股骨比成年女性的股骨表现出更高的弹性功和断裂功。
与年轻女性相比，成年女性的股骨硬度更高。这些结果为我们了解野兔股骨的发育和衰老提供了见解，并有助于我们理解骨骼机械特性、肌肉骨骼系统和野外衰老之间的关系。这些知识可以为圈养畜牧业实践提供信息，并增强我们对兔类动物生态功能的更广泛理解。
«——【·简介·】——»
兔形目动物，如野兔、家兔或鼠兔，是主要的草食动物，在野外的食草动物中发挥着关键作用。它们的骨骼解剖结构一直是先前研究中感兴趣的领域，特别是了解骨骼解剖结构与它们的性能和生态功能的关系。
兔类动物以其高速能力而闻名，野兔是最快的陆地哺乳动物之一，奔跑速度可达 80 公里/小时。
这种非凡的奔跑能力归因于其肌肉骨骼系统的各种适应，包括长而有力的后肢、细长的跖骨和独特的肌肉排列，这些肌肉排列能够实现有效的推进、机动性和跳跃作为一种躲避策略，这种针对跑步的特殊适应被称为粗略性。
股骨是体内最大、最强的骨骼，在支撑体重和促进运动方面发挥着至关重要的作用。野兔的股骨因其独特的快速运动和跳跃适应性而备受关注，其特点是骨骼结构更细长，最大弯曲强度降低。
野兔股骨的发育变化很可能是这些动物对快速奔跑和跳跃的特殊适应的一部分，在动物的生长和成熟过程中可能会进一步发生变化。
骨骼的机械特性对于它们在动物体内的功能至关重要，包括它们的组成、结构和几何形状，这决定了它们抵抗力和变形的能力。
年龄也是一个可以显著影响骨骼机械性能的关键因素。随着野兔年龄的增长，会发生各种生理变化，影响其骨骼的形态和结构。野兔骨骼机械性能、形态和密度测量的特定年龄和性别依赖性变化在很大程度上仍未得到探索。
生命的幼年阶段给许多物种带来了重大挑战。一旦获得独立，未成熟的动物就必须承担与成年动物相似的基本生存任务，尽管它们的体型较小。
由于青少年尚未达到生殖成熟，我们可以预期存在强大的选择压力，有利于补偿这些发育限制的机制。这些机制使个体能够克服个体发育限制并最终达到生殖成年期。
在这项研究中，我们的目标是研究野兔在个体发育过程中股骨的结构和功能变化，包括雄性和雌性。我们假设幼年野兔的后肢骨骼具有特定的机械特性，使它们能够获得与成年动物相当的性能。
为了检验这一假设，我们评估了各种参数，包括形态、密度、刚度、强度和弹性等机械性能。
这项研究的结果不仅揭示了成熟如何影响野兔股骨结构，而且还提供了对骨机械性能变化的见解。
«——【·材料和方法·】——»
1. 研究领域的特征
这项研究的研究材料包括欧洲棕兔的股骨，这是在波兰发现的唯一一种野兔。股骨是通过在卢布林地区西部狩猎获得的，该地区以波兰野兔最集中的地区之一而闻名。
该地区的动物每年都会遭到扑杀。狩猎区位于奥波莱卢布林省镇附近。该地区的特点是森林覆盖率相对较低，不超过25%。该地区还有大量荒地、小型树木繁茂的飞地和森林复合体。
2. 研究材料
研究材料由 2020 年 12 月狩猎季节期间射杀的野兔尸体组成，符合波兰狩猎法的规定。用于测试的骨骼样本是从死亡动物身上获取的，无需获得伦理委员会的同意。
由于 2020 年实施的 COVID-19 限制，根据气候与环境部长 2020 年 12 月 15 日的决定 ，这些动物被个体猎人射杀。所有野兔在射击后立即使用数字秤称重，精度为0.1公斤。
评估每只动物的性别和年龄。通过观察第二性征来确定性别。使用依赖于前肢尺骨上软骨骨骺的存在或萎缩的方法来评估年龄，并另外使用晶状体重量法进行验证。
幼崽是指与狩猎季节同年出生的幼崽，幼兔是指同年三月到八月之间出生的兔子。成年野兔是指上一年或更早出生的野兔，该物种个体的典型生存期不超过3年。符合年龄和性别标准的第一批个体被用于研究，确保随机抽样。
仔细解剖后，用剪刀和手术刀清除双腿股骨上的任何粘附组织，然后测量长度和重量。骨骼被分为四组：年轻女性、成年女性、年轻男性和成年男性，每组包含n个= 6 只动物。
根据对左股骨进行的测量，相对骨重量和 Seedor 指数, 进行了计算。接下来，用浸有0.9%生理盐水的纱布将骨头单独包裹。然后将这些准备好的骨头放入单独的自封袋中。
将骨头储存在-20°C的冰箱中，并保留用于以后的骨密度分析和机械测试。左股骨被指定用于密度分析，而右股骨被指定用于三点弯曲测试和中骨干几何形状的测量。测量前，将骨头在 4°C 冰箱中解冻过夜。
3. DXA 测量
骨矿物质密度和骨矿物质含量使用双能X射线吸收法在密度计上测量。在扫描过程之前，按照制造商的说明使用密度计专用模型对设备进行校准。
以“小动物”模式进行扫描，在扫描过程中，骨头被放置在密度计制造商提供的专为“小动物”扫描而设计的特殊垫上。没有使用额外的物体来模拟骨骼周围的软组织。
BMD 和 BMC 测量值是使用操作员定义的覆盖整个骨骼的感兴趣区域从收集的数据中获得的。所有测量均由同一人完成。
4. 骨骼分析
为了评估中骨干骨的机械性能，使用万能试验机进行了三点弯曲试验。测试以10毫米/分钟的恒定加载速率进行，直至骨折，记录载荷-挠度曲线以确定股骨的力学性能：屈服力、屈服挠度、弹性功和弹性体中的刚度变形区域，以及断裂力、断裂挠度和骨折时的断裂功。
测试后，使用金刚石带锯在骨干中点切割骨头。使用数字卡尺测量中骨干横截面的外部和内部横向直径和前后直径，以确定中骨干几何参数：平均相对壁厚、皮质指数、横截面积和截面惯性矩。
使用先前确定的股骨机械性能和计算的中骨干几何参数，确定了股骨材料性能：屈服应变、屈服应力、断裂应变和断裂应力。
5. 统计分析
平均值和标准误差用于表达所有结果。通过 W Shapiro-Wilk 正态性检验评估变量的正态分布；对于正态分布的数据，采用单向方差分析和计划比较。
按年龄和性别对各组进行比较。这种统计方法可以对所选组之间差异的显着性进行相当可靠的估计，同时最大限度地减少α水平的增加。
如果数据不呈正态分布，则进行 Kruskal-Wallis 检验。总体差异在p时报告为显着< 0.05，当p值 < 0.1时注意到趋势。
«——【·结果·】——»
1. 骨骼属性
仅在年轻和成年男性之间发现体重差异。各组之间在骨重量、骨长度或 Seedor 指数方面没有发现显著差异。与年轻男性相比，成年男性的 RBW 显著较低，而成年女性之间的差异处于趋势水平。
年轻和成年雄性之间的 BMD 和 BMC 也存在显着差异，老年动物的骨矿化水平较高。雌性股骨的 BMC 也观察到显着性趋势，表明成年动物的骨矿化程度更高。
2. 几何特性
在股骨中干横截面直径中观察到的唯一显着差异是两个年龄匹配组中性别之间的前后内径，其中女性股骨的前后内径值更大年轻女性和男性的股骨横截面积呈显着趋势，而成年女性的股骨显示出更大的 CSA 值。从年轻到成年的成熟并不影响股骨中段骨干的平均相对壁厚、皮质指数或转动惯量。
3. 机械性能
各组之间的屈服力或断裂力没有显着差异。弹性功存在显着的性别依赖性差异，无论动物年龄如何，雄性股骨比雌性表现出更高的弹性功。
男性股骨之间的弹性功也存在显著差异，年轻人的股骨比成年人的股骨表现出更高的弹性功。在年轻和成年女性之间观察到股骨硬度的显著差异，成人股骨表现出更高的刚度。在男性中，这种差异是在趋势水平上观察到的。
在成年女性和成年男性之间以及男性之间观察到股骨断裂功的差异，其中成年男性的股骨表现出较低的断裂功值。
«——【·讨论·】——»
许多研究表明，各种体型的哺乳动物在快速运动时，其长骨都表现出相似的压力。大多数这些研究都集中在稳定运动，尽管有些研究研究了跳跃。
在动物的生长和成熟过程中，其解剖尺寸和生理参数以不同的速率增加。假设动物的骨骼具有几何相似性，即它们的长度与直径成正比，那么人们普遍认为，作用在骨骼上的峰值应力应该随着动物体型的增大而增大。
这是因为骨骼的强度或其承受压应力的能力与其横截面积成正比，而作用在骨骼上的力则与体重的某些倍数成正比。这些力的增加速度快于骨骼抵抗它们的能力。
鼠兔、兔子和长耳大野兔表现出显著的形态差异，主要与粗略程度的变化有关。一般来说，鼠兔的粗略程度最低，而长耳大野兔和野兔的粗略程度最高，兔子介于两者之间，在运动适应方面处于中间位置。
兔类动物不同的奔跑能力源于其独特的生态位。鼠兔通常居住在提供自然隐蔽的洞穴或岩石斜坡中。它们依靠在避难所之间的短距离跳跃运动来躲避掠食者。另一方面，野兔和长耳大野兔主要栖息在草原和沙漠等开放环境中。
它们依靠速度和耐力来逃避捕食。兔子与鼠兔类似，利用敏捷性和快速动作，迅速穿过林地覆盖物以遮挡捕食者的视线。这些独特的运动适应反映了每个兔形目物种为应对各自的栖息地和捕食者压力而采取的具体策略。
«——【·结论·】——»
野兔股骨独特的形态和机械特性以及其他适应性使它们的运动方式高度专业化。尽管其骨骼的矿化度较低，但未成熟的野兔表现出独特的形态和生物力学特征，导致其四肢长骨的机械性能通常与成年同种兔的机械性能相当。
这些适应性使它们能够有效地产生和传递力，存储和释放弹性能，并最终实现快速加速。在脆弱的幼年阶段躲避捕食者的能力显著提高了它们的生存率。
«——【·参考文献·】——»
【1】丹扎克，《野兔骨盆肢体的功能专业化》，哥伦比亚大学出版社，2015年。
【2】乌尼克里斯南，《基于身体测量的欧洲野兔年龄测定》，牛津大学出版社，2010年。
【3】齐若夫斯基，《哺乳动物的描述——陆生哺乳动物的两肢和运动》，耶鲁大学出版社，2012年。