持续与间歇1-7天振动对抗悬吊大鼠骨质疏松的实验研究

论文摘要

导言：国内人口老龄化日趋严重,骨质疏松症已成为严重困扰老年人群并危害到老年人身体健康的常见疾病。一直以来骨质疏松的病因和治疗方式都是众多专家学者的研究对象,目前,防治骨质疏松的主要手段还是以药物为主,但长期药物治疗会产生许多副作用,例如消化及泌尿系统的结石等。因此,本文研究了一种非侵入式、非药物的防治骨质疏松的手段：将高频低载振动(32～37Hz,0.2g)垂直作用于骨骼系统,同时为避免骨细胞对振动产生的刺激疲劳而采用间歇式振动,并通过动物实验进行验证,来为临床应用提供理论依据。方法：实验动物采用3月龄健康雄性Wistar大鼠,随机分为如下7组：基础组、尾吊对照组、尾吊并持续振动组、尾吊并间歇振动1天组、尾吊并间歇振动3天组、尾吊并间歇振动5天组、尾吊并间歇振动7天组,每组7只,留11只备用。除基础组外,其余6组均进行尾部无创悬吊,悬吊一周后开始实验(振动频率35Hz,加速度0.3g,每天振动15分钟),每周测量体重一次,实验8周后麻醉抽血处死,处死前一天对全部大鼠进行神经电图检测。处死后立即取其双侧后肢骨,分离除净骨上的附着肌肉以及结缔组织,对后肢骨进行生物力学实验和形态计量学检测。结果与结论：(一)大鼠体重变化：为避免大鼠悬吊过程中隐睾症所导致的雄激素降低而形成的骨质疏松,在大鼠悬吊的过程中定期将大鼠睾丸从腹腔中挤出,虽然大鼠本身的个体性差异较大,每组的大鼠体重不同,但是悬吊各组大鼠的体重增长曲线以及基础组大鼠大体重增长曲线非常接近,最大程度上保证实验的准确性,满足悬吊时间长而应激程度低的实验要求。(二)坐骨神经电图：为期8周的大鼠振动实验后,悬吊各组的坐骨神经潜速率均较基础组有所下降,其中悬吊对照组下降1.16m/s,持续振动组下降2.1m/s,振动间歇1、3、5、7天组分别下降1.15 m/s、1.8 m/s、1.64 m/s、1.29 ms。但是根据Norris的理论,悬吊各组较基础组速度的下降值均介于0～3m/s,均属轻度延迟,所以8周的振动对坐骨神经的影响很小。但是对于周期更长的振动是否会对周围神经产生影响仍需进一步研究,而振动在临床上的应用也需更多的实验研究来提供依据。(三)三点弯曲实验：①悬吊对照组大鼠胫骨的破坏载荷较基础组有明显的降低,骨质疏松现象严重。振动各组较对照组的破坏载荷均有所提高,其中间歇振动7天组胫骨的破坏载荷提高最多,其次为间歇1天组与间歇3天组,而持续振动组与间歇5天组的效果相对不明显。②悬吊对照组的破坏挠度明显低于基础组,并低于悬吊振动组,即对照组骨的韧性最弱,骨质疏松现象最为严重。悬吊振动各组的情况有明显改善,其中间歇振动7天组的破坏挠度最高,对骨质疏松的改善效果最好,其次为间歇振动1天组与间歇振动3天组,然后为持续振动组,效果较不明显的是间歇振动5天组。③悬吊对照组的弹性模量与基础组的弹性模量差别很大,骨质量下降严重,呈现明显的骨质疏松。间歇振动7天组的骨弹性模量较对照组提高最多,间歇振动1天组比7天组稍低,其次为间歇5天组,而间歇振动3天的效果最不明显,持续振动组比间歇3天组稍好一些。(四)形态计量学观测：在荧光双标记上：各组大鼠股骨荧光面积与荧光间距的比较我们可以清楚地看到悬吊各组较基础组的骨生长明显缓慢很多,而且悬吊组只有少部分的骨小梁生长较正常,因此可判断悬吊各组已发生骨质疏松现象。振动各组骨的生长速率、骨矿化沉积率均高于悬吊对照组,骨质疏松现象得到极大女观,并且间歇振动的效果要比持续振动的效果更加明显,其中尤以间歇振动7(?)组的效果最为突出,其次为间歇振动1天组与间歇振动3天组,而间歇振动5天组的情况则稍差。从染色切片来看：悬吊对照组的面积百分比明显低于基础组,而振动各组则好于悬吊对照组,其中间歇振动7天组的骨小梁面积百分比最大,即骨小梁恢复情况最好；悬吊对照组的骨小梁分离度非常大,骨质疏松现象严重,振动组的分离度虽然比基础组大,但是相比对照组已有明显改善,振动可以提高骨小梁的面积百分比,使骨小梁分离度减小并促进骨小梁厚度的增加,改善骨的整体与微观结构。振动的周期对优化效果很关键,间歇振动7天组的大鼠骨骼静态检测效果最好,起到了良好的对抗骨质疏松结果,然后依次为间歇1天、3天与5天组,而持续振动组的效果仍然低于间歇振动各组。综上所诉,对于3月龄健康雄性Wistar大鼠,高频低载振动(32～37Hz,0.2g)可以有效对抗其尾吊导致的废用性骨质疏松；而在间歇振动各组中,间歇7天组的效果最好。

论文目录

• 前言
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 骨
• 1.1.1 骨的组成
• 1.1.2 骨组织细胞
• 1.1.3 骨的功能与形态
• 1.2 骨的功能适应性
• 第二章 振动与骨质疏松
• 2.1 骨质疏松
• 2.1.1 骨质疏松的定义和临床表现
• 2.1.2 骨质疏松的分类和危害
• 2.1.3 骨质疏松的病因和治疗
• 2.1.4 骨质疏松研究常用的建模方法
• 2.2 雄激素与男性骨质疏松
• 2.2.1 雄激素对男性骨代谢作用
• 2.2.2 雄激素与男性骨质疏松
• 2.3 振动对抗骨质疏松
• 2.3.1 应力的成骨效应
• 2.3.2 持续与间歇振动
• 2.3.3 振动的影响
• 2.3.4 振动频率的选取
• 2.4 国内骨质疏松概况
• 第三章 动物实验
• 3.1 实验模型的建立
• 3.1.1 大鼠尾吊模型
• 3.1.2 动物分组
• 3.2 实验准备
• 3.3 振动实验
• 3.4 处死与取材
• 第四章 数据分析与结论
• 4.1 大鼠体重
• 4.2 大鼠坐骨神经电图
• 4.3 大鼠左侧胫骨的三点弯曲实验
• 4.4 骨组织形态计量学观察
• 第五章 实验结论与展望
• 5.1 实验结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢