研究背景骨质疏松症(osteoporosis,OP)是一种以低骨量、骨组织的微结构破坏为特征,导致骨骼脆性增加和易骨折的全身性疾病。据估计,目前全世界大约有2亿人患OP,其发病率已跃居各种常见病的第7位,我国罹患人口就达8400万以上。OP最主要的风险来自骨质疏松性骨折,以髋部骨折、脊柱骨折、桡骨远端骨折为多,其中髋部骨折因其致残率和死亡率高,危害最大。随着世界老年人口的不断增加,OP已成为一个世界范围的、日渐严重的、影响健康的重要问题。临床上常采用药物治疗抑制骨吸收或者促进骨形成,但药物大多存在副作用,因此,近年来,广大学者开始把目光放在具有无创、副作用小等特点的物理因子疗法。低于引起骨组织损伤的机械振动信号具有很强的成骨效应,它不仅可防止骨丢失,还可以改善骨结构和生物力学性能,是一种治疗骨质疏松的新型模式。复合振动仪防治OP相关研究由广东省自然资金资助,课题组拥有复合振动和复合振动仪知识产权,复合振动是在全身垂直振动的基础上复合一定平衡干扰振动而成。希翼在保留垂直振动成骨作用的同时,强化肌肉功能和平衡控制能力,通过对骨质量和平衡能力的改善以达到预防和治疗骨质疏松的作用。本课题组采用自行研制的复合振动仪已在细胞和动物层次上作了大量的基础研究,得到了较好的成骨效果。课题组早期研究工作得出的初步研究结果主要有:1、机械应变(vibration stresss,VS)加载过程中,成骨细胞(osteoblasts,OB)所受应力形式为流体剪切力;2、不同频率VS对OB周期、增殖能力、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性均有影响,获得VS促进OB增殖及分化的适宜频率为15～45Hz;3、VS激活电压依赖式L-钙道是OB膜电位去极化、细胞内Ca~2浓度升高的原因之一,细胞内Ca~2浓度及一氧化氮(nitric oxide,NO)活性升高可引起细胞功能增强,Ca~2及NO参与了OB早期的力学信号转导;4、一定的复合振动可以在更低强度下增加不同阶段卵巢切除大鼠骨密度(bonemineral density,BMD),改善骨微结构、提高骨强度;5复合振动在改善骨质量的同时还可在一定程度上预防或改善肌萎缩,维持或增强肌力,减轻或改善外周末梢神经功能退变,可能有助于改善或增强平衡能力。复合振动虽然在细胞和动物层次得到很好的成骨效果,但尚未在临床上应用,是否在临床也能得到较好的成骨作用以及对人体骨代谢的影响如何,这些均需要进一步研究。破骨细胞(osteoclasts)活动所降解的骨基质成分的片段和分泌的产物,以及成骨细胞形成新骨所释放的代谢产物进入血液和尿中,构成了反映破骨细胞活性的骨吸收指标和反映成骨细胞活性的骨形成指标,这两种指标统称为骨转换生化指标(biochemical markers of bone turnover)或骨代谢生化指标(biochemical markers of bone metabolism)。常见的骨形成生化指标有ALP、骨特异性碱性磷酸酶(bone isoenzyme alkaline phosphatase,BALP)、骨钙素(osteocalcin,OC)、Ⅰ型前胶原N-末端前肽(aminoterminal propeptide of typeⅠprocollagen,PINP)、Ⅰ型前胶原C-末端前肽(carboxyterminal propeptide of typeⅠprocollagen,PICP)等等,常见骨吸收生化指标有抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistance acid phosphatase,TRAP)、吡啶啉(pyridinoline,PYD)、脱氧吡啶啉(deoxypyridinoline,DPD)、羟脯氨酸(hydroxyproline,HOP)、羟赖氨酸糖甙(hydroxylysine glycoside,HOLG)、Ⅰ型胶原N-末端交联顶端肽(typeⅠcollagencross-linked N-telopeptide,NTX)、Ⅰ型胶原C-末端交联顶端肽(typeⅠcollagencross-linked C-telopeptide,CTX)。随着科学技术的迅速发展,新的骨转换生化指标不断被发现,最近新发现的骨代谢生化指标,包括骨保护素(osteoprotegerin,OPG)、瘦素(leptin)和胰岛素生长因子-1(insulin-like growth factors-1,IGF-1)等。血清ALP是由骨、肝、肠胎盘和肾等的同工酶组成的。在正常生理条件下,成人的骨源性ALP(BALP)与肝源性ALP之比大约为1:1。与骨代谢有关的BALP主要由成骨细胞分泌,占总ALP的50%,其半衰期为1～2d,最不耐热,56℃25 min就全部失活。血清总ALP和BALP是最早发现并用于评价骨形成和骨转化的指标。OC亦称γ-羧基谷氨酸蛋白,是由成熟的成骨细胞合成、分泌的非胶原蛋白,其生理功能与骨转换有关。骨钙素的半衰期为15～70 min,由肾脏清除。OC水平存在昼夜节律变化,早晨到中午下降,随后逐渐升高,午夜后出现高峰,峰值与谷值之差为10%～30%。TRAP是酸性磷酸酶6种同功酶(0～5型)中的一种,血清中的TRAP主要来源于破骨细胞,破骨细胞活性增强时,其分泌TRAP增多,通过检测TRAP水平即可反映破骨细胞活性,了解骨吸收情况。骨的生长、更新和钙、磷代谢密切关系,血浆钙、磷之间处于相当恒定状态,成人二者的乘积,即钙磷乘积(calcium-phosphorus product,[Ca]×[P])为30～40 mg~2/dl~2。当([Ca]×[P])＞40 mg~2/dl~2,则钙和磷以骨盐形式沉积于骨组织;若([Ca]×[P])＜35 mg~2/dl~2则妨碍骨的钙化,甚至可使骨盐溶解,影响成骨作用。目的:1.观察复合振动仪治疗OP对骨代谢的影响;2.初步探讨复合振动仪防治OP的机制;方法:1.在养老院招募符合条件的骨质疏松志愿者。1.1纳入标准:参照WHO的诊断标准,选取BMD低于年轻成人BMD峰值2.5个标准差(standard deviation,SD),同时伴有或者不伴有骨质疏松症临床症状,精神状态好,行动灵活方便并可以坚持完成整个试验的志愿者。1.2排除标准:1.2.1药物控制下,血压高于160/110 mmHg或收缩压小于90 mmHg;1.2.2有心脑血管病、癫痫或肾结石;1.2.3血栓或过去6个月有血栓史;1.2.4体内有植入物或者心脏支架;1.2.5腰椎间盘突出或滑脱、腰椎神经管狭窄或压迫;1.2.6各种手术未愈;1.2.7关节外伤、骨折、肌肉拉伤未愈;1.2.8体弱多病、严重平衡障碍或眩晕;1.2.9患有痛风、类风湿、糖尿病血糖控制欠佳,或其他严重影响骨代谢的疾病;1.2.10近一个月内曾服用过治疗骨质疏松药物或其他影响骨代谢药物者;1.2.11复合振动训练时,如志愿者出现明显不适将停止试验。2.将符合条件入选的70例OP志愿者随机分成复合振动组(whole bodycompound vibration training group,WBCV)35例和对照组(controlgroup,CON)35例,WBCV和CON在年龄、身高、体重、体重指数及骨密度无显著性差异(p＞0.05)。3.WBCV采用自行研制的复合振动仪进行全身振动治疗,振动频率45～55Hz,振动强度0.5～0.8g,1次/隔天,30分钟/次,连续6个月,CON不进行任何干预,维持原有的生活规律未作任何治疗。4.于试验开始前3天、试验后第1个月、第3个月和第6个月分别采集上午7:00～9:00时间段的空腹血标本,静置后低温离心分离血清,分别检测WBCV和CON的ALP、OC、TRAP、血钙和血磷,并计算出[Ca]×[P]。5.统计学处理采用SPSS13.0统计软件包。数据以均数±标准差((?)±s)表示。WBCV和CON分组的基本情况、WBCV和CON两组间不同时间点骨代谢指标的比较均采用独立样本t检验(Independent-Sanples T Test)分析,WBCV和CON两组间以及每组不同时间点骨代谢指标比较采用单个重复测量因素的方差分析(Repeated Measures),P=0.05。结果:1.WBCV在治疗期间有一位志愿者在治疗30天后因内科疾病住院放弃治疗。2.ALP:第3个月,P为0.003;第6个月,P为0.686。早期呈上升的趋势,到第3个月形成一个峰值,然后呈下降趋势。3.OC:第3个月,P为0.768;第6个月,P为0.618。无明显变化趋势。4.TRAP:第3个月,P为0.817;第6个月,P为0.855。无明显变化趋势。5.[Ca]×[P]:第3个月,P为0.077;第6个月,P为0.001。呈不断上升的趋势。结论:1.本试验中志愿者未出现明显不良反应,提示所使用的复合振动参数安全性可靠。2.复合振动早期可促进骨组织钙化。3.复合振动可促进钙和磷以骨盐形式沉积于骨组织。4.连续治疗可能使人体产生耐受,降低复合振动的治疗效应,采取短时、间断的加载方式可能更有利于促进复合振动的成骨效果。5.振动所致BMD的增加可能不是振动干预抑制了骨吸收,可能是振动干预扭转了骨钙负平衡形成了正性平衡,振动对BMD的正性作用也可能是局部作用的结果。