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第一部分 不同干预措施对废用性骨质疏松预防的实验和临床研究 废用性骨质疏松(DOP，Disuse Osteoporosis；or IOP，Immobilization Osteoporosis)是由于机械应力对骨的作用减少导致的局部或者全身骨量丢失和骨质量的降低。负重和运动对骨骼的生长、再建和骨量的维持是一种机械性刺激，较低或者完全丧失这种刺激对骨的作用，将诱导加速破骨细胞介导的骨吸收，并抑制成骨细胞介导的骨形成，从而导致骨丢失。这种废用性骨质疏松随着时间的变化而进展，而且在病理性骨折出现之前很少有进展的外在表现。治疗性卧床、脊髓损伤后截瘫或下肢轻瘫、由于中风导致的偏瘫或轻偏瘫、采用石膏治疗骨折和创伤所导致的局部制动以及失重都可导致废用性骨质疏松。其中，以肢体制动和长期卧床这两个原因最为常见。由于IOP的临床发生率非常高，不仅给患者带来巨大的身心痛苦，而且给社会带来沉重的经济负担。 一、IOP动物模型的建立及鉴定：A型肉毒毒素(BTXA，Botulinum toxin A)可作用于周围运动神经末梢、神经—肌肉接头即突触处，抑制突触前膜释放神经介质—乙酰胆碱，从而引起肌肉松弛性麻痹。利用这一特点，我们尝试通过对实验大鼠的股四头肌注射一定剂量的BTXA，使其股四头肌的乙酰胆碱受到抑制，导致单侧肢体的股四头肌麻痹，从而制造出单侧肢体废用的动物模型。观察1—3个月后，利用生物化学、生物力学、骨形态计量学和骨密度测量等方法对造模效果进行检测。与对照组比较，实验组股骨干重下降10.7％—18％，灰重下降14.9％—21.3％；股骨最大载荷、能量吸收、弹性模量和极限强度下降12.2％—44.7％；骨静态参数：骨第四军医大学博士学位论文体积(BV/TV%)下降19%一30.4%，骨小梁厚度(Tb.Th)下降1 5.9%一23.8%，骨小梁数量(Tb.N)下降17.2%一25.7%，骨小梁分离度(Tb.Sp)升高25.5%一34%;而动态参数:骨矿沉积率(MAR)则降低24.1%一30.1%(P<0.05)。废用股骨的骨密度(BMD)分别降低11.1%和15.5%。以上指标的变化，表明股四头肌注射BTXA的方法可成功地建立符合骨量改变和生物力学性能改变要求的废用性骨质疏松大鼠模型。该模型组大鼠左右两侧股骨相比较，废用肢体的骨密度、骨矿含量和股骨力学性能均低于非废用肢体，二者间存在显著性差异(P<0.05);非废用侧肢体各项指标与正常对照组之间无统计学差别。此外，腰椎椎体各项指标也与正常组间没有差别。以上结果提示，本组实验大鼠单侧肢体废用并不导致正常肢体和脊柱的骨质疏松和力学性能的降低，这与大鼠脊柱仍具有正常活动功能有关。 二、口服依磷对废用性骨质疏松的预防作用:通过上述方法建立的动物模型随机分为实验组和对照组，实验组动物喂服二磷酸盐，对照组喂服生理盐水;正常动物口服生理盐水作为正常对照组。采用形态计量学、骨密度、血生化指标及生物力学测量等手段，观察依磷对大鼠废用性骨质疏松的预防作用。结果显示:与对照组比较，实验组股骨干重和灰重增高13.1%一19.4%;股骨颈BMD值增高16.7%一21.9%;股骨的弹性模量增加14.1%一20.9%;最大载荷、极限强度和能量吸收增加48.5%一97.2%;骨的静态参数:BV/TV%、Tb.Th和Tb.N均显著升高27.3%一49.9%;Tb.Sp显著降低26.2%一30.7%;·骨矿沉积率(MAR)增加52.7%一53.8%。统计学结果表明早期应用依麟可通过抑制破骨细胞介导的骨吸收来预防单侧肢体废用后的骨质疏松的发生。 三、脉冲电磁场对废用性骨质疏松的预防作用:通过上述方法建立的动物模型随机分为实验组和对照组，实验组早期给予不同剂量的脉冲电磁场(PEMFs)治疗，对照组不给予脉冲电磁场治疗，第四军医大学博士学位论文实验组动物实验结果同时与正常动物进行对比分析。结果显示:实验组股骨BMD、股骨灰重和干重、股骨的力学性能指标及骨小梁的静态和动态参数均与对照组有显著性差异(P<0.05)，而与正常动物无差别。结果表明:在一定的电磁强度范围内，电磁治疗可以作为一种有效手段预防单侧肢体废用后可能出现的骨质疏松。 四、中药强肾健骨冲剂对废用性骨质疏松的预防作用:通过上述方法建立的动物模型随机分为实验组和对照组，实验组早期喂服不同剂量的强肾健骨冲剂，对照组与正常动物组均口服生理盐水。结果显示，与对照组相比，实验组股骨干重和灰重增加，骨密度显著升高，最大载荷、弹性模量和极限强度等力学性能均显著增加，骨小梁分离度下降;但实验组以上结果与正常动物之间统计学分析无显著差异。以上实验结果表明中药制剂不仅仅对原发性骨质疏松有效，还可能通过多种途径和作用方式来达到早期预防废用性骨质疏松的效果。 五、PEMFS和依磷对废用性骨质疏松的临床预防作用:将临床骨折患者分为三组，根据干预手段的不同分为PEMF治疗组、依磷治疗组和非治疗组，分别于伤后1周、3月和6月对各组患者进行骨密度的检测和血液的生化指标的检测。与伤后1周时比较，伤后3个月及伤后6个月非治疗组腰椎BMD和股骨颈BMD均下降，腰椎分别下降了13.5%和15.2%，股骨颈下降了15.8%和19.7%。与非治疗组t匕较，PEMFs组和依磷组的腰椎BMD增加了1 1 .3%一2