研究背景进行空间人体实验是以航天员作为被试者进行实验。这种人体实验不仅代价昂贵、实验条件严格受限,如被试者少、实验条件不宜控制、测量方法受限等。限于航天人体实验的局限性,大多数航天医学的基础研究都在实验室中进行,研究对象均为动物。本研究采用诱发性骨质疏松动物模型(Induced Osteoporosis Animal Models),该动物模型是指使用物理的、化学的和生物的致病因素作用于动物,造成动物组织、器官或全身一定的损害,出现某些类似人类疾病时的功能、代谢障碍或形态结构方面的病变,为近代生物医学研究所常用,特别是药物筛选研究工作所首选。失重是物体只表现为质量而不表现为重量的特殊力学环境——微重力(Microgravity),微重力是指航天器在引力场中飞行时,受到的非引力的力一般都很小,产生的加速度也很小。这种非引力加速度通常只有地面重力加速度的万分之一或更小,其大小通常定义为10-6～10-4g。为了与正常的重力对比,就把这种微加速度现象叫做“微重力”,微重力越小,失重越完全。总之,失重状态只是理想状态,微重力才是实际情况。判断物体是否失重一个最重要的标志是,物体内部各部分、各质点之间没有相互作用力,即没有拉、压、剪切等任何应力。而引起骨质疏松的重要机制之一就是在失重状态下,动物模型或人体各质点之间没有相互作用,即无应力刺激而引起废用性骨质疏松。骨质疏松(Osteoporosis, OP)是一种以骨量减少,骨微结构破坏,从而导致骨的脆性增加和易于发生骨折为特征的疾病。本研究的主要目的是通对模拟失重大鼠给予雷奈酸锶(Strontium Ranelate, SR)干预,从骨密度和骨超微结构等不同角度观察SR对模拟失重大鼠骨组织形态学的影响,为今后该药的临床试验提供实验依据。宇航员在太空飞行期间由于失重会引起机体一系列的生理改变,其中骨代谢异常是对人体危害较为严重的并发症之一。而宇航员飞行期间发生的骨代谢异常主要表现为废用性骨质疏松。失重导致的骨质稀少主要表现为骨量丢失、骨骼脱矿、密度降低、骨力学性能的下降、粪钙和尿钙排出量增加、血钙升高、出现负钙平衡。一般临床上的骨质疏松症是由内分泌紊乱所致,在群体中呈年龄依赖性分布,而失重导致的骨骼结构功能变化则是由于重力环境变化引起的。失重性骨质疏松的机制主要有机械载荷减少：骨骼发育与运动密切相关,机械力因素能刺激骨生长,维持骨强度和骨量,制动导致骨吸收相对活跃；骨的压电效应减弱：压电电位改变是骨代谢局部调节的始动因素,制动后,压电位降低,成骨细胞活性受到抑制,骨量丢失增加；体液转移：尾吊时,大鼠体液发生转移,骨内膜血管和骨膜淋巴管系统跨压改变,流体切变应力改变,扩血管物质增多,作用于破骨和成骨细胞,破坏平衡,致骨丢失。骨质疏松的治疗包括非药物治疗和药物治疗,非药物治疗包括改善营养状况、加强运动、纠正不良生活习惯等。传统上,抗骨质疏松的主要药物有骨矿化类药物、骨吸收抑制剂、骨形成促进剂等几大类,这些药物在治疗废用骨质疏松取得一定的疗效,但是这些药物仅从单方面机制治疗骨质疏松,主要机制是抑制骨吸收或者促进骨形成。雷奈酸锶是一种新型的抗骨质疏松药物,具有抑制骨吸收和促进骨形成双重作用的药理作用。废用性骨质疏松的形成机制既有骨吸收增强,也有骨形成减弱。可见,雷奈酸锶可能更适合于失重性骨质疏松症的治疗。有鉴于此,本研究选择了雷奈酸锶作为治疗失重性骨质疏松的药物。本研究的目的是通过给予模拟失重大鼠雷奈酸锶药物干预,观察治疗的效果,从而评价雷奈酸锶在抗失重性骨质疏松的治疗效果,为进一步的人体实验提供实验依据。目的：通对建立模拟失重雄性大鼠骨质疏松模型,建模成功之后给予雷奈酸锶(Strontium Ranelate, SR)药物干预,观察对照组和治疗组大鼠的血生化指标、骨密度、骨含量、骨面积和骨超微结构等的变化,评价SR对模拟失重雄性大鼠骨质疏松的防治作用,为今后该药的临床应用提供实验依据。方法：3月龄SPF级雄性SD大鼠27只,随机平均分为3组：A组为非尾吊自由活动对照组；B组为尾吊模拟失重组；C组为尾吊模拟失重并予雷奈酸锶(600mg/kg/d)灌胃组,A组和B组灌等量生理盐水。每天灌胃1次,每4天称重1次,按重量调整给药剂量。3组大鼠均单笼喂养,自由进食和饮用纯净水,实验期为28 d。实验期满后各组大鼠用3%戊巴比妥钠(50mg/kg)腹腔麻醉,左心室放血处死,取抗凝血3 ml,室温下放置1 h后,离心(3000r/min,10min)分离血清。血清及时送检,检测血清钙(Calcium, Ca)、磷(Phosphorus, P)及碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase, ALP)。取大鼠右侧股骨,剔除干净周围软组织,测量股骨骨密度、骨矿盐含量及骨面积。在股骨颈处横断锯断股骨,取股骨颈段,经固定、冲洗、脱水、干燥后给予真空喷金,在扫描电镜下观察股骨颈骨小梁的分布、数量、厚度及胶原的排列、断裂等情况。统计学方法：所有数据采用均数±标准差(x±SD)表示,用SPSS 13.0统计软件进行统计分析,两独立样本组间比较采用t检验,多组均数比较采用单方向方差分析(One-way ANOVA),方差齐性剂量资料采用LSD多重检验,P<0.05作为有差异有统计学意义的检验标准。结果：(1)大鼠一般生长情况整个实验期间大鼠活动自如,毛发浓密有光泽。实验第4天B组和C组大鼠体质量较实验前下降(P<0.01),此后3组大鼠体质量增长基本保持稳定,组间差异无统计学意义(P>0.05)。实验期满后,B、C组大鼠的体质量较A组有所降低,但差异无统计学意义(P>0.05)。(2)骨代谢生化指标测定结果悬吊28 d后,B组大鼠血清碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase, ALP)含量显著高于A组(P<0.05)；C组大鼠血清ALP含量显著低于B组(P<0.05),各组间钙、磷含量差异无统计学意义(P>0.05)。A组和C组之间差异无统计学意义(P>0.05)。(3)大鼠右侧股骨骨密度(Bone Mineral Density, BMD)、骨矿盐含量(Bone Mineral Content, BMC)及骨面积(Bone Area, BA)测定结果B组大鼠股骨BMD、BMC显著低于A组(P<0.05)；而C组BMD、BMC显著高于B组(P<0.05)。A组与C组BMD、BMC差异无统计学意义(P>0.05)。三组大鼠BA值之间差异无统计学意义(P>0.05)(4)扫描电镜结果三组大鼠低倍镜观察比较：A组大鼠股骨颈骨小梁数目较多,骨小梁厚度正常,分布均一,形成立体的网状结构；B组大鼠骨髓腔扩大、骨小梁数目明显减少,小梁间距离增大,吸收孔大小不一,形状各异,骨小梁变细,厚薄不均,一些骨小梁形成盲端游离于骨髓腔中,其立体网状结构受到破坏；C组大鼠股骨颈骨骨小梁数目较B组增多,骨小梁厚度有所增加,总体上分布较为均一,基本上形成立体的网状结构。三组大鼠高倍镜下观察比较：A组大鼠骨小梁表面胶原纤维走向清晰,排列紧密、整齐,纤维之间有斜向纤维；B组骨髓腔扩大,骨小梁表面凹凸不平,立体网状结构完全破坏,骨小梁表面的胶原纤维排列杂乱,结构变得松散,可见到骨吸收现象,即被破坏的骨胶原失去正常结构,其中有的区域胶原已消失,变成形状、深浅不一的骨吸收陷窝,其形状多为圆形或椭圆形,较浅。在更高倍数观察下可见B组大鼠微骨折；C组大鼠骨纤维走向基本清晰,排列整齐,有序,C组与A组对照,经过治疗后,骨胶原纤维排列走向基本清晰,未见骨吸收和微骨折现象。结论：(1)通过尾吊法建立的雄性大鼠废用性骨质疏松动物模型,骨丢失明显,骨量减少；骨微结构被破坏,骨质量降低；说明尾吊模拟失重大鼠骨质疏松模型成功建立。(2)雷奈酸锶能够改善模拟失重骨质疏松大鼠的骨密度、骨矿盐含量。(3)雷奈酸锶能够改善模拟失重骨质疏松大鼠股骨的骨超微结构,增加股骨颈骨小梁的数量和厚度,改善胶原的排列。