航天中的失重环境导致航天员出现持续的骨丧失和负钙平衡现象,称为失重性骨丧失。失重性骨丧失是人类长期太空停留和探索其它星球的主要障碍之一,主要表现为骨量丢失、骨骼脱矿、骨密度降低、和骨生物力学性能下降。模拟失重导致的骨质疏松症(OP)是一种以骨量减少、骨组织微细结构受损、骨脆性增加,易发生骨折为特征的疾病。但运动作为干预骨发育的一种积极手段,已被学术界所重视。体育运动作为一种既经济又方便的增进健康的手段,逐渐引起人们的重视。运动具有促进骨量增加,维持骨量或减少骨量流失的作用,所以积极参加体育锻炼,可以促进骨的健康发育。有关研究表明,进行合理的体育运动可以促进骨发育,使骨密度、骨结构和生物力学性能也得到改善。本研究目的在于了解跑台运动模式对大鼠骨代谢的作用及其机制,并与游泳运动模式相比较,分析两种运动模式对骨代谢影响的差异,通过模拟宇航员失重后康复训练,对大鼠骨骼细微结构变化进行定量研究,分析其原因,从而为宇航员康复训练提供合理的理论依据和工作思路。实验目的:1、建立理想的大鼠尾吊模拟失重模型,研究模拟失重模型对骨密度及骨代谢的内在调控机制的影响。尾部悬吊方法是目前研究骨质疏松症较好的实验模型。所以建立和选择适当的动物模型来研究骨质疏松的发病机理,同时寻找有效的防治方法。2、研究不同形式运动负荷运动对模拟失重后大鼠骨密度、骨形态计量学、骨生物力学等方面作用效果间的差异,同时为运动干预手段的选择以及运动处方的制订等提供理论依据。3、探讨跑台运动模式与游泳运动模式对大鼠骨密度的影响。4、探讨跑台运动模式与游泳运动模式对骨形态计量学的影响。5、探讨跑台运动模式与游泳运动模式对大鼠骨生物力学的影响。实验方法:1、将雄性SD大鼠随机分为5组:安静对照组,模拟失重组,模拟失重+自由恢复组,模拟失重+游泳组,模拟失重+跑台组,每组8只。2、建立动物模型尾吊装置。用医用胶布将大鼠尾巴从根部缠紧至尾部,并由恢复组,模拟失重+游泳组,模拟失重+跑台组,每组8只。2、建立动物模型尾吊装置。用医用胶布将大鼠尾巴从根部缠紧至尾部,并用可旋转钥匙扣连接,防止尾巴扭缠坏死:随着大鼠身长不断生长,要不断调解尾吊高度。3、观测尾吊模型大鼠的反应,观察运动期间大鼠活动、饮食、体重变化、皮毛尾部色泽。4、大鼠骨形态计量学指标的测量:游标卡尺测量股骨和胫骨的长度、厚度和宽度。5、大鼠骨密度的测量:用HOLOGIC Discover A骨密度仪扫描检测大鼠股骨骨量、骨密度。6、大鼠骨生物力学指标测量:用NSTRONG-8874-J9785万能材料实验机测量骨生物力学。实验结果:1、基本情况观察:大鼠在悬吊期间进食自如,无剧烈反应,但体重较安静对照组轻,具有显著性差异;运动期间,大鼠体重均有增长趋势,跑台运动组较游泳组和自由恢复组重,并且具有显著性差异。2、悬吊后大鼠股骨和腰椎骨密度要低于安静组,有显著差异;悬吊组腰椎生物力学指标与安静组相比也明显降低。3、跑台运动组大鼠股骨长度明显高于自由恢复组,具有显著性差异。其余各指标与安静组相比无显著性差异。4、跑台运动组以及游泳运动组大鼠股骨和胫骨的骨密度要明显高于安静组,具有显著性差异。5、跑台运动组大鼠胫骨、腰椎生物力学指标明显优于对照组;游泳运动组腰椎生物力学指标明显优于对照组,胫骨生物力学指标也有上升。实验结论:1、本实验成功建立了大鼠模拟失重模型,研究了不同形式运动对大鼠骨代谢的作用,为进一步研究运动对失重后机体恢复提供了较好的理论基础。2、悬吊模型可以使大鼠骨密度、骨形态计量学、骨生物力学等性能降低。3、四周的游泳训练对模拟失重大鼠股骨和腰椎骨密度和生物力学指标有明显影响,对股骨及胫骨形态学指标没有明显影响。4、四周的跑台训练对模拟失重大鼠股骨和腰椎骨密度、生物力学指标以及股骨组织形态计量学指标的股骨长度都有明显的影响。5、不同形式的运动对于骨代谢的作用有明显的部位差异。跑台运动效果基本要优于游泳训练组,但是在腰椎骨密度上,游泳训练显得更合理、更优越。6、运动能有效促进模拟失重后大鼠骨骼生长,增加机体骨密度,提高骨形态计量学、骨生物力学指标,为进一步研究预防和治疗失重性骨质疏松等症状提供理论支持。