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研究背景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(10-6～10-9g)。在失重飞行引起的一系列人体生理系统变化中,骨代谢的调节失衡是影响宇航员健康的主要问题。其他生理系统的变化在航天飞行中会达到一种新的平衡状态,返回地面后,经过一段时间可以很快恢复。但骨钙的丢失却持续发展,引起失重性骨质疏松。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。已证实失重性骨质疏松的骨丢失主要是由于骨形成的减少而不是骨吸收的增加。目前航天中采用的各种对抗措施未能起到理想的效果,因此预防失重性骨丢失的研究已成为国内外航天医学领域的重点和热点课题。1,25-二羟维生素D3（1,25-dihydroxyvitamin D3,1,25-D）是生物活性最高的维生素D形式,能够增加肠钙吸收,维持正常钙平衡,促进骨胶原和骨基质蛋白的合成,最终促进骨形成,改善骨的质与量。研究证实尾吊模拟失重大鼠经补充外源性1,25-D后骨丢失减少,但鲜见有相关骨超微结构形态学的研究报道。为更直观的进一步证明1,25-D可降低模拟失重大鼠骨丢失,本研究主要从骨显微形态学和骨生物力学两方面进行探讨。目的运用骨密度、骨显微形态学和骨生物力学手段来综合评价1,25-D对尾吊模拟失重大鼠骨质疏松的防治作用。材料和方法在成功建模实验的基础上,将36只3月龄SPF级雄性SD大鼠适应性喂养1周后,随机等分为4组:A组为自由活动组,B组为尾吊模拟失重组,C组和D组大鼠在尾吊模拟失重基础上分别给予1a-D（0.05μg/kg·d）和1,25-D皮下注射（0.05μg/kg·d）,4周后根据实验需要留取血标本作Ca、ALP、BGP和TRAP检测并处死实验动物。取双侧股骨及第4、5腰椎（L4、L5）。右侧股骨用于骨密度测定和三点弯曲试验（行骨密度测定后）,左侧股骨远端松质骨用于扫描电镜观察,L4、L5分别进行压缩试验和凹入试验。统计方法所有数据采用均数±标准差（（?）±SD）表示,SPSS 10.0统计软件分析,A组和B组各项指标采用组间两独立样本t检验,判断制模是否成功。治疗组间比较采用单因素方差分析（one-way ANOVA）,组问差异用SNK法,P＜0.05作为有显著性差异的检验标准。结果1、尾吊模拟失重大鼠骨质疏松模型的建立:A组（自由活动）和B组（尾吊4周）间大鼠体质量无显著性差异（t=1.404,P=0.191）;B组大鼠血清骨形成标志物ALP、BGP较A组降低（t=2.712,P=0.022;t=3.878,P=0.003）,血清Ca较A组升高（t=4.191,P=0.002）,血清骨吸收标志物TRAP两组无显著性差异（t=1.969,P=0.077）;右侧股骨BMD较A组降低（t=4.774,P=0.001）;左侧股骨和L5的最大载荷、刚度较A组降低（t=8.031,P=0.000;t=0.327,P=0.000;t=4.774,P=0.003;t=4.289,P=0.002）。表明已建立了尾吊模拟失重大鼠骨质疏松模型。2、1,25-D对尾吊模拟失重大鼠骨质疏松模型的作用:（1）股骨骨密度测定:四组大鼠间股骨BMD有差异（F=29.140,P=0.000）,B组低于A组（P=0.000）;D组高于B组（P=0.000）,与A组比较无显著性差异（P=0.070）;C组较B组有增高趋势但无显著性差异（P=0.077）。（2）股骨扫描电镜观察:A组大鼠股骨远端松质骨丰富,骨小梁壁厚且均匀,具有光整的表面及弧度,小梁间隙较小,相互连接成密集的立体网状结构,游离末端少见;高倍镜下观察骨小梁表面静止骨面多,吸收骨面少,骨胶原纤维走向清晰,排列紧密、整齐。B组较A组大鼠骨髓腔扩大,骨小梁变细,数量减少,排列稀疏,小梁间距离增宽,部分骨小梁丧失其光整的表面及弧度,变得凹凸不平或明显下陷,多数骨小梁断裂形成盲端游离于骨髓腔中,立体网状结构完全破坏;高倍镜下见骨胶原纤维排列杂乱、结构松散,被破坏的骨胶原纤维失去正常结构,有的区域胶原纤维消失,变成形状、深浅不一的骨吸收陷窝,部分骨小梁呈虫蚀样改变。另外骨小梁存在较多的微骨折和明显断裂。C组大鼠骨小梁立体网状结构破坏程度较B组减轻;高倍镜下骨胶原纤维较B组排列整齐、有序,骨小梁残存的游离末端和微骨折常见。D组大鼠骨小梁数目较B、C两组增多,变细、变薄的骨小梁较B、C两组减少,立体空间网状结构尚在;高倍镜下见骨小梁表面静止骨面增多,骨胶原纤维排列多成束状,取向较规整,排列较紧密,束状纤维丝之间有细丝作斜性连接,较B、C两组光滑、走向清晰。未见明显骨吸收陷窝和微骨折存在。（3）骨生物力学测定:主要反映松质骨力学特性的腰椎凹入试验及压缩试验的最大载荷和刚度,四组大鼠间均有差异（F=10.958,11.075,13.531,15.251;P=0.000）。B组大鼠最大载荷和刚度均较A组降低（P=0.000）;D组大鼠最大载荷和刚度较B组增加（P=0.005,0.003,0.002,0.001）,但低于A组（P=0.029,0.044,0.046,0.041）;C组与B组比较各指标有升高趋势但无显著性差异（P=0.299,0.252,0.714,0.537）。主要反映皮质骨力学特性的股骨三点弯曲试验中,四组大鼠间弹性载荷、最大载荷、刚度、最大挠度均有差异（F=12.707,55.841,11.076,8.277;P=0.000）。B组大鼠股骨弹性载荷、最大载荷、刚度、最大挠度均低于A组（P=0.000）;D组大鼠股骨弹性载荷、最大载荷、刚度、最大挠度高于B组（P=0.001,0.000,0.003,0.007）,但低于A组（P=0.045,0.026,0.046,0.047）;C组与B组比较各指标有升高趋势但无显著性差异（P=0.218,0.108,0.256,0.405）。结论1、尾吊模拟失重后大鼠骨形成降低,骨吸收未见明显变化,骨密度和骨生物力学强度下降,骨量减少,骨质量降低,表明已建立了尾吊模拟失重大鼠骨质疏松模型。2、1a-D对提高模拟失重大鼠的骨密度,改善骨超微结构和骨强度,延缓失重性骨丢失有一定作用,但效果不显著。3、1,25-D能够防治模拟失重大鼠骨质疏松的骨丢失,促进骨形成,增加骨量,改善骨超微结构,提高骨强度。效果显著。