体外冲击波对骨质疏松性骨折的预防作用及其机制研究

骨质疏松症的主要并发症- - 病理性骨折危害极大，其病理性骨折好发于髋部、椎体以及桡骨远端。因此针对其骨折关键好发部位，探索一种改善局部骨质量、预防局部病理性骨折的方法是非常必要的。近年来体外冲击波（ESW）因具有较强成骨作用而被应用于骨折、骨不连的临床治疗，取得理想疗效。我们前期实验利用ESW局部促成骨作用，率先将其引入骨质疏松治疗领域，结果表明ESW具有明显促进成骨作用。本研究拟采用我们改良的兔骨质疏松模型，通过骨密度、显微CT、生物力学检测等方法，进一步明确ESW预防骨质疏松性骨折的作用；并通过检测和分析ESW对RAS-MAPK信号通路活化，对Cbfαl、BMP-2、TGF-β1等相关促成骨因子的表达，对骨髓基质干细胞向成骨细胞分化的促进作用，及其对骨质疏松指标的影响，探索ESW在骨质疏松情况下发挥促成骨作用的分子机制。

骨质疏松症的主要并发症——病理性骨折危害极大，其病理性骨折好发于髋部、椎体以及桡骨远端。因此针对其骨折关键好发部位，探索一种改善局部骨质量、预防局部病理性骨折的方法是非常必要的。近年来体外冲击波（ESW）因具有较强成骨作用而被应用于骨折、骨不连的临床治疗，取得理想疗效。该课题利用ESW局部促成骨作用，通过合理实验设计，将其作用于骨质疏松治疗领域。. 我们通过去势联合甲泼尼龙注射的方法，成功改良了兔骨质疏松模型，研究发现，去势联合甲泼尼龙1mg/kg/day，10周后兔椎体松质骨骨质密度、空间结构参数显著降低，导致力学强度明显下降。表明这种方法较单纯去势造模耗时短、效果更明确。同时发现股骨髁部骨密度显著下降。在所建立的骨质疏松兔模型的基础上，针对骨质疏松是由于骨形成与骨吸收平衡被打破而导致的特点，利用体外冲击波，选取两种能量流密度作用于骨质疏松兔股骨髁部，观察体外冲击波治疗骨质疏松的局部作用。结果证明体外冲击波作用后2个月局部松质骨出现大量新生骨形成，6个月后骨密度检测、microCT分析和生物力学分析表明股骨髁部松质骨的“骨量”、“骨质”和骨强度均得到明显增强，降低了其骨折风险。. 抽取骨质疏松兔股骨近端的BMSC进行体外培养，将BMSC经ESW处理后，描绘细胞生长曲线，并检测碱性磷酸酶（ALP）、I型胶原和骨钙素（OPG）等成骨细胞表面标志的表达情况，检测细胞外钙结节生成情况。结果显示ESW的总能量，即能量流密度和脉冲次数的乘积是评价ESW对细胞作用的一个更好的参数，合适剂量ESW可以促进骨质疏松兔骨髓基质干细胞向成骨细胞分化。明确了ESW对骨质疏松性BMSC的促增殖及向成骨分化的诱导作用。. 对ESW处理后的BMSC，进行CBFαl、BMP-2、TGF-β1等关键成骨因子表达水平检测，通过RNAi的方法，抑制体外培养的BMSC中CBFαl、BMP-2、TGF-β1表达，再检测ESW作用下BMSC向成骨细胞分化的指标。结果表明，ESW的促成骨作用与其促进这些成骨因子的高表达密切相关，因此，ESW可能是通过促进这些成骨因子的表达来发挥其骨质疏松治疗作用。. 综上所述，该项目研究结果表明，以体外冲击波预防和治疗局部骨质疏松具有理论和实验依据，突破了传统的全身治疗模式，有希望成为一种有潜力的治疗骨质疏松易骨折局部、预防局部骨折发生的方法。