隨著載人航空事業(yè)的發(fā)展,宇航員因太空中失重引起身體狀況異常倍受人們所關(guān)注。其中最嚴(yán)重的問(wèn)題是失重引起的骨丟失現(xiàn)象。失重會(huì)使骨質(zhì)量大幅下降,最終導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生,已成為全世界航空航天事業(yè)所要面臨的重大問(wèn)題,所以研究治療和預(yù)防它的方法迫在眉睫。研究發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)治療骨質(zhì)疏松癥是一種安全可靠的方法,近期以來(lái)開(kāi)始被認(rèn)為是防治失重導(dǎo)致骨丟失的潛在對(duì)策之一。但是對(duì)于低頻脈沖電磁場(chǎng)(PEMFs)對(duì)尾吊大鼠的療效和作用機(jī)制并不明確,仍然需要實(shí)驗(yàn)論證。本次實(shí)驗(yàn)的主要研究目的:研究PEMFs治療尾吊大鼠骨量下降的效果以及其作用機(jī)制,為失重引起的骨流失的防治提供理論參考和科學(xué)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)方法:本實(shí)驗(yàn)首先建立模擬微重力大鼠尾吊模型,將三組大鼠分為對(duì)照組,HLS組和PEMFs治療組,在本次實(shí)驗(yàn)中,使用實(shí)驗(yàn)室基于大規(guī)模體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方法篩選的PEMFs(50 Hz,0.6 mT,90 min/day)治療參數(shù),進(jìn)一步探究電磁場(chǎng)對(duì)尾吊模型的治療作用,4周后處死大鼠。首先檢測(cè)PEMFs對(duì)于大鼠骨密度(BMD),生物力學(xué)強(qiáng)度的改善效果;其次進(jìn)一步通過(guò)ELISA試劑盒檢測(cè)血清中骨鈣素(OC)和I型膠原氮端前肽(PINP)濃度(骨形成標(biāo)記物),抗酒石酸酸性磷酸酶5b(TRACP 5b)和Ⅰ型膠原C端肽(CTX-1)(骨吸收標(biāo)計(jì)物)含量的變化,然后用Micro-CT和VG染色觀察骨組織形態(tài)并進(jìn)行計(jì)量分析,再次通過(guò)HE染色觀察骨髓中成骨細(xì)胞以及脂肪細(xì)胞的變化,之后使用RT-PCR和Western blot觀察成骨相關(guān)基因蛋白(BMP-2,Runx-2和OSX)的表達(dá)情況,評(píng)價(jià)電磁場(chǎng)對(duì)尾吊大鼠骨質(zhì)量的影響。最后通過(guò)ELISA試劑盒檢測(cè)甲狀旁腺激素(PTH)和環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平,以及蛋白激酶(PKA)和環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)磷酸化水平研究電磁場(chǎng)提高尾吊大鼠骨質(zhì)量的具體信號(hào)途徑,探究其作用機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:本實(shí)驗(yàn)使用尾吊模型大鼠在地面模擬微重力,大鼠后肢懸吊4周后,通過(guò)比較對(duì)大鼠股骨和椎骨BMD及生物力學(xué)的影響來(lái)評(píng)價(jià)尾吊模型的效果。相比HLS組,PEMFs治療可防止約50%的骨密度和最大載荷值的降低。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在PEMFs治療下其骨形成標(biāo)記物(OC和PINP)的含量顯著增加,但是骨吸收標(biāo)記物(TRACP 5b和CTX-1)的并沒(méi)有顯著降低,說(shuō)明了PEMFs治療對(duì)骨吸收的促進(jìn)更明顯。通過(guò)Micro-CT和VG染色結(jié)果發(fā)現(xiàn),PEMFs治療可以顯著改善大鼠松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨的骨微結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)HE染色觀察大鼠股骨骨髓腔,PEMFs治療可以顯著提高成骨細(xì)胞的數(shù)量并抑制骨髓中脂肪細(xì)胞數(shù)量的增加。PEMFs還可以阻止骨水平標(biāo)計(jì)物PTH及其下游信號(hào)分子cAMP的減少并維持PKA和CREB的磷酸化水平。可溶性腺苷酸環(huán)化酶(sAC)的表達(dá)水平也得到保持。結(jié)論:50 Hz 0.6 mT的PEMFs治療可以有效的提高尾吊大鼠的骨密度和生物力學(xué)值,促進(jìn)大鼠血液中骨形成標(biāo)記物的濃度,提高成骨細(xì)胞含量防止骨微結(jié)構(gòu)的惡化,是一種良好的電磁場(chǎng)治療類型。PEMFs是通過(guò)sAC/cAMP/PKA/CREB途徑促進(jìn)骨形成來(lái)防止尾吊大鼠的骨質(zhì)量降低。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R85

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本文編號(hào)：2816081