机械振动对股骨头坏死的力学机制研究

摘要

目的:观察机械振动对大鼠激素性股骨头坏死(SIONFH)模型的骨量、骨微结构、骨强度及力学分子信号的影响,初步探讨其对SIONFH的力学机制。方法:选将30只成年雌雄SD大鼠分为空白组、模型组、机械振动组,每组10只,空白组和模型组给予生理盐水(10 ml/kg)灌胃给药,每日1次,连续12 d,机械振动组给予每日2次(0.3 g,3035 Hz)机械振动,每次10 min,中间休息5 min,每周5 d,采用micro-CT进行兴趣区(ROI)结构参数对比,ELISA检测血清与成骨的相关指标,HE染色评估评估股骨头坏死情况。结果:Micro-CT结果显示,各组的骨组织体积、骨组织面积、骨小梁数目等指标与模型组比较差异有统计学意义。HE染色结果显示相比空白组,模型组及机械振动组均出现不同程度骨小梁稀疏变细、结构紊乱、骨小梁空骨陷窝或骨小梁内骨细胞核固缩、骨髓细胞坏死、脂肪细胞体积增大。ELISA检测成骨相关指标结果显示,机械振动组的前列腺素E2(PGE2)、环氧化酶2(COX-2)、碱性磷酸酶(ALP)、骨保护素(OPG)、骨形态发生蛋白2(BMP-2)、核因子-κB受体活化因子配体(RANKL)与模型组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:采用机械振动可通过提高骨强度来预防和治疗大鼠SIONFH,并可能通过调控OPG和PGE2这两个靶基因来促进成骨,为临床上应用体外冲击波治疗ONFH的有效性和作用机制提供了证据支持,也为下一深入研究力学及信号通路提供了前期研究基础。