主/被运动对抗失重性骨质疏松的对比性研究

运动训练是目前航天员在空间对抗失重性骨质疏松的唯一措施，然而效果并不理想，这可能与运动类型在空间发生了改变（主动运动在某种程度上转变为被动运动）以及运动对抗失重性骨质丢失的规律研究不够深入有关。本课题拟以模拟失重尾吊大鼠为研究对象，利用自主研制的尾吊大鼠主/被动抗阻力训练装置分别对其进行主动、被动运动训练，通过骨（骨量、微观结构、生物力学性能及在体骨表面应力）、肌肉（形态学、收缩功能、生化代谢及肌电信号）和血液供应等方面的检测，对比研究主、被动运动对抗失重性骨丢失的效果和规律，为探寻空间运动对抗骨丢失效果不佳的原因、为设计和找到适用于航天员在空间有效对抗骨质疏松的运动训练方法提供线索和依据。

航天员目前在空间主要采用运动训练来对抗失重性骨质疏松，但是效果并不明显。本课题使用大鼠尾吊模型模拟微重力效应，利用自主研制的主/被动装置对大鼠进行了主/被动运动训练，检测了骨（骨量、微观结构、生物力学性能）、软骨、肌肉（形态学、生化代谢及肌电信号）、跟腱及血液等的变化来对比研究两种运动方式的对抗效果。实验结果显示，和对照组（CON）或主动运动组（TSA）相比，尾吊组（TS）和被动运动组（TSP）的骨密度明显下降；骨体积分数下降，骨小梁厚度减小，数目减少而间隙却增加；肌肉萎缩接近或超过10%；各项力学性能（最大载荷、断裂载荷、最大载荷处吸收能量等）显著下降。TSA与TS和TSP组的大部分参数都具有显著性差异，表明主动运动对抗失重性骨丢失的效果明显优于被动运动。此外，我们还探究了不同频率局部振动及主被动运动耦合局部振动对抗大鼠骨丢失的效果，以期找到更加合适的对抗失重性骨丢失的运动方法。结果显示，局部振动35Hz的对抗效果要好于45Hz和55Hz，主动耦合振动训练要好于单独主动或振动训练，被动耦合振动训练要好于单独被动或振动训练。这些为设计和找到适用于航天员的对抗失重性骨质疏松的运动训练方法提供了线索和依据。