动态循环拉伸对局部骨形成和骨吸收的影响

目的骨骼能通过骨细胞的力学传导(包括成骨细胞和破骨细胞)来适应外部载荷变化。然而,对于骨表面的局部骨重建的力学调控机制的研究较少,特别是骨形成、骨吸收与细胞分布之间的关系。本研究旨在研究9周龄大鼠第8节尾椎在周期性拉伸载荷作用下的局部力学敏感性。方法利用自主研发的大鼠尾椎动态拉伸装置,在椎骨上提供长期周期性拉伸(拉伸位移1 mm,每周3次,持续8周)。将大鼠随机分配到3组(无张力组(对照组)、1 Hz拉伸组和10 Hz拉伸组),并在0、2、4、6和8周进行活体micro-CT扫描并计算每两周的骨形成和骨吸收。对组织学切片进行了苏木精/伊红和抗酒石酸酸性磷酸酶染色。结果在第8周时,1 Hz和10 Hz组的骨体积比(BV/TV)比对照组高6%。相反,1 Hz和10 Hz组的小梁间距(Tb.Sp)比对照组低31%。组织学结果显示,在1 Hz(25.73%)和10 Hz(14.75%)周期性加载下,成骨细胞附着在骨表面的比例高于对照组(4.39%)。在1 Hz(0.38%)和10 Hz(0.49%)周期性加载下,视野总面积中破骨细胞的附着量低于对照组(1.04%)。结论动态循环拉伸促进骨形成降低骨吸收,并且成骨细胞和破骨细胞的分布与骨形成和骨吸收位置具有关联性。