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骨质疏松(osteoporosis,OP)是一种以骨量下降和骨的微细结构破坏为特征的系统代谢性骨病[1]。骨折是OP的严重并发症,全球大约每3秒就有1例骨质疏松性骨折发生[2]。而其中髋部骨折作为骨质疏松骨折最严重的类型,患者由于不得不长期卧床,并发包括褥疮、肺部感染、下肢静脉血栓以及泌尿系感染等各种严重合并症的几率明显增加。髋部骨折后1年内死亡风险增加40%[3],5年内死亡率超过20%[4],严重威胁着患者的生命健康,同时给患病家庭带来沉重的经济负担。传统的全身用药预防骨质疏松髋部骨折副作用多,依从性差。本实验采用缓释技术局部给药,通过增强骨质疏松动物髋部骨强度,达到预防骨质疏松性髋部骨折的目的,为未来临床应用进行实验探索。目的:研究局部应用唑来膦酸(Zoledronic,ZOL)和人重组骨形态发生蛋白-2(Recombinant Human Bone Morphogenetic Protein-2,rh BMP-2)对兔骨质疏松模型骨强度的作用。方法:30只5月龄雌性新西兰大白兔,随机选取24只采用双侧卵巢切除术制造骨质疏松模型,另外6只切开暴露卵巢后即关腹,作为假手术对照组。造模成功后,24只骨质疏松兔随机注射rh BMP-2、唑来膦酸(ZOL)、rh BMP-2+ZOL及生理盐水作为空白对照,按注射药物不同分为BMP组、ZOL组、B+Z组、空白对照组(NON组)及假手术组,每组6只动物。分别在注射后当天、2周、4周、6周、8周、10周、12周,由兔耳缘静脉取血,分离血清,分别使用相应试剂盒检测血清碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)、抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRACP)活性;同时在6周、12周处死取材,处死前进行四环素-钙黄绿素荧光标记,应用不脱钙硬组织切片技术,观察并测量骨小梁生长速率;进行Micro-CT扫描并三维重建,选取感兴趣区,分析骨密度(bone mineral density,BMD)、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Trabecular number,Tb.N)、骨小梁厚度(Trabecular thickness,Tb.Th)和骨小梁间距(trabecular space,Tb.Sp)等指标,并选取股骨颈基底部为横截面进行生物力学检测。结果:1)注射后第4周,BMP、B+Z组ALP活性均明显高于ZOL组和NON组(P<0.05);从第6周开始,BMP组与B+Z组的ALP活性与假手术组均无明显差异(P>0.05);2)在第8、10周,B+Z组TRACP活性明显低于假手术组(P<0.05);ZOL和B+Z组TRACP活性较早即开始下降,并且与BMP组相比下降更快(P<0.05)。3)BMP组骨小梁生长速率在各个时间点均明显高于其他三组(P<0.05)。4)注射后第12周,B+Z组的BMD值、BV/TV值、Tb.N值、和Tb.Th值均明显高于NON组(P<0.05),Tb.Sp值则明显低于NON组(P<0.05)。5)注射后第6周,BMP组、ZOL组、B+Z组的最大剪切强度及最大剪切模量之间无明显差异(P>0.05),但均明显高于NON组(P<0.05);ZOL组的最大剪切应变则明显高于NON组(P<0.05);注射后12周,B+Z组最大剪切强度、最大剪应变及剪切弹性模量均明显高于BMP组、ZOL组和NON组(P<0.05),并且和假手术组无明显差异(P>0.05)。结论:rh BMP-2和唑来膦酸联合应用,能够更好地抑制破骨细胞(osteoclast,OC)的骨吸收作用,而rh BMP-2则能够增强成骨细胞(osteoblast,OB)的成骨作用,提高骨小梁的生长速率。同时两者联合应用,可提高骨质疏松动物局部骨密度,增加骨小梁的数量、厚度,降低骨小梁的间距,并且增强骨的生物力学强度。在抑制骨吸收、增强局部骨强度方面,rh BMP-2和ZOL联合应用效果优于rh BMP-2或ZOL单独应用。