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研究目的骨质疏松的发病率逐年升高,已经成为世界各国日益关注的卫生问题。有研究证明,60%老年期骨质疏松症的发生是由于青少年时期总骨量积累过少引起的。本研究旨在探讨运动以及补充维生素D对生长期小鼠骨密度和骨生物力学性能的影响,为运动和维生素D在提高峰值骨量上的作用效果提供一定的理论依据。研究方法材料与分组:雄性C57BL/6小鼠饲养至7周龄后,随机分为8组,各组间体重无显著性差异,分别为对照组、低强度组、中强度组、高强度组、维生素D组、低强度组+维生素D组、中强度组+维生素D组、高强度组+维生素D组。每组7只小鼠,共56只小鼠。除对照组和维生素D组外,其他各组进行为期5周的跑台运动训练;所有的维生素D组进行活性维生素D补充,而对照组和单纯运动组则服用丙二醇做为安慰剂。跑台训练方案:跑台训练共持续5周。低、中、高强度于第一周开始分别进行8m/min、12m/min和18m/min的速度进行适应性训练,持续时间20min,坡度为0°。中、高强度隔天提高3m/min;低强度组速度不变,坡度均为0°。三个运动强度隔天提高运动的持续时间10min。至周六时低、中、高强度的运动速度分别为8m/min、18m/min和24m/min,持续时间40min,坡度0°。从第二周起至第四周,低、中、高强度的跑速分别为:8m/min、18m/min和28m/min,持续时间为50min,跑台倾斜度均为5°,维持各自的强度,每周连续6天,周日休息。灌胃方案:vitamin D各组小鼠于第二周开始给予活性vitamin D灌胃,第二、三周分别于周二、周四、周六灌胃,第四、五周每天进行灌胃。小鼠灌胃剂量为5μl/g体重。对照组和单纯运动组小鼠采用同剂量丙二醇做为安慰剂进行灌胃。检测指标以及方法:在所有的干预方案结束后,对所有的小鼠进行膀胱按摩取尿,之后在乙醚麻醉下进行眼球摘除取血,若未死亡行颈椎脱臼法处死。取左侧股骨,采用双能X线检测骨密度(Osteocore3 Digital 2D骨密度仪),之后采用电子万能试验机检测骨生物力学性能,包括最大载荷、断裂强度、弹性模量和横截面积。尿液脱氧吡啶酚(DPD)采用ELISA法进行检测,尿肌酐(Ucr)、血清钙、磷检测通过化学发光法进行检测。统计学方法:所有数据均采用SPSS13.0软件包(SPSS,Chicago,IL,USA)分析处理。先采用双因素方差分析,明确运动训练和补充活性维生素D是否产生独立作用或交互作用,对起作用的因素再进行两两比较(Turkey)或独立样本T检验。以P<0.05为显著性差异。研究结果1.体重:在整个训练过程中,各组小鼠体重表现为随着年龄的增长而逐渐增长,每周体重测试结果显示,各组间小鼠体重无显著性差异。2.骨密度:双因素方差分析结果显示,运动因素对小鼠B MD有统计学意义,而服用活性维生素D没有统计学意义,且这两者之间没有交互作用。进一步通过两两比较显示:中强度运动组小鼠股骨B MD为0.065 g/cm2,高于对照组(0.055g/cm2)和高强度运动组(0.057g/cm2),差异有统计学意义,虽然有高于低强度运动组B MD的趋势,但无统计学意义。同时,M+VD组BMD值显著高于L+VD组(P<0.05)。3.骨生物力学性能:3.1弯曲(断裂)强度双因素方差分析结果显示,运动因素对生长期小鼠股骨断裂强度有统计学意义,而补充活性维生素D没有统计学意义(P>0.05),且运动和补充活性维生素D有交互作用(P<0.05)。进一步通过两两分析比较发现,低强度运动组和中强度运动组的断裂强度均显著高于对照组(P<0.05),而高强度组和对照组没有显著性差异(P>0.05);在运动结合补充活性维生素D的4个组别中,H+VD组小鼠的股骨断裂强度高于对照组、高强度组、VD组和L+VD组,差异有统计学意义,且M+VD组显著高于对照组和高强度组(P<0.05)。3.2最大载荷双因素方差分析结果显示,补充活性维生素D对于生长期小鼠股骨的最大载荷有统计学意义(P<0.05);而运动因素则没有统计学意义(P>0.05);且这两者之间没有交互作用(P>0.05)。进一步通过独立样本T检验发现,H+VD组小鼠的股骨最大载荷显著高于单纯的高强度组(P<0.05),而VD组及中、低强度运动+活性维生素D组与对照组和中、低强度运动组均无统计学意义(P>0.05)。3.3弹性模量双因素方差分析结果显示,运动和补充活性维生素D两个因素都没有统计学意义(P>0.05),但具有交互作用(P<0.05),进一步通过两两比较发现,低、高强度运动结合补充活性维生素D组小鼠股骨的弹性模量均显著高于对照组(P<0.05),且VD组显著高于高强度运动组(P<0.05)。3.4横截面积双因素方差分析结果显示,运动因素对小鼠股骨横截面积有统计学意义(p<0.05),而服用活性维生素D对小鼠横截面积没有统计学意义(p>0.05),且两者没有交互作用(p>0.05);进一步通过两两比较显示,中强度运动组小鼠股骨横截面积显著高于对照组和低强度运动组(p<0.05),与高强度运动组之间没有显著性差异(p>0.05);M+VD组和H+VD组小鼠的股骨横断面积均显著高于VD组(p<0.05),而M+VD组和H+VD组之间无统计学差异(p>0.05)。4.血尿生化指标血磷血钙:双因素方差分析结果显示,运动和补充活性维生素D两个因素都没有统计学意义(p>0.05),且无交互作用(p>0.05);DPD/Ucr:双因素方差分析结果显示,运动因素以及补充活性维生素D因素均对小鼠DPD/Ucr有统计学意义(p<0.05),但无交互作用(p>0.05),进一步通过两两比较发现,中、高强度运动组小鼠的DPD/Ucr显著低于对照组,差异有统计学意义,且高强度运动组小鼠低于中强度组(p<0.05);中、高强度维生素D组显著低于VD对照组以及低强度维生素组(p<0.05),中等强度维生素D组显著低于中强度运动组(p<0.05),高强度维生素D组显著低于高强度组(p<0.01)。结论1.跑台运动训练可提高生长期小鼠的骨密度,中等强度运动作用显著,而低、高强度运动无显著性作用;2.中、低强度的运动训练在一定程度上可以提高生长期小鼠股骨的生物力学性能,而高强度的训练对生长期小鼠股骨的生物力学性能则无显著性作用;3.活性维生素D的补充可以提高生长期小鼠的骨强度,在结合中、高强度运动后效果显著。4.运动和补充活性维生素D可以降低生长期小鼠尿DPD/Ucr,但对血钙和血磷没有影响。