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第一部分OPG基因敲除骨丢失鼠的骨微结构及生物力学改变目的观察护骨素（OPG）基因敲除骨丢失鼠的骨微结构、骨生物力学、骨密度、骨矿含量及骨转换生化指标的变化，探讨OPG在骨丢失中的作用。方法SPF级10周龄雌性OPG基因敲除纯合子(OPG-/-)小鼠与野生型（WT）小鼠各10只。OPG-/-与WT小鼠均由具有C57BL／6J×129／SV背景的OPG杂合子(OPG+/-)小鼠相互交配产生。应用μCT测定小鼠右侧胫骨近端松质骨和皮质骨的骨微结构参数；DXA测定左侧股骨骨密度；应用三点弯曲试验检测右侧股骨的骨生物力学性能；以ELISA法检测血清骨源性碱性磷酸酶、抗酒石酸酸性磷酸酶以及NF-κB受体活化因子配基。结果与野生型小鼠比较，OPG基因敲除小鼠的胫骨松质骨体积骨密度、组织骨密度、骨体积分数、骨面积分数、骨小梁数目及骨小梁连结密度均明显下降，而结构模型指数、骨小梁厚度及骨小梁间隔明显增加；皮质骨厚度、皮质骨面积、截面总面积、截面惯性矩、皮质骨密度和皮质骨骨矿含量明显降低，内径周长与骨髓腔面积则明显增加。股骨的最大载荷、最大应力、弹性模量及刚性系数均明显下降。股骨骨密度与骨矿含量明显下降。血清骨源性碱性磷酸酶、抗酒石酸酸性磷酸酶以及核因子κB受体活化因子配基均明显升高。结论OPG基因敲除小鼠的松质骨与皮质骨出现高转换型骨丢失，伴显著的骨微结构破坏和生物力学性能下降。第二部分Zoledronic acid抗骨吸收的作用机制研究目的探讨在体内环境中二膦酸盐Zoledronic acid的抗骨吸收作用机制及其与OPG途径的关系。方法SPF级6周龄雌性OPG基因敲除小鼠纯合子(OPG-／-)20只随机分为Zoledronic acid（Zol）组和溶媒对照组，另10只野生型小鼠（WT）为正常对照组。OPG-／-与WT小鼠均由具有C57BL／6J×129／SV背景的OPG杂合子(OPG+／-)小鼠相互交配产生。Zol组给予Zoledronic acid 150μg／kg，皮下注射，每周2次，相应的溶媒对照组每周2次皮下注射等容量溶媒（无菌蒸馏水），干预时间6周。应用μCT测定小鼠右侧胫骨近端松质骨和皮质的骨微结构参数；DXA测定左侧股骨总体骨密度与骨矿含量；三点弯曲试验检测右侧股骨的骨生物力学性能。ELISA法检测血清骨源性碱性磷酸酶、抗酒石酸酸性磷酸酶以及NF-κB受体活化因子配基。结果与H2O溶媒对照组比较，Zoledronic acid组的股骨总体骨密度与骨矿含量均明显增加，达到野生型小鼠水平。股骨的生物力学参数最大载荷、最大应力、弹性模量及刚性系数明显升高。胫骨松质骨微结构参数体积骨密度、组织骨密度、骨体积分数、骨面积分数、骨小梁数目、骨小梁连接密度和骨小梁厚度均较溶媒对照组明显升高，其中，组织骨密度、骨小梁连接密度、骨体积分数和骨小梁厚度还显著高于野生型小鼠；而结构模型指数与骨小梁间隔则明显降低。胫骨皮质微结构参数皮质骨厚度、截面惯性矩、皮质骨面积、截面总面积、皮质骨密度和皮质骨矿含量均明显增高，其中，皮质骨厚度、皮质骨密度和皮质骨矿含量还显著高于野生型小鼠；而内径周长与骨髓腔面积则明显下降。血清抗酒石酸酸性磷酸酶明显下降，血清NF-κB受体活化因子配基明显上升，而血清骨源性碱性磷酸酶无明显变化。结论在小鼠体内OPG基因功能缺失状况下，Zoledronic acid仍具有良好的拮抗骨丢失作用。提示Zoledronic acid在体内的抗骨吸收作用并非依赖OPG途径，对破骨细胞的直接抑制可能是其抗骨吸收的主要途径。第三部分Genistein调节骨代谢的作用机制研究目的探讨植物雌激素Genistein在体内对骨代谢的作用与OPG途径之间的关系。方法SPF级6周龄雌性OPG基因敲除纯合子(OPG-／-)小鼠40只随机分为Genistein（Gen）组、17β-Estradiol组（E2）组、DMSO对照组、Zoledronic acid（Zol）组及H2O对照组，8只野生型（WT）小鼠为正常对照组。OPG-／-与WT小鼠均由具有C57BL／6J×129／SV背景的OPG杂合子(OPG+／-)小鼠相互交配产生。Gen组给予Genistein 0.8mg／只／天，皮下注射。E2组给予17β-Estradiol（0.03μg／只／天），皮下注射。相应的溶媒对照DMSO组每天皮下注射等容量的DMSO与聚乙二醇300混合物。Zol组给予Zoledronic acid 150μg／kg，皮下注射，每周2次，相应的溶媒对照H2O组每周2次皮下注射等容量的无菌蒸馏水。干预时间为6周。应用μCT测定小鼠右侧胫骨近端松质骨和皮质的骨微结构参数；DXA测定左侧股骨总体骨密度与骨矿含量；三点弯曲试验检测右侧股骨的骨生物力学性能；ELISA法检测血清骨源性碱性磷酸酶、抗酒石酸酸性磷酸酶和NF—κB受体活化因子配基。结果与DMSO溶媒对照组比较，Genistein组与17β-Estradiol组股骨总体骨密度与骨矿含量无增加。股骨生物力学参数最大载荷、最大应力、弹性模量及刚性系数均无明显变化。胫骨松质微结构参数骨体积骨密度、组织骨密度、骨体积分数、骨面积分数、结构模型指数、骨小梁数目、骨小梁联接密度、骨小梁间隔及骨小梁厚度，和皮质的骨微结构参数皮质骨厚度、截面惯性矩、内径周长、外径周长、骨髓腔面积、皮质骨面积、截面总面积、皮质骨密度及皮质骨矿含量亦无改善。血清骨源性碱性磷酸酶、抗酒石酸酸性磷酸酶以及NF-κB受体活化因子配基水平无变化。Zoledronic acid则能显著改善OPG基因敲除小鼠的骨密度、骨生物力学性能及骨微结构，部分指标达到甚至超过野生型小鼠水平。结论在小鼠体内OPG基因功能缺失的状况下，Genistein与17β-Estradiol调节骨代谢的作用完全消失，提示Genistein与17β-Estradiol对骨代谢的作用完全依赖于OPG途径。第四部分OPG转基因小鼠模型的建立目的护骨素OPG是调节骨代谢重要的细胞因子之一，为开展其在整体水平上的功能研究，建立OPG转基因小鼠模型。方法构建带有人类OPG基因启动子的真核表达载体pCI-hOPGp-m OPG，以显微注射法转入C57BL／6J×CBA小鼠受精卵雄核中，导入假孕母鼠输卵管后培养子代小鼠，PCR鉴定子代小鼠基因型。结果构建的表达载体pCI-hOPGp-mOPG质粒经酶切与测序鉴定序列正确。在69只原代小鼠中，有7只转基因阳性的Founder小鼠。在F1代120只小鼠中，有4系共15只转基因阳性小鼠。结论初步获得4个稳定表达OPG的转基因小鼠系，为深入研究OPG在体内的生物学功能与基因调控创造了条件。