中文摘要：

脊柱退变疾病是美国飞行员第三位停飞病种，我国高居第一位。美俄日和西欧飞行员肌肉骨骼疼痛症状中下腰痛达54～86%，腰椎退行病变是病因，最终导致停飞。我国调查发现飞行员脊柱呈现早期退变和退变加速现象，此带来的病症导致和平时期飞行员改装不合格、停训、停飞和减员。培养一名飞行员将花费出飞行员同等重量黄金价值，停飞必将给国家（含民航）和国防带来重大损失。流行病学显示腰椎是飞行员身体结构中可能最易受+Gz和失重环境影响部位，国外对其高度关注但尚无系统和模拟飞行状态下（+Gz加失重）的研究，仅是单一影响因素和大体形态学层面上的探讨，对其发生机制远不清楚。国内更加缺乏相关研究。本课题将随机对照模拟+Gz和失重环境下动物腰椎退变的形态学、组织学、病理学、分子生物学定性定量研究，探索+Gz和失重环境下腰椎退变发生机理，提出预防和干预措施，这对保护飞行员和航天员脊柱、减少退变，降低停训停飞率有重大航空航天意义

结论摘要：

目的 通过模拟飞行时的高载荷及失重环境，观察兔腰椎间盘内基质金属蛋白酶、蛋白多糖、胶原蛋白的表达以及椎间盘细胞凋亡的变化情况，探讨高载荷及失重环境对腰椎间盘的影响，为预防或降低飞行员发生腰椎间盘退变性疾病提供实验依据。方法 对120只雄性新西兰大白兔随机分为四组，即对照组、失重组、高载荷组和混合组，各组再随机分为4周、8周和24周亚组。对照组不采取任何干预措施；失重组各兔采取头低脚高位尾部悬吊法处理；高载荷组各兔在7g正加速度(positive acceleration,+Gz)下重复暴露；混合组各兔接受失重组和混合组双重条件作用，所有兔在同样的饲养条件下实验，并每周进行称重。各组实验结束后，对兔进行腰椎MRI检查，观察L6-S1节段椎间盘退变情况并行Pfirrmann分级；处死后取L6-S1节段椎间盘组织行HE染色，观察相应指标。 结果 （1）体重情况随暴露时间的延长，对照组兔体重逐渐增加，失重组和混合组兔体重逐渐下降,差异均具有统计学意义(P<0.05)，高载荷组兔体重无明显变化。（2）影像学结果各组兔经腰椎MRI检查后发现对照组和失重组兔均未见明显退变，高载荷组和混合组的部分兔中可见到腰椎间隙明显变窄，出现Modic改变，椎间盘内含水量降低等腰椎退变表现。根据Pfirrmann椎间盘退变分级标准，4周时各组均为Ⅰ级；8周时对照组、失重组为Ⅰ级，高载荷组和混合组为Ⅰ~Ⅱ级；24周时对照组为Ⅰ级，失重组为Ⅰ~Ⅱ级，高载荷组和混合组为Ⅱ~Ⅳ级表现。（3）组织形态学结果失重组、高载荷组、混合组的细胞总数随暴露时间延长逐渐降低，差异具有统计学意义(P<0.05)。（4）分子生物学结果失重组、高载荷组和混合组细胞凋亡率随暴露时间的延长逐渐升高且较对照组均更高，MMP-1,3的大量表达，蛋白多糖及胶原蛋白改变，差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论 在高载荷及失重环境作用下可引起腰椎间盘的退变，二者可通过引起椎间盘内MMP-1,3的大量表达以及促进椎间盘细胞的过度凋亡而最终引起椎间盘的退变，同时导致胶原蛋白及蛋白多糖的重新分布，且随着暴露时间的延长椎间盘退变愈发明显，其中在高载荷和失重环境的联合作用对腰椎间盘退变影响最大，而高载荷环境引起的退变又要强于失重环境对椎间盘的影响。