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为探讨铝暴露致大鼠骨损伤的分子机制,将100只4周龄清洁级Wistar大鼠随机均分成染铝组(430mg·L-1,Al3+)与对照组(蒸馏水),设立5个观测点,每隔30d处死染铝大鼠和对照大鼠各10只。记录大鼠临床症状和体重;用火焰原子吸收分光光度法测定血清、骨与软骨中铝(Al)、钙(Ca)、镁(Mg)、锌(Zn)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、硼(B)、锶(Sr)和硒(Se)含量;放射免疫法检测血清中骨钙素(BGP)、甲状旁腺素(PTH)和降钙素(CT)含量;固相夹心ELISA法检测血清中1,25-二羟基维生素D3(1,25-(OH)2-D3)、骨源性碱性磷酸酶(B-ALP)、抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP-5b)、Ⅰ型前胶原羧基末端前肽(PICP)、Ⅰ型胶原C末端肽(CTX-Ⅰ)、Ⅱ型胶原(collagenⅡ)和Ⅱ型胶原C末端肽(CTX-Ⅱ)和蛋白聚糖(Aggrecan)含量;实时荧光定量PCR检测转化生长因子β1(TGF-β1)和骨形态发生蛋白-2(BMP-2)基因mRNA的表达量;双能X线骨密度仪检测骨密度(BMD);并对铝暴露大鼠的骨与软骨组织形态学、骨功能细胞和软骨细胞超微结构进行观察。结果表明:1大鼠灌胃结晶三氯化铝的LD50为1283.60 mg/kg体重,以430mg/L(Al3+)饮水染铝可成功复制慢性铝中毒大鼠模型。2光镜观察发现,染铝大鼠骨基质中出现大量软骨样不成熟骨基质,并在染铝120~150d有破骨吸收增强现象;软骨基质结构松散,双细胞“背靠背”分布减少。电镜观察发现,骨细胞细胞核固缩,细胞器数量明显减少,胞质内电子密度较低,线粒体嵴断裂,粗面内质网扩张脱颗粒,在染铝后期线粒体和内质网等膜性结构呈空泡变性;软骨细胞细胞器数量减少,脂滴颗粒减少,基质纤维短小,排列紊乱。3铝暴露大鼠血清中PTH、CT和1,25-(OH)2-D3含量分别从染铝90(P<0.01)、30(P<0.05)和90d(P<0.01)显著低于对照组,说明铝暴露可通过激素调节途径来间接影响骨代谢。4铝暴露大鼠骨中矿物质元素Ca、Mg、P及微量元素Zn、Fe、Cu、Mn、B、Sr和Se的含量均不同程度的低于对照组,说明铝暴露可抑制骨矿化元素的沉积。5血清中BGP,PICP和B-ALP含量分别从染铝60d (P<0.05)、60d(P<0.01)、90d(P<0.01)显著低于对照组;局部调节因子TGF-β1和BMP-2基因mRNA表达量从染铝90d和60d显著低于对照组(P<0.01);说明铝暴露可抑制骨功能细胞活性、代谢酶活性和局部调节因子表达,导致骨生成抑制。6血清中CTX-Ⅰ从染铝90d极显著高于对照组(P<0.01),TRACP-5b在染铝30d、60d和150d显著低于对照组(P<0.05),但在染铝120d高于对照组。说明铝暴露可诱导代偿性骨吸收增强,导致骨损伤。7染铝组整体股骨和胫骨BMD在整个实验周期中与对照组相比差异不显著性,但股骨干骺端BMD在染铝120~150d时显著低于对照组(P<0.05),4~6腰椎(L)在染铝150d时显著低于对照组(P<0.05),说明长期铝暴露可诱发骨丢失。8血清中Ⅱ型胶原含量从染铝30d开始显著低于对照组(P<0.05),CTX-Ⅱ从染铝90d开始极显著高于对照组(P<0.01),Aggrecan在90~120 d显著高于对照组(P<0.05)。说明铝暴露可抑制软骨细胞活性和软骨胶原的合成,并在染铝90d后诱发软骨基质降解增强,导致软骨损伤。