电离辐射能使电子脱离运行轨道，直接破坏有机物中的化学键或使人体产生活性氧自由基，间接损伤 DNA、ＲNA 和细胞器。目前辐射所致的骨质减少的机制主要有辐射性骨细胞损伤、辐射性炎症和辐射性血管损伤等。

1 辐射性骨细胞损伤 由于成骨细胞和破骨细胞直接参与骨骼系统的构建，所以辐射对这两种细胞的损害被认为是造成骨质减少的主要原因。在动物的体内外实验中发现，辐射能够降低成骨细胞的增殖和分化，阻断其细胞周期，减少骨基质分泌，并使成骨细胞对凋亡因子更加敏感［15］。

研究发现，骨质总量减少的程度与辐射剂量的大小存在着明显的相关性，而在骨骼构建中，唯一拥有吸收骨质起到生理性骨质减少作用的是破骨细胞［15］。近几年的研究表明，在辐射早期，破骨细胞的数量和活性出现急性增高，这或许解释了辐射早期发生的骨质总量减少。然而，最近 Oest 等人在对小鼠进行的实验中，运用 5 Gy 大小的辐射剂量，分别在照射后 1、2、4、8、12、26 周，观察小鼠骨骼中破骨细胞数，发现在辐射早期的增高现象之后，破骨细胞数逐渐减少直至枯竭，26 周之后破骨细胞数量仍然不能够恢复。值得思考的是破骨细胞作为骨骼重建的“拆卸师”与成骨细胞相配合，在外界机械作用力的刺激下，骨小板顺着应力方向生长排列，使得骨骼在生物形态学上能够承受的最大负重最优化。也许正是因为辐射后破骨细胞的长期缺失，骨骼的重建受到影响，骨小板的排列无法达到最佳生物形态结构，从而导致了皮质骨的硬度减小，骨折的发生率增高。
另外，Green 等人在对小鼠进行的试验中，运用 5 Gy 剂量的高线性转移( Linear Energy Transfer， LET) 辐射后，与对照组相比，实验组新生骨基质的矿化程度，在辐射后 10 天减少达到 3．2～5．8%，说明辐射引起的成骨细胞分泌的骨基质矿化减少可能是导致骨质减少的关键因素之一。

 

2 辐射性炎症 辐射后，破骨细胞急剧增高的原因尚不明确，但辐射诱导的组织炎症反应可能是其原因之一。研究发现，小鼠在接受 4 Gy 的伽马辐射 24 小时之后，由于骨髓中的造血细胞死亡，中性粒细胞和巨噬细胞活性增加，参与死亡细胞的清除。同时发现肿瘤坏死因子( TNFα) 和白介素-1β含量增加，它们都能增强破骨细胞活性［18］。最近 Swift 等在对小鼠的实验中发现，在皮肤外伤存在的情况下，接受辐射 120 天之后，血清中反映破骨细胞数的 TＲAP 5 b 、成骨作用抑制因子骨硬化蛋白升高; 辐射后 30 天内骨钙蛋白的代谢受到抑制。与对照组相比，在辐射和皮肤外伤同时存在的实验组中，股骨远端的骨小梁面积百分数、骨小梁数量和骨小梁厚度均发生显著的降低。另外，众所周知，外伤失血 1 小时后，炎症反应增强，而当发生创伤性失血的小鼠在接受辐射后，其骨质损失结果与上述受到皮肤外伤的小鼠相似［19-20］。可见炎症反应加强了辐射引起的骨质丢失，但其中的内在作用机制尚不明确，有待新的研究进一步探索。

3 辐射性血管损伤 有关辐射性骨质减少的研究发现，辐射后骨中血管发生闭塞性血管内膜炎，从而导致血管数量减少。在辐射早期，由于骨单元中血管腔内的内皮细胞发生肿大和空泡化，导致血管新生减少，最终导致结缔组织替代血管平滑肌填补于血管腔中。骨中血管形成减少，骨骼系统新陈代谢受到影响，从而导致骨生长受到损害