第十四章 骨关节疾病

切除卵巢引起实验动物体内雌 激素分泌下降， 使骨代谢呈负平衡， 激素分泌下降 ， 使骨代谢呈负平衡 ， 即骨吸收增强， 骨量丢失增多， 即骨吸收增强 ， 骨量丢失增多 ， 造 成骨质疏松， 成骨质疏松 ， 与人类女性绝经后骨 质疏松类似。 质疏松类似。
实验动物
常用3~10月龄雌性大鼠。 月龄雌性大鼠。 常用 月龄
卵巢切除法复制骨质疏松模型松质骨 骨小梁病变特点
正常
骨质疏松
其他检测指标
除进行一般形态学 观察外 除进行一般 形态学观察外 ， 可用 形态学 观察外， 图像分析系统测定干骺端骨小梁平均 图像分析 系统测定干骺端骨小梁平均 宽度、 宽度 、 干骺端骨小梁占视域面积以及量指标 ； 骨密度。 或用骨矿物质测量仪测定骨密度 或用骨矿物质测量仪测定 骨密度 。 也 可进行破骨细胞计数。 破骨细胞计数 可进行破骨细胞计数。
骨愈合图解
骨质疏松症
骨质疏松
骨质疏松指单位体积内正常钙化的 骨量减少、 骨的微观结构退化、 骨量减少 、 骨的微观结构退化 、 骨 脆性增加以至易发生骨折为特点的 一种代谢性骨病。 一种代谢性骨病。
病理改变(human) 病理改变
主要病理变化是骨量的减少。 主要病理变化是骨量的减少。 1长骨和椎骨的切面可见骨皮质变薄； 长骨和椎骨的切面可见骨皮质变薄 长骨和椎骨的切面可见骨皮质变薄； 2骨小梁数量减少，体积变小； 骨小梁数量减少， 骨小梁数量减少 体积变小； 3骨髓腔扩大，被造血组织和脂肪组织 骨髓腔扩大， 骨髓腔扩大 填充； 填充； 4骨基质减少。 骨基质减少。 骨基质减少
骨的基本知识
骨的细胞成分： 骨的细胞成分：
骨祖细胞 成骨细胞 破骨细胞 骨细胞
骨祖细胞和成骨细胞
骨祖细胞位于所有的 骨祖细胞位于所有的 骨表面附近， 骨表面附近，是多潜 能基质干细胞， 能基质干细胞，受到 适当刺激时可分化为 成骨细胞。 成骨细胞。 激活的成骨细胞合成 骨基质蛋白并可启动 骨的矿化。 骨的矿化。
病变特点
去势大鼠一般在术后8~12周或更 周或更 去势大鼠一般在术后 长时间出现骨质疏松。 长时间出现骨质疏松。
病变特点
大鼠骨质疏松在长骨干骺端表现较明显， 大鼠骨质疏松在长骨干骺端表现较明显 ， 小梁骨丢失多于皮质骨。 即*小梁骨丢失多于皮质骨。 其形态学表现在松质骨为骨小梁 纤细 ， 排 其形态学表现在松质骨为 骨小梁纤细 骨小梁 纤细， 列稀疏， 小梁间连接减少， 列稀疏 ， 小梁间连接减少 ， 破骨细胞轻度 增多； 密质骨可见哈佛管扩大， 增多 ； 在 密质骨可见哈佛管扩大 ， 血管周 围间隙增宽， 但通常程度较轻。 围间隙增宽 ， 但通常程度较轻 。 也可见管 状骨的骨皮质变薄。 骨皮质变薄 状骨的骨皮质变薄。
赋予骨强度和硬度 含有体内钙99%、磷85%、钠和镁 含有体内钙 、 、钠和镁65%
骨的基本知识
有机质包括细胞成分和基质蛋白： 有机质包括细胞成分和基质蛋白：
基质蛋白
胶原纤维：约占90％；主要是 型胶原； ％；主要是 型胶原； 胶原纤维：约占 ％；主要是I型胶原 非胶原蛋白： 非胶原蛋白：主要来源于成骨细胞
实验动物
大鼠、家兔、 大鼠、家兔、小鼠 犬 、 羊、猪
一般采用四肢长管状骨复制骨折动物模型。 一般采用四肢长管状骨复制骨折动物模型。
一、手术造成家兔桡骨骨折模型
[造模原理] 家兔桡骨与尺骨间有较强的 造模原理 造模原理 骨间膜支持，可以起到稳定骨折断端的 作用，而不必再用外固定 不必再用外固定，增加动物的 不必再用外固定 依从性，便于对各时间点骨折愈合的药 效观察。可用相同厚度的短密齿钢锯锯 锯 出相同距离的骨缺损。 出相同距离的骨缺损
编织骨和板层骨
板 层 骨 的 结 构
骺板软骨
1. 2. 3. 4. 5.
静止区 增殖区 肥大区 钙化区 成骨区
骨折动物模型
骨折是指骨完整性的破坏或连续性 的中断。按骨折处是否与外界相通 将骨折分为闭合性骨折和开放性骨 折；按骨折程度及形态可分为不完 全骨折和完全骨折；按骨折复位后 的稳定程度分为稳定性骨折和不稳 定性骨折。
*模型评价 模型评价
*此模型已被 此模型已被FDA规定为治疗妇女绝经期 此模型已被 规定为治疗妇女绝经期 后骨质疏松药物的临床前研究模型。 后骨质疏松药物的临床前研究模型。 FDA规定复制此模型在大鼠实验时间不得 规定复制此模型在大鼠实验时间不得 少于12个月 并要求有组织学结果。此外， 个月， 少于 个月，并要求有组织学结果。此外， 实验动物不仅需要检测骨密度和骨转换 骨转换生 实验动物不仅需要检测骨密度和骨转换生 化指标，而且要求同时检测骨骼的生物力 化指标，而且要求同时检测骨骼的生物力 强度。 学强度。
编织骨—板层骨 编织骨 板层骨 多余骨痂吸收 海绵骨—密质骨 海绵骨 密质骨
绝对固定
接触修复 缝隙修复
绝对固定—接触修复 绝对固定 接触修复
接触修复 （contact healing） ）
无骨痂形成 骨再建单元 （bone remodeling unit，BRU） ， ）
绝对固定--缝隙修复 绝对固定 缝隙修复 缝隙修复（ 缝隙修复（gap healing） ）
缝隙中有新形成的板层骨充填 。
非绝对固定 修复过程基本同自然修复，出血、 修复过程基本同自然修复，出血、 骨痂形成和软骨不明显。 骨痂形成和软骨不明显。
*骨折修复动物模型注意事项
*骨折的固定与否以及截骨造成骨缺损的 长短对骨折愈合过程影响甚大。截骨如 很短，固定坚固，则骨痂生成很少；截 骨过长（例如骨缺损超过1 cm）且不做 固定，则将发生骨不连。应视实验目的 来决定适当的术式。
破骨细胞
目前已知体内溶解结晶羟磷灰石和降解 软骨、 骨、软骨、牙本质中的有机基质的唯一 细胞。 细胞。
破骨细胞
编织骨和板层骨
交织骨（ 交织骨（Woved bone）： ）： 发生在胚胎骨,骨折愈合 骨折愈合, 发生在胚胎骨 骨折愈合 异位骨化等， 异位骨化等，新骨总以 此形式出现， 此形式出现，然后被吸 收而为板层骨取代。 收而为板层骨取代。胶 原纤维束粗大，交织排 原纤维束粗大， 列；骨细胞在基质内杂 乱分布； 乱分布； 板层骨（ 板层骨（Lamellar bone): 哈佛氏系统 。
三、糖皮质激素诱发大鼠骨质疏松模型
*[造模原理 糖皮质激素通过影响体内钙磷 造模原理] 造模原理 代谢而诱导骨质疏松： 减少成骨细胞， 代谢而诱导骨质疏松：①减少成骨细胞， 抑制骨形成，造成负钙平衡； 抑制骨形成，造成负钙平衡；②影响胶原 形成，骨基质减少； 直接影响维生素 影响维生素D的 形成，骨基质减少；③直接影响维生素 的 活性或间接抑制其作用 或间接抑制其作用， 活性或间接抑制其作用，使肠道钙吸收降 血钙下降； 低，血钙下降；④抑制肾小管对钙的重吸 使尿钙增加，血钙下降， 收，使尿钙增加，血钙下降，从而刺激甲 状旁腺素分泌增加，导致骨吸收增加。 状旁腺素分泌增加，导致骨吸收增加。
操作步骤
（1）腹侧入路：仰卧位固定，于下腹部 ）腹侧入路：仰卧位固定， 正中切口约2cm，打开腹腔，顺着子宫、 正中切口约 ，打开腹腔，顺着子宫、 输卵管即可使埋于脂肪中的两侧卵巢暴 露。
操作步骤
（2）背侧入路： 俯卧位固定，在 ）背侧入路： 俯卧位固定， 大鼠髂嵴顶部上方、 大鼠髂嵴顶部上方 、 腰椎骶棘肌 两侧各切口约1.5cm，切开背肌， 两侧各切口约 ，切开背肌， 可见乳白色发亮的脂肪中包埋的 深粉红色颗粒状的卵巢。 深粉红色颗粒状的卵巢。
骨质疏松椎骨
骨质疏松的分类
原发性骨质疏松
I型--绝经期后骨质疏松 型 绝经期后骨质疏松 II型--老年性骨质疏松 型 老年性骨质疏松
继发性骨质疏松 特发性骨质疏松
骨质疏松动物模型复制
卵巢切除法（去势法） 卵巢切除法（去势法） 维甲酸法 糖皮质激素法 接骨板内固定法
卵巢切除法
*造模机制 造模机制
维甲酸是维生素A的一类衍生物， 维甲酸是维生素 的一类衍生物，临 的一类衍生物 床用于治疗肿瘤和银屑病等， 床用于治疗肿瘤和银屑病等，但具 有致骨质疏松的副作用 。
病变特点
与去卵巢模型基本相同。 与去卵巢模型基本相同 。 但维 甲酸模型骨小梁周围的成骨细胞增 肥大常较明显； 生 、 肥大常较明显 ； 破骨细胞数也 较多， 即呈现成骨活动与破骨活动 较多 ， 即呈现 成骨活动与破骨活动 均较活跃的骨转换增高状态 的骨转换增高状态。 均较活跃的骨转换增高状态。
模型评价
维甲酸模型造模时间短， 病变明显， 维甲酸模型造模时间短 ， 病变明显 ， 适用于研究骨质疏松的发病机制或 抗骨质疏松药物的效果观察。 抗骨质疏松药物的效果观察。 维甲酸对大鼠有一定毒副作用， 维甲酸对大鼠有一定毒副作用，投 药后进食减少，反应迟钝，体毛枯 药后进食减少，反应迟钝， 疏，有的可见结膜充血或口唇糜烂 等。
三、大鼠桡骨骨折模型
[模型评价 由于大鼠体型小，无法用锯 模型评价] 模型评价 锯出骨缺损。本模型虽为标准骨折 标准骨折，但 标准骨折 没有骨折断端的缺损，不利于观察骨痂 生长的变化过程，而适合于生物力学实 在药物筛选实验时采用，可以 验，尤其*在药物筛选实验时采用 在药物筛选实验时采用 缩短药物开发周期，节约开支。
第十四章 骨关节疾病
吉林大学 药学院
骨的基本知识
骨骼系统的作用
骨及关节是运动系统的主要组成成分 构成并保持体形，支撑体重， 构成并保持体形，支撑体重，保护脏器 主要造血器官 钙磷的代谢和调节
典型长骨的结构
人和实验动物之间骨组织形态学结构无明显差异
骨的基本知识
骨是一种特殊的结缔组织， 骨是一种特殊的结缔组织，由多种细胞 和细胞间的骨基质组成。 和细胞间的骨基质组成。其中有机质占 35%，无机质占 ，无机质占65%。 。 无机质—羟磷灰石 [Ca10(PO4) 6(OH)2] 无机质 羟磷灰石
骨转换生化指标： 骨转换生化指标：