骨关节炎动物模型研究进展

课程论文

题目：骨关节炎动物模型研究进展

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学号：*************

学院：应用文理学院

专业：生物技术

201 5年6月30日

摘要：骨关节炎是一种常见的随着年龄增加的退行性疾病之一。随着社会人口不断老龄化，其发病率逐年增加，它严重危害人类的健康，同时也对社会经济造成极大的负担。骨关节炎动物模型是研究骨关节炎发病机制、危险因素及其治疗方法的一种重要手段。骨关节炎是一种慢性多因素的疾病，其动物模型的制作往往是通过模拟一种或数种致病因素诱发关节软骨的退变来实现。建立动物模型是寻找有效治疗措施的重要途径动物自发模型适合骨关节炎的病理机制及防治骨关

节炎的研究；而非手术方法诱发动物模型主要用于软骨病变用药物研究；通过手术方法人工诱发的动物模型可能会引起关节其他损伤。现就骨关节动物模型做以下分析。

关键词：骨关节炎动物模型研究进展

1 实验模型动物的选择

针对人类疾病的研究，实验模型动物的选择要具有同质性: 实验动物模型能够体现出该疾病的遗传因素、自然病程、诱发因素、治疗干预，并能够用于科学研究。

在一个骨关节炎动物实验开始之前，选择模型动物需要考虑到以下的原则［1］: (1)基因的同质性;(2)运动和营养同质性及可应用性;(3)实验动物的生存时间、疾病时间、发病年龄、发病率等;(4)能够匹配的对照群体的可获得性;(5)解剖学及生理学特性,数量上:考虑关节组织是否足够研究? 能否获得足够的关节液、关节滑膜;质量上:与人类组织的相似性,为负重关节或非负重关节;(6)标准动物来源充分、动物是否易于控制;(7)费用以及伦理问题。

2 动物模型的分类

各种骨关节炎模型的制作方法千变万化，骨关节炎的动物模型可以大致分为两大类:自发性模型和人工诱导性模型。自发模型即实验动物未经过任何有意识的人为处理，在自然情况下所发生的骨关节炎症。Arlet等［2］根据病理特点将试验诱导性模型又分为机械性及结构性模型。人工诱发模型可通过手术和非手术方法诱导骨关节炎产生。

2.1 自发性模型

不仅人类，其他动物也有可能自发形成关节炎。主要是由于自身关节软骨退变形成骨关节炎。通常能用于研究的自发性骨关节炎的动物为实验室饲养的小鼠、大鼠、豚鼠、狗,也有可能用到恒河猴。经研究发现小鼠很少发生骨性关节炎，大鼠终身保持骺软骨也是如此。然而,有学者在研究CD/BR大鼠踝关节时发现，26个月的大鼠就开始出现软骨细胞坏死，软骨纤维及软骨下骨重［1］。它在组织学上特性与骨关节炎相似。这证明了老龄大鼠更容易引发骨关节炎，然而，相对

于人类疾病而言，踝关节产生关节炎的情况很少产生。YamamotoK [3]通过观察黑鼠关节软骨组织病理学改变发现，黑鼠骨关节炎发病率以及严重程度随年龄增加逐渐加重，并且关节软骨退变的过程与人类骨关节炎发病过程大概相同。但其病变与人类骨关节炎病理变化也存在着一定差异，主要表现为黑鼠几乎没有关节软骨的微纤维化出现，且关节软骨退变呈剥脱腐蚀状，软骨细胞几乎没有集簇形成，而且没有滑膜炎发生。因此在进行动物实验时常常选用与人类骨关节炎发病过程中病理改变十分相似的动物作为对象，这样更容易观察且费用较少的。最常使用的自发性骨性关节炎模型是 Hartley豚鼠的膝关节［4］。雄性Hartly豚鼠软骨降解以负重区软骨组织学的改变为主，这与人类骨关节炎病变发生发展相似，约3个月大的豚鼠体重达700g时，其内侧胫骨平台发生骨性关节炎表现。其组织学表现为软骨表层不平整，软骨细胞减少，胶原蛋白不同程度的溶解、断裂及排列不齐，表层软骨细胞丢失，软骨中糖胺聚糖分布异常等现象[5]。deBri等［6］和Bendele 等［7］报道了不同年龄组的雄性Hartly 豚鼠原发性骨关节炎模型，在12和18个月年龄组的豚鼠中可观察到关节软骨重度降解。同时，Bendele等［7］发现不给豚鼠食物，其减轻体重后，可降低豚鼠膝骨性关节炎的发生率，并且可以缓解发生骨性关节炎的严重程度。Knott等［8］发现给予豚鼠富含η-3多不饱和脂肪酸饮食10～30周后，可减轻骨关节炎易感动物骨关节炎的发展进程。

2.2人工诱导性模型

人工诱发模型指通过手术和非手术方法人为诱导骨关节炎的形成。可分成以下几种。

2.2.1 关节内手术法

关节内手术包括多种，目前Hult法[9]是经典的骨关节炎模型制作方法。这种方法是将动物膝关节前后交叉韧带及内侧副韧带切断，并切除内侧半月板，术中要避免损伤关节软骨，术后不固定伤肢动物亦可自由活动。此方法可导致关节不稳从而诱发骨关节炎,关节软骨破坏、龟裂约术后 3个月病理可观察到。

2.2 关节腔注射法

关节腔可注射多种药物可分为化学类、酶类、激素类等。化学类包括锇酸、塞替派、氮芥、秋水仙碱、碘醋酸盐、蛋白变性剂(甲醛)。酶类包括木瓜酶、透明质酸酶、胰蛋白酶、胶原酶，尿激酶等。激素类包括催产素、肾上腺皮质激素。其他如细菌、酵母多糖、白细胞介素-1、肿瘤坏死因子、转化生长因子-β2。关节腔注射法是通过破坏细胞外基质或关节软骨细胞来诱导骨关节炎。石辉等［10］向兔关节腔内注射尿激酶诱导骨关节炎，12周后发现模型符合骨关节炎组织病理学改变。

2.3 卵巢切除法

此方法是模拟女性绝经后雌激素缺乏导致骨关节炎，这种模型可运用于雌激素等对关节软骨的保护作用的研究。Bellido 等［11］通过切除母兔卵巢并肌肉注射加泼尼龙从而建立小鼠骨质疏松模型，同时切开膝关节内侧副韧带并切断交叉韧带，建立小鼠骨关节炎模型，进一步观察骨的微结构损伤程度，早期当骨关节炎合并骨质疏松时，影响了软骨下骨的重吸收，加重关节软骨的破坏。实验证明骨质疏松对骨关节炎软骨下骨微结构的损伤具有一定的加重作用。

2.4 臀肌切断法

此方法主要通过改变关节的生物力学环境促使骨关节炎的发生，此模型制作起来效果比较良好，因为手术部位远离关节，避免了手术所致关节创伤及血肿刺激的炎症反应。白希壮等［12］通过选择性切断动物臀肌诱导髋关节发生骨性关节炎。术后12周软骨细胞出现增生,软骨表面胶原纤维变粗、紊乱、同时出现糜烂及溃疡，与早期骨关节炎表相一致。

2.5 关节固定法

OKazaki等［13］发现家兔将腿伸直固定膝关节后，约1～2周即可出现关节软骨退变，同时发现p53 mRNA 在此过程中发挥重要作用.此种模型主要是用石膏固定动物下肢关节，屈曲位、中立位、伸直位都能够导致骨关节炎的出现，其原理为改变软骨的生物力学环节，导致软骨退变。尚平等［14］等研究兔膝关节过伸位固定和过屈位固定均可导致骨关节炎，同时发现过屈位固定方法固定牢固、简便易行、成功几率更高、家兔适用性良好。

3结论

研究预防和治疗骨关节炎有效的手段是目前国内外学者的关注热点问题之一。骨关节炎是一组综合症状，它主要出现于老年人居多，其致病因素很多，是多种致病因素结合所致，它大大影响了中老年人的正常生活，起到了广泛的影响。由于医学伦理原因，如果对骨关节炎进行更深层次研究应用活体的病变组织进行取材还是受到一定的限制，因此实验动物模型为骨关节炎的防治研究提供了一个良好的实验平台[15]。虽然在建立模型时方法各部不相同，但共同之处是都出现软骨的退行性病变并继发骨质改变，造成骨关节炎，这也是骨关节炎动物模型与人类骨关节炎的病理变化相一致的重中之重。

总之，诱发性骨关节炎实验动物模型的方法很多，不同造模方法有着各自优缺点，在进行动物实验研究时应根据临床需要和对骨关节炎某个发病机制的方面进行研究以及后续实验研究的要求来进行综合考虑，这样才能更快的建立理想的骨关节炎动物实验模型。