骨质疏松常见模型(1)
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研究骨质疏松症的模型动物的选择特别重要。不同的骨质疏松症模型在动物中表现并不一致，不同动物种属与人类骨组织的组织学和生物代谢特征不同，不同年龄、不同性别的动物影响基础骨量的测定。因此，用于研究骨质疏松症模型的动物选择非常严格。
大鼠：大鼠骨代谢与人有许多相似之处：随年龄的增长骨量丢失，具有与人相似的骨松质分布以重建功能、卵巢切除后高的转化率、肠钙吸收下降及对性激素有相似的反应性。大鼠现已经成为研究骨质疏松症使用最多、最成熟的模型动物，但是大鼠皮质重建活性低，不宜于评价促进哈氏重建作用的药物。
4.骨密度（BMD）测量：可以了解骨吸收与骨形成功能状态。采用定量计算机断层扫面法（QCT）、超声法和双光子吸收测量法（DPA）等测量。
5.骨矿物成分和有机物测定
6.骨代谢的生化指标测定：1.与骨形成有关的生化指标2.与骨吸收有关的生化指标。
常见动物模型
原发性骨质疏松模型
（一）绝经后骨质疏松模型(PMOP)(1969年saville)：1.双侧卵巢切除法（俯卧位）2.开腹手术法(仰卧位)，一般术后15天骨量开始丢失，3个月后骨量丢失50%以上。此模型应选择6个月以上的成年期大鼠，尽量采用背部双侧卵巢切除术。
小鼠：小鼠基因组和人类有着较高的相似性，常采用小鼠进行骨代谢遗传因素研究，导入或敲除目的基因，观察其表型特征和病理变化。此外，小鼠也是研究峰值骨量及老龄性骨丢失的遗传因素的天然动物模型。小鼠作为骨质疏松药物筛选模型及药效学的研究较少。
家兔：成年兔具有明显的哈氏重建能力，半年骨骼即发育成熟，骨骺线闭合，因此，兔比鼠更接近人类。可以用作合成代谢促进药物对骨松质及哈氏重建作用的研究，还可以作为糖皮质激素诱导的骨质疏松症模型。
现代医学的研究
1.发病机制：主要机制是因为衰老、体内性激素减少、药物和某些疾病等因素导致骨吸收和骨形成平衡失调，骨矿物质和有机质等比例丢失，导致骨量减少和骨质疏松，进而引发骨折，为全身性代谢性骨病。总的来说，是由遗传、激素、营养、失用、年龄、生活习惯及免疫学等方面多种因素交互影响的结果。
2.诊断与治疗：①诊断：依靠临床表现、骨量的测定、骨密度（bone mineral density，BMD）及骨转化生化指标等，其中以骨量测定最为重要。临床上采用采用BMD测量作为诊断、与测量骨质疏松症骨折风险、监测自然病程以及评价药物干预疗效的最佳定量指标。临床上测量BMD的方法有双能X线吸收测定法（DXA）、外周双能X线吸收测定法（pDXA）、定量计算机断层照相术（QCT）及定量骨超声（QUS）等，其中DXA测量值是目前国际学术界公认的临床骨质疏松症诊断的“金标准”。②治疗：除了加强锻炼、改变不良生活习惯等，主要还是要依靠药物治疗。药物干预破骨细胞和成骨细胞的功能，防止骨丢失，增加骨量。1.骨吸收抑制剂，常见的有二膦酸盐、雌激素类药物和降钙素等。此类药物对已经丢失骨量的恢复的作用不明显，雌激素类药物有诱发子宫内膜癌的危险。2.骨形成促进剂，常见的有氟化物、甲状旁腺激素、活性维生素D3等。这些药物可刺激成骨细胞分化成熟，促进骨基质分泌和矿化，增加骨量。目前公认的骨形成促进剂是甲状旁腺激素。3.骨矿化促进剂，钙剂和维生素D等，这类药物科促进骨基质矿化，减少矿物质流失。单独使用钙剂是没有治疗骨质疏松症的作用，必须配合骨形成促进剂或骨吸抑制剂。
成年犬：其骨代谢和骨组织结构方面与人类相似，骨皮质有丰富的哈氏系统，比格犬是评价促进骨合成代谢药物对骨质疏松和哈氏重建的影响的良好模型。缺点是切除卵巢和子宫不会诱发明显的骨丢失，雌激素和耗竭和甲状旁腺素的刺激也不会引发明显的骨量变化。
灵长类：灵长类的内分泌代谢、生殖周期、骨生物力学特性及骨组织变化与人类积为相似。是最适用于骨质疏松症的动物模型。
（五）营养缺陷诱发的骨质疏松模型：①低钙饮食诱发的骨质疏松模型：Agata等研究发现，去势造模和低钙饲料结合，可缩短骨质疏松的造模时间，提高效率。②低钠诱导的骨质疏松模型：6周的SD大鼠每天等渗泵皮下滴注氨加压素（5ng/h），同时每天给付70ml/d（1.0kcal/ml）的溶液和去离子水，连续3个月。
4.联合造模法诱发的骨质疏松动物模型：即多因素重叠加作用诱发骨质疏松模型。
骨质疏松细胞学模型
1.OB体外培养模型
2.OC体外培养模型
3.OB-OC体外培养模型
4.骨髓间充质干细胞模型
5.三维模型
1.骨组织形态计量学测定：一：骨组织的体内荧光标记方法。二：骨组织取材方法。三：骨组织形态计量学测量方法。
2.骨的微观结构和三维结构参数测定：采用先进的micro-CT测量技术，从立体结构定量研究药物对骨结构的影响，不仅可以获得对骨量和骨结构的数据，其最大特点是无创性，可动态观察药物的时-效关系。
3.骨生物力学性能测定：生物力学是根据已确立的力学原理来研究生物体中力学问题的一门学科，将物理学及应用数学的概念和方法用到生物体中，评价生命现象。骨生物力学的研究是对骨质量进行评价的一种可靠方法。其具体指标包括一下几种：①结构力学指标：包括最大载荷、弹性载荷、断裂扰度、弹性扰度和最大弯曲能量，反映骨结构力学的变化，其变化主要受骨尺寸和几何形态的影响。②材料力学指标：包括截面惯性矩、弹性弯曲应力、最大完全应力、弹性应变、最大应变、弹性模量和弯曲刚性系数。反映骨的内在质量，不受骨尺寸影响。一般选择皮质骨为主的长骨进行三点弯曲实验，松质骨为主的腰椎骨进行压缩实验来评价骨的生物力学性质。
继发性骨质疏松模型
（一）糖皮质激素诱导骨质疏松模型(GIOP)：以大鼠为主，肌内注射醋酸泼尼松龙液，每次剂量5mg/kg，每周2次，连续3个月科形成骨质疏松模型。
（二）维A酸复制骨质疏松模型：维甲酸是治疗恶性肿瘤的药物，副作用是诱发骨质疏松症。1989年由邵金莺等首创，一般用量在70~105mg/（kg·d）。连续灌胃14天，即可建模成功。后来研究者略有改进，大鼠：维A酸80mg/kg/d（1%纤维素溶液配制）灌胃，每天一次，2周后停用，标准饲养可诱发骨质疏松。小鼠：（10mg/kg/d）。不宜作为原发性骨质疏松模型。
（三）链脲佐菌素诱发的骨质疏松症：给大鼠注射链脲佐菌素（60mg/kg）21天后，ALP活性降低，钙离子含量下降，4周后大鼠骨小梁结构发生改变。
（四）乙醇性骨质疏松模型：60%浓度乙醇溶液按0.1ml/10g灌胃，时间为10天，间隔5天，一个月后可造成骨丢失。
（五）失用性骨质疏松模型:机械固定法是利用石膏、绷带等物品将动物肢体固定于特殊的不负重位置，使被固定肢体处于失用状态而造成骨质疏松。另外，尾部悬吊法、手术切除一侧坐骨神经或一侧膝腱甚至跟腱也可造成失用性骨质疏松模型。
图1.抗骨质疏松症中药药效作用示意图
3.针对骨质疏松症，药效学的研究有以下几方面。1.增加骨量及改善组织微细结构2.对内分泌及免疫系统的调节作用3.调节微量元素平衡4.促进成骨细胞（OB）增殖分化，抑制破骨细胞（OC）增殖分化5.促进骨髓间充质干细胞分化6.改善骨髓微循环
模型研究方法
一.实验动物的选择
骨质疏松常见模型
1.概念：骨质疏松症是一种以骨量降低、骨微细结构破坏、骨强度下降，导致骨脆性增加，易发生骨折（骨折风险性增加）为特征的全身性骨骼疾病。
2.临床表现：腰背部疼痛，体长缩短，驼背及发生骨折。
3.按严重程度分：骨质疏松的发生程度包括低骨量、骨质疏松症和骨质疏松性骨折。依次程度增加。
4.现代医学将骨质疏松症分为原发性、继发性、特发性骨质疏松症三大类。原发性骨质疏松症（primary osteoporosis，POP），因年龄所致的体内性激素突然减少及生理性退行性改变所致。分为Ⅰ型绝经后骨质疏松症（postmenopausalosteoporosis，POMP）和Ⅱ型老年性骨质疏松症。继发性骨质疏松症，由疾病或药物因素诱发，疾病如内分泌代谢病（糖尿病、甲状腺功能亢进症）、肾脏疾病、肝脏疾病等，药物诱发如长期大剂量的肝素、免疫抑制剂、抗癫痫病药、糖皮质激素的应用。而特发性骨质疏松症，一般伴有遗传疾病史，女性多见，妇女哺乳期和妊娠期的骨质疏松症往往也列为此类
基因重组动物骨质疏松模型
1.进行ERß基因敲除。
2.护骨素（OPG）具有抑制破骨细胞形成、分化、存活并诱导OC凋亡的功能。在OPG基因敲除的小鼠中表现为严重骨质疏松症。
3.连续向大鼠皮下连续28天注射人源性RANKL（175ug/kg/d）后，出现骨质疏松病症，该模型与去势模型大鼠有一定相似性，可以用于抗骨质疏松药物的药效学评价。
（二）老年性骨质疏松模型（SAM）
1.自然衰老骨质疏松模型：采用24月龄以上的雌性大鼠为老年大鼠模型
2.自发老年性骨质疏松模型：快速老化模型小鼠（SAMP6），是目前仅有的一种能证明增龄性骨脆性骨折的动物。
3.药物致衰老骨质疏松模型：皮下注射D-半乳糖（100mg/（kg·d），给药2个月ห้องสมุดไป่ตู้呈现骨质疏松表现。
羊：目前已被美国FDA认可为是骨质疏松领域研究较为良好的大动物模型并广泛应用于骨疾病研究中。
此外，猪、羊、鸟类、马、羊等动物也可应用，但目前作为骨质疏松症的模型动物研究极少。
二．观察指标
骨质疏松的药效学指标应体现骨量、骨组织结构、骨矿密度、骨有机物含量、骨的生物力学性能的变化及其骨吸收和骨形成的动态变化。指标如下：
（三）男性骨质疏松模型(ORX)：双侧睾（gao）丸切除术。3个月后呈现高转化型骨质疏松应用。
（四）刘锡仪等曾报道用损毁大鼠弓状核，致使ARC神经细胞明显受损，最终导致骨质疏松，皮下注射10%谷氨酸钠（MSG，4g/kg），可以选择性损伤大鼠下丘脑弓状核神经元，导致内分泌调节功能紊乱，从而建立了谷氨酸单钠（MSG）大鼠骨质疏松模型。被命名为脑源性骨质疏松症。其他脑源性骨质疏松模型：下丘脑-垂体断开术，松果体切除术。更接近于人类骨质疏松的病变过程，也适用于研究中枢神经系统在骨骼系统生长和发育中的作用。
大鼠：大鼠骨代谢与人有许多相似之处：随年龄的增长骨量丢失，具有与人相似的骨松质分布以重建功能、卵巢切除后高的转化率、肠钙吸收下降及对性激素有相似的反应性。大鼠现已经成为研究骨质疏松症使用最多、最成熟的模型动物，但是大鼠皮质重建活性低，不宜于评价促进哈氏重建作用的药物。
4.骨密度（BMD）测量：可以了解骨吸收与骨形成功能状态。采用定量计算机断层扫面法（QCT）、超声法和双光子吸收测量法（DPA）等测量。
5.骨矿物成分和有机物测定
6.骨代谢的生化指标测定：1.与骨形成有关的生化指标2.与骨吸收有关的生化指标。
常见动物模型
原发性骨质疏松模型
（一）绝经后骨质疏松模型(PMOP)(1969年saville)：1.双侧卵巢切除法（俯卧位）2.开腹手术法(仰卧位)，一般术后15天骨量开始丢失，3个月后骨量丢失50%以上。此模型应选择6个月以上的成年期大鼠，尽量采用背部双侧卵巢切除术。
小鼠：小鼠基因组和人类有着较高的相似性，常采用小鼠进行骨代谢遗传因素研究，导入或敲除目的基因，观察其表型特征和病理变化。此外，小鼠也是研究峰值骨量及老龄性骨丢失的遗传因素的天然动物模型。小鼠作为骨质疏松药物筛选模型及药效学的研究较少。
家兔：成年兔具有明显的哈氏重建能力，半年骨骼即发育成熟，骨骺线闭合，因此，兔比鼠更接近人类。可以用作合成代谢促进药物对骨松质及哈氏重建作用的研究，还可以作为糖皮质激素诱导的骨质疏松症模型。
现代医学的研究
1.发病机制：主要机制是因为衰老、体内性激素减少、药物和某些疾病等因素导致骨吸收和骨形成平衡失调，骨矿物质和有机质等比例丢失，导致骨量减少和骨质疏松，进而引发骨折，为全身性代谢性骨病。总的来说，是由遗传、激素、营养、失用、年龄、生活习惯及免疫学等方面多种因素交互影响的结果。
2.诊断与治疗：①诊断：依靠临床表现、骨量的测定、骨密度（bone mineral density，BMD）及骨转化生化指标等，其中以骨量测定最为重要。临床上采用采用BMD测量作为诊断、与测量骨质疏松症骨折风险、监测自然病程以及评价药物干预疗效的最佳定量指标。临床上测量BMD的方法有双能X线吸收测定法（DXA）、外周双能X线吸收测定法（pDXA）、定量计算机断层照相术（QCT）及定量骨超声（QUS）等，其中DXA测量值是目前国际学术界公认的临床骨质疏松症诊断的“金标准”。②治疗：除了加强锻炼、改变不良生活习惯等，主要还是要依靠药物治疗。药物干预破骨细胞和成骨细胞的功能，防止骨丢失，增加骨量。1.骨吸收抑制剂，常见的有二膦酸盐、雌激素类药物和降钙素等。此类药物对已经丢失骨量的恢复的作用不明显，雌激素类药物有诱发子宫内膜癌的危险。2.骨形成促进剂，常见的有氟化物、甲状旁腺激素、活性维生素D3等。这些药物可刺激成骨细胞分化成熟，促进骨基质分泌和矿化，增加骨量。目前公认的骨形成促进剂是甲状旁腺激素。3.骨矿化促进剂，钙剂和维生素D等，这类药物科促进骨基质矿化，减少矿物质流失。单独使用钙剂是没有治疗骨质疏松症的作用，必须配合骨形成促进剂或骨吸抑制剂。
成年犬：其骨代谢和骨组织结构方面与人类相似，骨皮质有丰富的哈氏系统，比格犬是评价促进骨合成代谢药物对骨质疏松和哈氏重建的影响的良好模型。缺点是切除卵巢和子宫不会诱发明显的骨丢失，雌激素和耗竭和甲状旁腺素的刺激也不会引发明显的骨量变化。
灵长类：灵长类的内分泌代谢、生殖周期、骨生物力学特性及骨组织变化与人类积为相似。是最适用于骨质疏松症的动物模型。
（五）营养缺陷诱发的骨质疏松模型：①低钙饮食诱发的骨质疏松模型：Agata等研究发现，去势造模和低钙饲料结合，可缩短骨质疏松的造模时间，提高效率。②低钠诱导的骨质疏松模型：6周的SD大鼠每天等渗泵皮下滴注氨加压素（5ng/h），同时每天给付70ml/d（1.0kcal/ml）的溶液和去离子水，连续3个月。
4.联合造模法诱发的骨质疏松动物模型：即多因素重叠加作用诱发骨质疏松模型。
骨质疏松细胞学模型
1.OB体外培养模型
2.OC体外培养模型
3.OB-OC体外培养模型
4.骨髓间充质干细胞模型
5.三维模型
1.骨组织形态计量学测定：一：骨组织的体内荧光标记方法。二：骨组织取材方法。三：骨组织形态计量学测量方法。
2.骨的微观结构和三维结构参数测定：采用先进的micro-CT测量技术，从立体结构定量研究药物对骨结构的影响，不仅可以获得对骨量和骨结构的数据，其最大特点是无创性，可动态观察药物的时-效关系。
3.骨生物力学性能测定：生物力学是根据已确立的力学原理来研究生物体中力学问题的一门学科，将物理学及应用数学的概念和方法用到生物体中，评价生命现象。骨生物力学的研究是对骨质量进行评价的一种可靠方法。其具体指标包括一下几种：①结构力学指标：包括最大载荷、弹性载荷、断裂扰度、弹性扰度和最大弯曲能量，反映骨结构力学的变化，其变化主要受骨尺寸和几何形态的影响。②材料力学指标：包括截面惯性矩、弹性弯曲应力、最大完全应力、弹性应变、最大应变、弹性模量和弯曲刚性系数。反映骨的内在质量，不受骨尺寸影响。一般选择皮质骨为主的长骨进行三点弯曲实验，松质骨为主的腰椎骨进行压缩实验来评价骨的生物力学性质。
继发性骨质疏松模型
（一）糖皮质激素诱导骨质疏松模型(GIOP)：以大鼠为主，肌内注射醋酸泼尼松龙液，每次剂量5mg/kg，每周2次，连续3个月科形成骨质疏松模型。
（二）维A酸复制骨质疏松模型：维甲酸是治疗恶性肿瘤的药物，副作用是诱发骨质疏松症。1989年由邵金莺等首创，一般用量在70~105mg/（kg·d）。连续灌胃14天，即可建模成功。后来研究者略有改进，大鼠：维A酸80mg/kg/d（1%纤维素溶液配制）灌胃，每天一次，2周后停用，标准饲养可诱发骨质疏松。小鼠：（10mg/kg/d）。不宜作为原发性骨质疏松模型。
（三）链脲佐菌素诱发的骨质疏松症：给大鼠注射链脲佐菌素（60mg/kg）21天后，ALP活性降低，钙离子含量下降，4周后大鼠骨小梁结构发生改变。
（四）乙醇性骨质疏松模型：60%浓度乙醇溶液按0.1ml/10g灌胃，时间为10天，间隔5天，一个月后可造成骨丢失。
（五）失用性骨质疏松模型:机械固定法是利用石膏、绷带等物品将动物肢体固定于特殊的不负重位置，使被固定肢体处于失用状态而造成骨质疏松。另外，尾部悬吊法、手术切除一侧坐骨神经或一侧膝腱甚至跟腱也可造成失用性骨质疏松模型。
图1.抗骨质疏松症中药药效作用示意图
3.针对骨质疏松症，药效学的研究有以下几方面。1.增加骨量及改善组织微细结构2.对内分泌及免疫系统的调节作用3.调节微量元素平衡4.促进成骨细胞（OB）增殖分化，抑制破骨细胞（OC）增殖分化5.促进骨髓间充质干细胞分化6.改善骨髓微循环
模型研究方法
一.实验动物的选择
骨质疏松常见模型
1.概念：骨质疏松症是一种以骨量降低、骨微细结构破坏、骨强度下降，导致骨脆性增加，易发生骨折（骨折风险性增加）为特征的全身性骨骼疾病。
2.临床表现：腰背部疼痛，体长缩短，驼背及发生骨折。
3.按严重程度分：骨质疏松的发生程度包括低骨量、骨质疏松症和骨质疏松性骨折。依次程度增加。
4.现代医学将骨质疏松症分为原发性、继发性、特发性骨质疏松症三大类。原发性骨质疏松症（primary osteoporosis，POP），因年龄所致的体内性激素突然减少及生理性退行性改变所致。分为Ⅰ型绝经后骨质疏松症（postmenopausalosteoporosis，POMP）和Ⅱ型老年性骨质疏松症。继发性骨质疏松症，由疾病或药物因素诱发，疾病如内分泌代谢病（糖尿病、甲状腺功能亢进症）、肾脏疾病、肝脏疾病等，药物诱发如长期大剂量的肝素、免疫抑制剂、抗癫痫病药、糖皮质激素的应用。而特发性骨质疏松症，一般伴有遗传疾病史，女性多见，妇女哺乳期和妊娠期的骨质疏松症往往也列为此类
基因重组动物骨质疏松模型
1.进行ERß基因敲除。
2.护骨素（OPG）具有抑制破骨细胞形成、分化、存活并诱导OC凋亡的功能。在OPG基因敲除的小鼠中表现为严重骨质疏松症。
3.连续向大鼠皮下连续28天注射人源性RANKL（175ug/kg/d）后，出现骨质疏松病症，该模型与去势模型大鼠有一定相似性，可以用于抗骨质疏松药物的药效学评价。
（二）老年性骨质疏松模型（SAM）
1.自然衰老骨质疏松模型：采用24月龄以上的雌性大鼠为老年大鼠模型
2.自发老年性骨质疏松模型：快速老化模型小鼠（SAMP6），是目前仅有的一种能证明增龄性骨脆性骨折的动物。
3.药物致衰老骨质疏松模型：皮下注射D-半乳糖（100mg/（kg·d），给药2个月ห้องสมุดไป่ตู้呈现骨质疏松表现。
羊：目前已被美国FDA认可为是骨质疏松领域研究较为良好的大动物模型并广泛应用于骨疾病研究中。
此外，猪、羊、鸟类、马、羊等动物也可应用，但目前作为骨质疏松症的模型动物研究极少。
二．观察指标
骨质疏松的药效学指标应体现骨量、骨组织结构、骨矿密度、骨有机物含量、骨的生物力学性能的变化及其骨吸收和骨形成的动态变化。指标如下：
（三）男性骨质疏松模型(ORX)：双侧睾（gao）丸切除术。3个月后呈现高转化型骨质疏松应用。
（四）刘锡仪等曾报道用损毁大鼠弓状核，致使ARC神经细胞明显受损，最终导致骨质疏松，皮下注射10%谷氨酸钠（MSG，4g/kg），可以选择性损伤大鼠下丘脑弓状核神经元，导致内分泌调节功能紊乱，从而建立了谷氨酸单钠（MSG）大鼠骨质疏松模型。被命名为脑源性骨质疏松症。其他脑源性骨质疏松模型：下丘脑-垂体断开术，松果体切除术。更接近于人类骨质疏松的病变过程，也适用于研究中枢神经系统在骨骼系统生长和发育中的作用。