骨质疏松症动物实验模型的建立和评价

・学习园地・骨质疏松症动物实验模型的建立和评价

赵和平　李　宁　陈　列　宋贵杰

甘肃中医学院(甘肃　兰州　730000)

关键词　骨质疏松症　动物模型　建立　评价

中图分类号:R681 文献标识码:B 文章编号:1005-0205(2001)03-0055-03

骨质疏松症(O steopo ro sis,简称O P)是目前世界人口老龄化重点防治的病症。按照最新标准, O P可分为三类,原发性O P、继发性O P和特发性O P。原发性O P是以骨量减少,骨组织显微结构退化(松质骨骨小梁变细、断裂、数量减少;皮质骨多孔、变薄)为特征,以致骨的脆性增高及骨折危险性增加的一种全身性骨病1。从目前国内外报道来看,主要以研究原发性O P为主。实验研究主要包括实验动物的选取、模型的制作方法和观察指标的确定。现综述如下。

1　模型的建立和观测

1.1　大鼠

1.1.1　方法　大鼠因其分布广,繁殖快,生命周期短,便于饲养,费用较低,是目前研究O P中使用最多,最成熟的造模动物,且以雌性为主。造模方法主要有三种,去势法(摘除卵巢或睾丸),维甲酸灌胃法和糖皮质激素肌注法。此外还有人探讨使用其他方法造模,如用初生大鼠去掉双前肢形成双后肢负重的双后肢造模法2,去势加双后肢造模法2,低钙饲料饲养造模法3,切除甲状旁腺造模法6。

1.1.2　鼠龄　在上述各种造模中,最多使用3至6月龄鼠,也有使用初生鼠2,2月龄鼠19,8月龄鼠19,10月龄鼠29,12月龄鼠7,21,14月龄鼠4,8

1.1.3　时间　造模时间随造模方法和鼠龄不同而不同。去势法雌鼠一般3个月,雄鼠3个月29或4个月11。维甲酸法8天33、14天10、21天9。糖皮质激素法6周(老龄鼠)5、8周32、18周7。甲状旁腺摘除法为3个月6。低钙饲料饲养造模

收稿日期:2000-08-28

作者简介:赵和平(1965-),男(汉族),甘肃西峰市人,

主治医师。法12周3。

1.1.4　观测指标　大鼠O P造模后,国内学者从各自的研究情况出发,用不同方法对血、尿、骨骼等方面做了深入研究,归纳起来主要有:一是从生物力学方面研究,着重研究骨骼的最大载荷,破坏载荷和能量吸收12,抗弯强度5,33。二是骨的干重、灰重13,33,骨基质重、骨直径(5)、骨长(L)测量13。三是骨的超微结构研究,利用扫描电镜和透射电镜观察骨小梁的完整性、空隙大小3,22。四是骨的整体结构分析,利用骨密度仪测量骨密度(BM D)4,14,33,骨小梁体积(TBV)和平均厚度(M T T)16。五是骨成份分析研究,包括Ca、P、M g、Zn、Cu,M n含量测定26,33,骨组织中肿瘤坏死因子a(TN Fa)以及雌二醇(E2)测定16。六是骨组织内雌激素受体(ER)m RNA表达研究15。七是血尿生化指标测定,包括血清碱性磷酸酶(S2 AL P)、酸性磷酸酶(S2TRA P)2,一氧化氮(N0)、一氧化氮合酶(N0S)8,超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(M DA)4、TN F a、E216,血中促甲状腺激素(T SH)、甲状腺激素(T3、T4)17,血清钙(S2 Ca)、磷(S2P)、尿钙 肌肝(U一Ca C r)以及羟脯氨酸 肌酐(U一Hop C r)13。八是其他方面,包括红细胞膜蛋白激酶C(PKC)和Ca2+2M g2+2 A T P酶活性测定18,大鼠体重19,子宫内膜12和重量变化9,雄鼠前列腺和精囊重量变化及肾上腺和脾脏变化情况10

1.2　小鼠

1.2.1　方法　鼠龄　时间　小鼠是O P实验中使用较少的动物,可能是因其体积小,骨密度测量不方便等原因所致。从目前所见的资料看,主要有三种方法造模,糖皮质激素法( )34,去势(♀)和维甲酸法23。鼠龄24月龄34。造模时间糖皮质激素法12周34去势法4月23维甲酸法2

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中国中医骨伤科杂志2001年6月第9卷第3期

周23。

1.2.2　观测指标　包括骨Ca23,34、微量元素(Zn、Cu、Fe、M n)、计量学23和股骨体积34的测定,血中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH Px)和心肝肾组织中谷胱甘肽(GSH)和脂质过氧化物(L PO)测定23。

1.3　兔

1.3.1方法　年龄　时间　使用兔造成O P模型较少,主要用去势法(♀)。造模时间为5个月31, 6个月30。兔龄5月,1年31。

1.3.2　观测指示　包括四环素标记观察骨切片计量图象分析30,造模5～8月生存期内测BM D 和体重、毛色、生长状况观察,处死后取骨作生物力学测定,病理组织学检查,骨灰重及灰的Ca、P 含量、子宫重量测量31。

1.4　山羊

1.4.1　方法　年龄　时间　山羊在O P实验中尚处于探索阶段。近年来李良等20选用1.5岁左右山羊(♀),用去势法造模。

1.4.2　观测指标:山羊去势后李氏20从2月起,于不同时间观察髂骨骨活检组织的病理形态学变化;术后3月、6月检测血清骨钙素(B GP)变化,术后6月测长骨生物力学性能。

2　不同模型的特点及评价

骨的代谢包括骨的吸收和形成两个方面,若形成大于吸收,则出现骨骼增长、密度升高,反之若吸收大于形成则出现骨密度下降,最终形成O P。O P的形成需要一个较长时间的骨吸收过程。在O P实验研究中,由于实验者选用的动物,造模方法,动物年龄的差异,而出现了各个模型之间的差别。

2.1　去势法虽然是目前使用最普遍,最成熟的造模方法,但因选用的鼠龄不同,造模所需时间也不同,有人通过测骨矿含量(BM C)、BM D认为2月龄雌鼠去势后4个月BM C、BM D内无统计学差异,均呈增长趋势;3月龄鼠去势2个月内BM C、BM D基本稳定,只是测量值明显低于阴性对照组;而8月龄鼠在去势1周后,模型组与阴性对照组显示出差异19。对3月龄雌鼠去势1月后骨呈高转化,3个月骨形成参数有下降趋势,骨吸收增加,骨量丢失,造成O P模型34。而10月龄的雌、雄大鼠去势3个月后即可满意地显示出O P29。因此,有人主张用去势法造模时,大鼠宜选用6月龄以上,造模时间至少为3个月25。

由于动物体内骨的组成(密质骨与松质骨含量比)不同,骨骼的负重不同。因此O P造模后,骨的吸收程度、速度也就不尽相同。去势后大鼠骨丢失速度为腰椎>胫骨>股骨、腰椎体>胫骨上段>股骨上段27。

2.2　灌服维甲酸法,70m g kg,日1次,连续14日造成O P模型,通过观察胫骨组织形态,显示大鼠松质骨和密质骨量明显丢失,骨小梁密度减少,间隙增大,胫骨中段骨皮质变薄,髓腔扩大;但维甲酸对类骨质形成和骨基质钙化无明显影响。能使破骨细胞活性与功能显著增强,从而促进骨吸收,使骨代谢处于骨吸收大于骨形成的负平衡状态;同时还观察到大鼠体重减轻,前列腺和精囊重量减少,肾上腺和脾脏肥大,而血中性激素和反映骨代谢状况的生化指标Ca、P及AL P无明显改变10。胡氏等人亦观察到灌服维甲酸21日后,大鼠的卵巢重量显著减轻,子宫萎缩,骨呈高转化型改变,类骨质增多。9。

2.3　糖皮质激素肌注法,陈氏等人用老年前期雄性大鼠,肌注0.25m g 100g,周2次,连续6周,通过测全身BM D,骨小梁容积及生物力学抗弯强度,认为建立了O P模型5。而李氏则肌注氢化泼尼松0.45m g 100kg,周2次,共8周,建立了O P 动物模型,且大鼠S2P及S2AL P活性增加,U2Ca 浓度及24h排泄量增加32。

2.4　对去势法、维甲酸法和糖皮质激素三法,刘氏通过比较研究发现,维甲酸组和去势组鼠骨重(W)减轻,W L,W L5明显降低,形成典型的O P;糖皮质激素组S2AL P、U2Ca C r及U2HO P C r显著升高,但W L,W L5没有明显差异13。而孙氏研究发现去势小鼠体内的抗氧化物(血中GSH Px和组织中GSH)含量上升,维甲酸小鼠体内的抗氧化物含量下降,两种模型小鼠三种组织中只有肝组织为升高,心肾两种组织L PO含量下降,股骨内微量元素Zn、Cu含量下降,Fe含量上升,M n含量在去势小鼠下降,维甲酸小鼠上升23。

3　小结

总之,我国对O P研究虽然比起国外来较晚,但发展较迅速,许多医务工作者用不同方法,从不同角度进行了大量研究,不论从理论方面,还是从临床方面均取得了长足的进展,但还存在不少亟待解决、探讨的问题。

3.1　O P动物造模方法虽有许多,但最成熟、应用最广泛的方法为去势法。该法是一个比较可靠,符合临床上绝经后妇女O P的病理演变过程但

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