骨关节炎动物模型的建立及选择

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1、骨关节炎动物模型的建立及选择作者：翟吉良，翁习生，邱贵兴【关键词】骨关节炎动物模型的建立及选择　　骨关节炎（osteoarthritis，OA）是以关节软骨退变、关节缘骨质增生为主要改变的疾病，临床尚缺乏根治措施，建立动物模型是研究OA发病机制、治疗及预防的必要手段。　　OA分继发性和原发性，故OA动物模型可从制作方法上分为两大类：一类为诱发模型，即通过各种操作方法如关节制动、手术、关节内注射物质等诱导OA产生；另一类为自发模型，即不用任何外界干预，动物自发产生OA，如C57黑鼠、STR／ort小鼠等；除以上两类模型外，还有一种模拟骨关节炎模型

2、的方法，即关节软骨细胞体外培养。　　1诱发模型　　1.1关节制动　　根据其制动位置可分为屈曲位、中间位、伸直位，伸直位时尚可施加外力挤压；将动物的关节长期固定于某一位置后，由于关节应力的改变可产生关节软骨退变进而形成OA。屈曲位时因减少了横跨膝关节的肌肉的收缩而导致关节软骨的萎缩性变化；若以伸直位制动，限制了关节的运动，肌肉、关节囊收缩，对关节面产生了过度压力，导致了OA的发生〔1〕；伸直位并施加压力时因增大关节面压力而进一步促进OA的形成。Evans等〔2〕观察发现家兔膝关节制动60d后，大部分关节软骨的变化无法逆转；若制动不超过30d，病变

3、则有恢复的可能〔3、4〕。对人膝关节制动后，其关节软骨的病变与动物实验中所见到的改变相似。动物实验表明，无论是短期的反复制动或是持续性制动，若制动时间超过30d，则可导致进行性OA的发生。在研究临床OA的发病机制及治疗反应时，将兔膝关节于伸直位制动5～6周是较好的OA动物模型制作方法之一〔6〕。尚平等〔5〕比较过屈位和过伸位固定制作OA模型的优劣，结论是两者均能成功制作OA模型，但前者简便、固定牢靠、耗材少、家兔适用性好、成功率高。　　1.2手术方法　　1.2.1关节内手术　　1.2.1.1前交叉韧带或（和）半月板切除　　关节不稳定时由于关节应

4、力发生变化（局部增大或减小）会造成关节的退行性改变，从而导致骨关节炎的发生。Pond等将犬膝关节前交叉韧带切断，观察到实验肢体的发展过程和自然发生（前交叉韧带破裂所致）关节不稳定是一样的，并且其最后的肉眼病理表现与骨关节炎是一样的〔3〕。王君等〔6〕在切除兔前交叉韧带的基础上固定手术对侧肢体使手术侧肢体过度负重形成兔膝负重模型，该模型造模时间较单纯切断前交叉韧带造模时间短。Moskom或腓侧韧带3～4mm和前外侧半月板4～5mm，以及部分或全部切除髌骨，均可导致不同程度的OA改变〔8〕；股骨髁切除亦可导致OA的形成〔9〕。　　1.2.1.3Hu

5、lth模型　　此为经典手术造模方式，具体步骤为：将动物麻醉后仰卧于手术台上，无菌条件下取膝关节内侧纵切口长约2cm，显露膝关节，然后切断前后交叉韧带及内侧副韧带，完整切除内侧半月板，保留关节软骨面。术后不固定伤肢，自由活动，可适当给予抗生素预防感染〔10〕。胡阿威等〔11〕在Hulth模型基础上进行了改良，即按Hulth法行动物手术后7d驱赶动物，每日30min，分2次驱赶，驱赶动物4周后即得明显的OA模型。　　1.2.1.4关节划痕　　在幼犬的关节软骨上用圆绞刀造成广泛且深度不等的软骨及软骨下骨缺损，2周后局部出现软骨细胞变性、基质中异染物质

6、丧失〔1〕。为避免关节内划痕关节内操作对OA模型的影响，Marijnissen等〔3、12〕提出一种新的关节刻痕OA模型，方法是在狗的膝关节股骨髁上刻痕，不损伤软骨下骨，术后将对侧肢体固定于躯体上，迫使手术肢体负重，每周3d，每天4h，共20周。20和40周（后20周正常负重）后，关节软骨的生化表现与临床非常相似，并且关节炎症很轻微。由于关节的退变由一过性软骨损伤造成的，且炎症反应轻微，认为这是一个观察OA早期表现及治疗效果的理想模型，尤其是观察主要针对软骨保护和修复的治疗措施疗效时更为敏感。与切断前交叉韧带造模相比，关节划痕造模（Marijn

7、issen法）对于观察治疗效果更好，因为前者关节不稳定持续存在从而影响治疗效果的观察〔12〕。　　1.2.2关节外手术　　1.2.2.1改变关节应力　　（1）增加关节应力：陈宝兴等〔3〕用出生后1周内的m，降低髌股关节压力，术后6周开始出现软骨细胞增生、排列紊乱；16周时软骨已明显变薄，并且出现纵裂纹和胶原纤维增粗、断裂。由低应力导致的软骨退变早期，软骨细胞缺乏软骨退变中常见的代偿性增生表现说明低应力可能对软骨退变修复有抑制作用。　　1.2.2.2臀肌切断　　关节生物力学的紊乱是骨关节炎主要病因之一，但关节内手术途径所得到的OA模型不能排除手术

8、所致创伤性滑膜炎对实验的千扰，因此白希壮等采取完全切断豚鼠附着在髂嵴上的臀大肌及深部的臀中、小肌，切除远侧断端1cm，从而获得满意的髋OA模型〔3、1