关节内注射药物建立骨性关节炎动物模型研究进展

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1、关节内注射药物建立骨性关节炎动物模型研究进展发表者：马玉峰 527人已访问骨性关节炎（Osteoarthritis，OA）是临床常见病，病程呈迁延性、反复性，其治疗上目前尚缺乏特异性措施。探索骨性关节炎的动物模型的建立方法，是研究其病理机制及防治方法的重要课题之一，亦是现代骨科学领域研究的热点问题之一。目前人们已从组织形态学、病理学、分子生物学及生物力学等方面进行不同角度、不同靶点对其研究，为此建立了不同种类的骨性关节炎的动物模型，包括机械制动、手术诱发（半月板切除、交叉韧带切断、关节划痕、切断部分臀大肌等）、自发性模型（豚鼠、C57黑鼠）、转基因动物

2、模型以及关节内药物注射等病理模型。其中，关节内注射药物建立骨性关节炎模型因其造模时间段、造模比较稳定、受其它因素干预少等优点，一直作为建立膝OA的经典方法，近年来许多学者对其开展了大量研究，取得了引人瞩目的成就，现将对其研究情况综述如下。1.实验动物的选择选择相关动物作为模型研究，应遵循KennethPHPritzker[1]提出的三原则：相关性、适当性、实用性。相关性是指所选动物能够模拟人类发病过程中的病理现象，在这些模型中，动物的特点以及类似人类疾病的特征可以较好地提供模型。适当性首先是应用动物而非简单地在寻找问题过程中调查研究；其次是根据实验目的

3、和要求选择更适合的动物品种。实用性是指根据动物来源是否充分、动物是否易于控制、维护条件以及费用等选择动物品种。理论上讲，哺乳动物与人类的关节解剖结构、生物力学相似，而且下肢负重载荷较多，不论是自然环境还是人工环境，所有的哺乳动物都有可能患上退行性骨关节病[2]。所以目前科研工作者主要是以哺乳动物制备动物模型开展研究工作。特别是啮齿目动物，如小鼠、大鼠、豚鼠等。还有家畜类：羊、狗等；灵长类：恒河猴等。 1.1小鼠：由于体积小，操作方便，饲养管理方便，生产繁殖快，研究较深入，国内外已有严格的质量控制标准，已拥有大量的近交系、突变系和封闭群，近几十年来一直作

4、为生物医学动物模型的主要动物品种。考虑到骨性关节炎发病机制与关节生物力学因素有关，与人类关节相比，小鼠体积较小，应用小鼠的关节制备骨性关节炎动物模型产生了以下疑问：关节软骨异常薄，缺乏可视化影像学检查、超显微结构研究；而且手术干预空间较小，可取的组织材料有限；术后功能评估、训练方法、外固定等较难实现;更重要的是关节软骨中不含硫酸角质素。这就造成了小鼠在科研制备模型中难以广泛应用。应用小鼠采用关节内注射药物的方法制备骨性关节炎模型文献记载不多。Daansetal [3]利用Gdf5Bp-J/+小鼠观察基因GDF5致OA的敏感性。他们利用以下四种模型评价了

5、OA的病理进程：（1）关节内注射胶原酶；（2）关节内注射木瓜蛋白酶；（3）半月板不稳；（4）运动过度。通过观察骨及软骨下骨参数、软骨代谢情况、步态和胶原蛋白特征。结果发现在胶原酶组模型中，与野生型相比，Gdf5Bp-J/+小鼠的对侧膝关节更易发生OA。近年来，目前小鼠基因及可标记基因已经得到很好的注释、翻译，故可用于骨关节炎的基因表达、基因转染、基因敲除等基础研究。1.2大鼠：和小鼠同属啮齿目、鼠科，与小鼠具有相似的优、缺点。而大鼠体积较小鼠大，生存能力强，抗感染强，能耐受关节手术，有利于广泛应用于OA疼痛反应、评估治疗等方面研究。如大鼠有较厚的关节软

6、骨可制备部分或全部关节软骨缺损模型。在大鼠关节内注射药物，文献记载较多。关节内注射碘醋酸盐常用于观察大鼠模型的疼痛反应，评估组织胺H3受体[4]、内源性大麻素水解抑制剂[5]、蛋白酶水解酶[6]等的作用机制。Salo等［7］采用关节内注射免疫毒素的方法使2月龄大鼠膝关节失去传入神经支配，结果显示随着年龄的增长，大鼠出现OA症状；失去传入神经支配的大鼠与对照组相比有显著性差异（P=0.0016，n=16）。作者推断随着年龄的增长，大鼠的神经元将会减少，这是引起自发性关节炎的进程的重要因素。1.3豚鼠：豚鼠的骨生长在4月龄停止，骨骺闭合在几个月之后。豚鼠有

7、膝内翻畸形，胫骨内侧间室负荷增大，容易发作内侧间室的OA。与大鼠、小鼠相比，科研工作者应用豚鼠研究OA较少，主要通过化学药物、关节手术和自发性OA来制备OA模型，如OA生物标记物的测定。然而，应用豚鼠作为OA动物模型主要有两个优点［8、9］：一是关节组织病理学与人类极其相似；二是自发性OA动物模型是有效的。1.4兔：兔体型适中，性情温和，四肢爬行，和人类下肢行走不同，但兔的关节组织结构与人类接近，是科研工作者常用的OA模型。然而，兔的髌骨较小，屈膝活动度较大，步态不同于人类和其他动物，因此，膝关节的生物力学、组织结构亦与此不同。与人类相比，兔的半月板有

8、较多的细胞结构和较少的血管供应；关节面的关节软骨缺少胶原蛋白覆盖。最主要的问题在于兔长到8月龄