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骨质疏松模型

1 卵巢切除模型

(1)复制方法  雌性实验大鼠按40mg/kg体重的剂量经腹腔注射2%戊巴比妥钠麻醉,无菌下腹部正中切口,钝性分离腹肌腹膜后进腹,丝线结扎卵巢并摘除。缝合切口前腹腔内注入万古霉素l0万u。造模后大鼠常规饲养,自由饮水和进食。

(2)模型特点  卵巢切除后模型大鼠血浆雌激素(E2)含量显著下降,股骨中点骨皮质指数也明显下降,骨量和骨质量也明显下降。镜下病理组织学观察显示,骨组织切片中骨小梁断裂,排列稀疏,形态结构完整性差。

(3)比较医学  骨质疏松是临床上老年人常见的疾病之一,妇女绝经后好发此病;随着绝经后时间延长,中老年妇女骨质疏松发病率可大幅度上升,表明卵巢分泌的雌激素对骨质疏松的发生和发展有重要影响。大鼠去卵巢后,其体内雌激素分泌减少,使其对破骨细胞的抑制减弱,骨吸收大于骨形成,骨骼呈高转换状态,骨量不能保持平衡,导致骨丢失增加。镜下表现为骨小梁的面积下降、数量减少、分离度增加。以往研究表明,年龄为3~9月龄区间的大鼠适合复制骨质疏松模型,尤其是6月龄大鼠已达峰值骨量。大鼠年龄过小,机体内因生长期骨量显著增长会掩盖去卵巢的骨量丢失;而12个月龄后大鼠由于开始进入老龄期,机体内会出现老年性骨量丢失,从而影响实验结果观察。到目前为止,采用卵巢切除大鼠复制的骨质疏松模型,是WHO和美国FDA推荐的研究绝经后骨质疏松症的最佳模型。

2 维甲酸模型

(1)复制方法  3个月龄雌性大鼠每天按70mg/kg体重的剂量口服维甲酸(retinoic acid),连续14d,随后14d维甲酸改为生理盐水。动物常规饲养,自由饮水及进食。于造模开始后第29日处死动物,取其胫骨于固定液中固定,常规脱钙,石蜡包埋,作连续切片,光镜下观察。

(2)模型特点  口服维甲酸3d后,模型大鼠食量明显减少;至第14日时动物体重明显减轻,活动减少,并可见拱背竖毛。模型大鼠胫骨近心段松质骨(骨小梁)骨量及形态发生明显改变,骨小梁面积百分数、密度显著减少,骨小梁间隙增大。模型动物骨组织切片形态计量结果显示,胫骨中段密质骨面积百分数也明显减少,骨髓腔面积百分数增大,反映破骨细胞活性与功能的骨内膜面骨吸收周长百分数明显增高。本模型制作方法简便,造模时间短,模型成功率高,动物骨质疏松表现典型,易于开展给药观察。

(3)比较医学  维甲酸是维生素A的衍生物,具有与维生素A相似的药理作用,临床上主要用于各种皮肤科疾病的治疗,但其伴有骨质疏松副作用。过去的研究表明,维甲酸能激活机体内破骨细胞促进骨吸收,但对成骨细胞活性无抑制作用,对骨形成及骨基质的矿化过程也无明显影响,最终使机体内骨重建处于骨吸收大于骨形成的负平衡状态,从而导致动物出现骨质疏松。本方法建立的骨质疏松模型病理形态改变非常典型,镜下表现为骨小梁稀疏,骨皮质变薄,骨髓腔扩大;但由于其造模机制方面的原因,可引起模型动物性腺受损及脾脏、肾上腺发生代偿性肥大,所以其在研究的实用性方面不如卵巢切除方法建立的骨质疏松模型。

3 可的松模型

(1)复制方法  3月龄大鼠按3.6mg/kg体重的剂量经口灌服氢化可的松注射液,每周6次,30d后改为每周2次。总给药共60d。动物处死前10d和2d分别给大鼠皮下注射盐酸四环素25mg/kg体重和Calein溶液30mg/kg体重的剂量,使它们在骨表面形成荧光双标记,以观察2次注射期间骨形成的动态变化。

(2)模型特点  给药结束时模型大鼠体重明显降低,骨组织切片镜下观察显示,骨小梁面积下降,骨小梁间隙增大,矿化沉积速率和骨形成率降低。

(3)比较医学  复制糖皮质激素骨质疏松动物模型的机制,主要是超生理剂量的皮质类固醇激素可抑制机体成骨细胞活性,使骨形成减少;同时引起机体的钙:鳞、维生素D和甲状旁腺素代谢的改变,促进骨吸收,导致骨代谢处于骨吸收大于骨形成的负平衡状态,出现骨量丢失,诱发骨质疏松。本模型对研究人类糖皮质激素引起的继发性骨质疏松有积极意义。

除了以上3种常用的骨质疏松动物模型外,尚有以下几种特殊研究用途的骨质疏松动物模型。①去睾丸大鼠模型:将4~6个月龄雄性大鼠去睾丸,术后大鼠很快出现低骨量,其原因是动物不能达到峰值骨量,而不是雄激素缺乏所引起,睾丸切除大鼠骨代谢转换率升高,骨质疏松主要发生于松质骨,但经雄激素补充治疗后,骨质疏松病变可以逆转。②制动性骨质疏松模型:由于动物肢体的骨量和骨代谢与负重、肌力刺激、神经血管对肌肉和骨的营养等因素密切相关。常用复制方法有机械固定法、悬吊法、手术切除动物一侧坐骨神经或一侧膝肌或跟腱等。由于制动导致骨质疏松的机制不完全相同,不能将一种制动模型的结果外推到其他模型上。解除制动因素后,骨量通常可恢复,但所需时间较造模时间长得多。现主张在制动模型的基础上,加卵巢切除或睾丸切除进行老年性骨质疏松的研究,前者模拟老年人体力活动减少,而后者模拟性腺功能衰退造成的骨质疏松。

大鼠是人类骨质疏松研究最常用的实验动物,因为①大鼠有明显的生长期和成年期,便于观察年龄对骨组织的影响。②骨骼系统的解剖与人类有很多相似之处。③成年大鼠的多个部位的松质骨骨量在相当一段时期内保持稳定,适宜于松质骨重建的研究。④与人类相似的松质骨分布和重建功能及板层骨的骨小梁重构能力。


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