骨质疏松动物模型综述

【摘 要】:随着对骨质疏松症(Osteoporosis,OP)研究的深入,动物模型成为OP实验研究中不可缺少的研究材料.研究者应根据实验要求和目的,慎重选择.本文着重就国内外对OP动物模型的相关研究概况作一介绍.

【关 键 词】:骨质疏松,动物模型,造模

【中图分类号】R-332【文献标识码】A【文章编号】1007-8517(2010)08-012-2

骨质疏松症是以骨量减少、骨的微观结构退化为特征,致使骨的脆性增加以至易于发生骨折的一种全身性骨骼疾病.它是老年人的一种常见病、多发病,其防治已成为世界性的重要卫生问题之一.因此,要研究此病的发病原因、机制,研制各种预防和治疗新药,了解各种治疗手段的作用机理,动物模型作为研究的重要手段,起着不可替代的作用.

1模型动物选用原则

使用实验动物进行实验的目的,是用最少的动物数量达到最大的精确度,最好的可重复性和稳定性.原则要求OP在组织学表现上与人类一致,遗传稳定性,遗传背景明确,资料完整便于交流,动物经济、易饲养、操作简便,符合学标准.

2模型动物

2.1啮齿目动物:①大鼠:大鼠是建立OP模型应用最广泛的动物[1].常用Wistar、SD大鼠等来做OP模型.大鼠骨代谢与人有许多相似之处[2]:随年龄增长骨量丢失,相似的骨松质分布及重建功能,卵巢切除后高的骨转化率及对性激素相似的反应性等.②小鼠:采用小鼠进行骨代谢遗传因素的研究[3],导入或敲除目的基因,观察其表型特征和病理变化,是目前OP研究领域中最感兴趣的课题之一.

2.2兔形目:兔在OP模型研究中也被广泛应用[4].由于其性格温顺、便于饲养、成本经济、有明显的哈佛重建能力等优点,常被用于去势兔OP模型.

2.3食肉目:狗在合成代谢和结构特征方面,与人类骨骼十分相似,其皮质骨有丰富的哈佛系统,与松质骨比例适当,因而被用于OP的模型研究.

2.4偶蹄目:①猪:小型猪的培育为猪作为模型动物开辟了广阔的领域.具有层状骨、骨小梁和骨皮质重建与人相似,骨骼大,足以接受人工装置植入,可以多次采活检,多次取血标本等优点.不足之处是:昂贵,卵巢子宫切除手术较困难,因为子宫血管很容易破裂[5].②绵羊:绵羊作为骨质疏松动物模型的报道很少.但因其性格温顺,容易圈养、便宜、能反复骨活检、便于安装人工植入体等优点,是一种极具潜力的骨质疏松模型动物.③山羊:国内有应用山羊进行去势建立骨质疏松模型的报道[6].

2.5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极为相似,最适于作OP模型动物,但费用昂贵、实验操作难度高、实验周期长等因素限制了研究应用.

3OP模型的制备

3.1绝经后骨质疏松模型

3.1.1去势造模:Sille于1969年用大鼠首先建立,现在去势雌鼠骨质疏松模型已成为公认的标准化的绝经后骨质疏松症经典模型.方法是选择合适月龄的雌性大鼠,无菌手术切除双侧卵巢,一定时间后处死,处死前后采取血液、尿液、骨或骨髓等标本,进行各项指标的检测[7].去卵巢成年大鼠模型主要反映妇女绝经后骨量缓慢丢失期的骨丢失与骨代谢特点,3-9月龄为复制成年大鼠OP模型的合适年龄.

3.1.2非手术造模:不摘除动物卵巢,而给予影响动物内分泌的药物,抑制动物生理状态下雌激素的分泌,经过一定时间后,测定动物骨组织各项指标.常用药物有:①busere

-lin(商品名),是一种促黄体素分泌激素的类似物,有降低血清雌二醇(E2)含量的作用,②Casodex,非甾体类雌激素拮抗剂,它可使体内雌二醇耗竭.通过血清雌二醇含量测定、大鼠涂片检查及子宫重量等指标的观察,可见药物法能成功地模拟绝经后状态[8].

3.2老年男性骨质疏松模型

男性骨质疏松症的研究起步较晚,其发病机理也并不十分清楚,但雄激素减少是男性老年人发生骨质疏松的重要原因之一,基于此,睾丸切除(ORX)大鼠OP动物模型成为研究男性骨质疏松的重要工具.但考虑到年龄的影响,老龄雄鼠ORX后造成的骨量减少可能涵盖了增龄和去势的双重作用[9].

3.3继发性骨质疏松

3.3.1营养缺乏性骨质疏松症

通过给动物饲喂缺乏钙、磷、VitD等的食物,可使骨密度下降,血钙磷浓度上升,尿钙增加,符合骨质疏松的表现.常作为辅助方法,与其他方法结合制作OP模型[10].

3.3.2药物性骨质疏松症

(1)糖皮质激素致骨质疏松:机理是超生理剂量的皮质类固醇激素抑制成骨细胞活性,使骨形成减少同时可引起机体的钙、磷、维生素D和素代谢的变化,促进骨吸收,诱发骨质疏松.采用的动物以大鼠为主,药物有醋酸泼尼松、氢化可的松、地塞米松,诱导途径有灌胃、肌肉注射,一般5～6周即可造模成功.

(2)维A酸致骨质疏松.维A酸是维生素A的衍生物,并有与其相似的药理作用,主要用于皮肤科,伴有骨质疏松副作用.邵金莺[11]等于1989年首创维A酸诱发的骨质疏松动物模型,后来的研究者在应用中略有改进,一般用70mg/(kgd)～105mg/(kgd)连续灌胃2周,可致大鼠股骨相对体积、平均骨小梁宽度及单位面积骨小梁内骨细胞数显著下降,其组织形态学与雌激素缺乏引起的OP极为相似.

3.3.3废用性骨质疏松症

长期卧床或不活动等,可使正常骨代谢遭到破坏,发生骨质疏松.造模方法有很多种,全身制动如将大鼠限制于小笼内,局部制动如局部石膏固定、脊髓半横断术、坐骨神经切断术、周围神经切断术、肌键切断术、绑腿、套筒法等.废用性骨质疏松动物模型的制备对临床上研究长期卧床及骨折固定等引起的骨质疏松有重要意义.

3.3.4其他:还有转基因模型,基因敲除模型,酗酒[12]、吸烟致骨质疏松模型等.

4结语

随着老龄化社会的到来,骨质疏松症越来越被重视,现有骨质疏松模型的采用将会不断增加,随着研究的深入和新技术的出现,相信新的模型将不断出现,骨质疏松症的治疗方法也将不断得到改进.