1 卵巢切除模型

(1)復制方法  雌性實驗大鼠按40mg/kg體重的劑量經腹腔注射2%戊巴比妥鈉麻醉,無菌下腹部正中切口,鈍性分離腹肌腹膜后進腹,絲線結扎卵巢并摘除。縫合切口前腹腔內注入萬古霉素l0萬u。造模后大鼠常規飼養,自由飲水和進食。

(2)模型特點  卵巢切除后模型大鼠血漿雌激素(E2)含量顯著下降,股骨中點骨皮質指數也明顯下降,骨量和骨質量也明顯下降。鏡下病理組織學觀察顯示,骨組織切片中骨小梁斷裂,排列稀疏,形態結構完整性差。

(3)比較醫學  骨質疏松是臨床上老年人常見的疾病之一,婦女絕經后好發此病;隨著絕經后時間延長,中老年婦女骨質疏松發病率可大幅度上升,表明卵巢分泌的雌激素對骨質疏松的發生和發展有重要影響。大鼠去卵巢后,其體內雌激素分泌減少,使其對破骨細胞的抑制減弱,骨吸收大于骨形成,骨骼呈高轉換狀態,骨量不能保持平衡,導致骨丟失增加。鏡下表現為骨小梁的面積下降、數量減少、分離度增加。以往研究表明,年齡為3～9月齡區間的大鼠適合復制骨質疏松模型,尤其是6月齡大鼠已達峰值骨量。大鼠年齡過小,機體內因生長期骨量顯著增長會掩蓋去卵巢的骨量丟失;而12個月齡后大鼠由于開始進入老齡期,機體內會出現老年性骨量丟失,從而影響實驗結果觀察。到目前為止,采用卵巢切除大鼠復制的骨質疏松模型,是WHO和美國FDA推薦的研究絕經后骨質疏松癥的最佳模型。

2 維甲酸模型

(1)復制方法  3個月齡雌性大鼠每天按70mg/kg體重的劑量口服維甲酸(retinoic acid),連續14d,隨后14d維甲酸改為生理鹽水。動物常規飼養,自由飲水及進食。于造模開始后第29日處死動物,取其脛骨于固定液中固定,常規脫鈣,石蠟包埋,作連續切片,光鏡下觀察。

(2)模型特點  口服維甲酸3d后,模型大鼠食量明顯減少;至第14日時動物體重明顯減輕,活動減少,并可見拱背豎毛。模型大鼠脛骨近心段松質骨(骨小梁)骨量及形態發生明顯改變,骨小梁面積百分數、密度顯著減少,骨小梁間隙增大。模型動物骨組織切片形態計量結果顯示,脛骨中段密質骨面積百分數也明顯減少,骨髓腔面積百分數增大,反映破骨細胞活性與功能的骨內膜面骨吸收周長百分數明顯增高。本模型制作方法簡便,造模時間短,模型成功率高,動物骨質疏松表現典型,易于開展給藥觀察。

(3)比較醫學  維甲酸是維生素A的衍生物,具有與維生素A相似的藥理作用,臨床上主要用于各種皮膚科疾病的治療,但其伴有骨質疏松副作用。過去的研究表明,維甲酸能激活機體內破骨細胞促進骨吸收,但對成骨細胞活性無抑制作用,對骨形成及骨基質的礦化過程也無明顯影響,最終使機體內骨重建處于骨吸收大于骨形成的負平衡狀態,從而導致動物出現骨質疏松。本方法建立的骨質疏松模型病理形態改變非常典型,鏡下表現為骨小梁稀疏,骨皮質變薄,骨髓腔擴大;但由于其造模機制方面的原因,可引起模型動物性腺受損及脾臟、腎上腺發生代償性肥大,所以其在研究的實用性方面不如卵巢切除方法建立的骨質疏松模型。

3 可的松模型

(1)復制方法  3月齡大鼠按3.6mg/kg體重的劑量經口灌服氫化可的松注射液,每周6次,30d后改為每周2次。總給藥共60d。動物處死前10d和2d分別給大鼠皮下注射鹽酸四環素25mg/kg體重和Calein溶液30mg/kg體重的劑量,使它們在骨表面形成熒光雙標記,以觀察2次注射期間骨形成的動態變化。

(2)模型特點  給藥結束時模型大鼠體重明顯降低,骨組織切片鏡下觀察顯示,骨小梁面積下降,骨小梁間隙增大,礦化沉積速率和骨形成率降低。

(3)比較醫學  復制糖皮質激素骨質疏松動物模型的機制,主要是超生理劑量的皮質類固醇激素可抑制機體成骨細胞活性,使骨形成減少;同時引起機體的鈣:鱗、維生素D和甲狀旁腺素代謝的改變,促進骨吸收,導致骨代謝處于骨吸收大于骨形成的負平衡狀態,出現骨量丟失,誘發骨質疏松。本模型對研究人類糖皮質激素引起的繼發性骨質疏松有積極意義。

除了以上3種常用的骨質疏松動物模型外,尚有以下幾種特殊研究用途的骨質疏松動物模型。①去睪丸大鼠模型:將4～6個月齡雄性大鼠去睪丸,術后大鼠很快出現低骨量,其原因是動物不能達到峰值骨量,而不是雄激素缺乏所引起,睪丸切除大鼠骨代謝轉換率升高,骨質疏松主要發生于松質骨,但經雄激素補充治療后,骨質疏松病變可以逆轉。②制動性骨質疏松模型:由于動物肢體的骨量和骨代謝與負重、肌力刺激、神經血管對肌肉和骨的營養等因素密切相關。常用復制方法有機械固定法、懸吊法、手術切除動物一側坐骨神經或一側膝肌或跟腱等。由于制動導致骨質疏松的機制不完全相同,不能將一種制動模型的結果外推到其他模型上。解除制動因素后,骨量通常可恢復,但所需時間較造模時間長得多。現主張在制動模型的基礎上,加卵巢切除或睪丸切除進行老年性骨質疏松的研究,前者模擬老年人體力活動減少,而后者模擬性腺功能衰退造成的骨質疏松。

大鼠是人類骨質疏松研究最常用的實驗動物,因為①大鼠有明顯的生長期和成年期,便于觀察年齡對骨組織的影響。②骨骼系統的解剖與人類有很多相似之處。③成年大鼠的多個部位的松質骨骨量在相當一段時期內保持穩定,適宜于松質骨重建的研究。④與人類相似的松質骨分布和重建功能及板層骨的骨小梁重構能力。