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骨关节炎模型

简要描述:骨关节炎模型:骨关节炎(osteoarthritis, OA)是中老年人常见的一种慢性进行性疾病。是由于关节软骨退行性改变(退变)和关节表面边缘形成新骨的退行性病变,其病因、分子生物学、早期诊断和治疗均存在问题,需要进一步研究。骨关节炎动物模型无疑是研究人类骨关节炎病理机制和防治方法的良好工具。

  • 更新时间:2021-11-12
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详细介绍

常用骨关节炎动物模型手术方法分类:

1)破坏关节稳定性  破坏关节稳定性是目前国外常采用的一种OA造模方法。关节稳定性是保持关节正常结构和功能的一个重要因素。若关节不稳,必使关节各结构的动态平衡失调,从而使关节发生退行性改变。常用的造成关节不稳的手术方法主要包括:切断内侧副韧带、切断前、后交叉韧带,切除内侧半月板及切除髁、膑骨等。McDevitt等切除犬、兔前交叉或前后交叉韧带、切断家兔前交叉韧带和内侧半月板造成关节失稳,手术后见关节滑膜增厚,软骨表面糜烂,细胞成簇排列,骨赘形成,关节软骨中黏蛋白减少,酸性磷酸酶增加,蛋白、糖胺聚糖(GAG)合成率增加,胶原纤维成分无变化,软骨细胞合成的黏蛋白中含有更多的硫酸软骨素。切断双后肢内侧副韧带及膝前内侧筋膜扩张部,并在断端处修剪去除约2mm,造成小鼠双后肢外翻畸形,术后2d放于拖箱内,每天赶其行走30m,2周后,光镜见软骨厚度变薄,电镜软骨细胞有明显的外形改变,表明软骨细胞处失代偿期;造模4周,软骨厚度显著变薄,电镜见软骨细胞变形严重呈不规则状,胞质内充满脂滴、糖原颗粒及微丝,细胞器外形模糊,细胞核深度凹陷变形,细胞旁出现嗜锇性脂肪碎屑,基质内胶原纤维显露明显且较正常为粗,结构松散紊乱;手术8周,病变与人4周相似,但程度加重。路氏等将切除韧带与半月板结合,成功地诱发膝关节骨关节炎,且认为该模型制作期限合理,病灶典型。术后3周就出现了骨关节炎的早期改变,包括软骨细胞排列紊乱,表层轻度糜烂,可见散在的软骨细胞簇及局部溃疡。术后6周出现了明显的骨关节炎症改变,6周X线显示了关节间隙异常及胫骨上端变形。从而表明关节的不稳定是造成关节软骨破坏,形成骨关节炎的原因。将鼠或兔内侧半月板切除30%~50%,同时,让其自由活动,成功地复制出OA模型,且认为这种造模方法对研究OA关节软骨细胞凋亡是一种很好的动物模型。而 Mansour等采用半月板部分切除和交叉韧带切除术后造成动物OA模型进行研究发现,改变兔膝关节动力装置在实验动物OA产生过程中并不是起关键的作用。

2)降低关节应力  研究表明在OA的发生机制中,缺乏负重可能是重要环节之一。由低应力导致的软骨退变早期,软骨细胞缺乏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。国内顾氏等将大鼠一侧后肢跟腱切除约2mm,术后允许动物自由活动,术后1周至1个月,软骨未见异常改变;术后2个月,部分软骨出现裂隙,多集中于软骨的浅表,正常软骨细胞柱存在,有少量固缩的软骨细胞;术后3个月软骨裂隙增多,有些可深达钙化层,部分区域有软骨小片缺损,软骨细胞排列紊乱,较多软骨细胞发生退变,并有空陷窝出现,某些区域有软骨细胞族出现;术后5~8个月,上述改变程度更明显,软骨细胞柱正常形态消失。

3)增加骨内压  自1983年Larsen*提出骨内压概念后,国外对骨内压与OA的关系有了较详尽的研究,提出导致骨内压上升的主要原因是由各种因素引起的骨内静脉回流受阻所致的骨内静脉血淤积。据于此,有人结扎大鼠股静脉并切除1cm,且切断髂内静脉和躁部至膝部的大隐静脉,8周后可见关节软骨的钙化层增厚,新骨形成,松质硬化,与临床OA的变化相似。结扎犬膝关节周围的静脉可导致关节软骨的局部损伤和变性。通过结扎家兔一侧股、臀下静脉造成膝关节周围骨内高压动物模型,1周时关节软骨出现退变。许氏等认为这种方法造模12周时关节软骨仅呈轻微病变,与临床表现不太相符,而采用在结扎股、臀下静脉的同时行同侧肢体伸膝固定的2种方法叠加造模,既能使膝旁周围静脉瘀滞,骨内压升高,又能使兔膝关节发生退行性改变,术后6周模型即可建成,造模成功率高达93.33%。而且可以观察到兔膝关节明显退变、软骨表层明显缺损、关节软骨溃疡、软骨细胞紊乱和软骨细胞丢失、纤维化及少量骨赘形成等,符合人类骨关节炎的病理改变。

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