骨质疏松动物模型研究进展

袁青青+钱海兵

摘要：骨质疏松症（osteoporosis，OP）是老年人群的多发疾病，预防和治疗骨质疏松无疑成了当下医疗卫生组织函待解决的问题之一。近年来，随着对骨质疏松症的研究，其动物模型自然成为至关重要的基础，为进一步加深对骨质疏松症的认识，本文就国内外近几年对骨质疏松症的动物模型做一综述。

关键词：骨质疏松；动物模型；综述

骨质疏松症是一种以骨量减少、骨组织微结构异常为特征，致使骨骼脆性增加、极易发生骨折的一种全身性代谢性骨骼系统疾病[1]。其所引发的骨折一方面给患病家庭带来严重的经济负担，另一方面也给患者带来了疼痛、不便，甚至带来了一定的致残率和致死率[2]。所以，当下探索骨质疏松动物模型为研究骨质疏松发病机制及其预防和治疗这一使命至关重要。

1 手术法

1.1去势法 去势法通常指采取手术的方法摘除雌性动物双侧卵巢或者摘除雄性动物双侧睾丸，一段时间后构建OP模型。其中，摘除雌性动物双侧卵巢通常用于模拟女性绝经所导致的OP，是绝经后OP模型的“金标准”。杜一飞等[3]，通过摘除雌性大鼠双侧卵巢3个月后，结果显示0VX组大鼠血清中碱性磷酸酶水平明显增高，且取大鼠股骨进行X线观察得到大鼠股骨骨密度下降，骨小梁形成减少。任小娟和夏拉夫[4]在研究骨松汤时，同样以摘除雌性小鼠双侧卵巢为方法构建OP模型，12 w后模型组组小鼠骨密度与其他组比较，骨密度明显降低。众所周知，骨吸收大于骨形成是导致OP的一大因素，伍楊等[5]在研究中药王不留行对去势大鼠影响时，去势一段时间后，取大鼠血清进行检测，发现模型组大鼠血清中IL-1、IL-6、TNF-α含量明显升高，而这些指标恰好是强有力的骨吸收诱导剂。由此可知，无论从动物骨形态学或是骨生化指标均可知去势法是OP动物模型的可行性方法。

1.2甲状旁腺切除法 甲状旁腺切除可直接导致甲状旁腺激素的分泌不足，而PTH可以抑制成骨细胞的凋亡和促进成骨细胞的分化，无疑表明切除甲状旁腺必定导致骨吸收与骨形成不平衡，从而导致OP的发生。且有研究表明小剂量PTH对OP动物可以增加骨量，提高骨强度，减少骨折的风险[6]。但造模方法在手术过程中，操作需谨慎，因稍不注意易损伤返喉神经，对实验造成不必要的影响，故目前一般不采用该种方法。

1.3下丘脑-垂体切断法 下丘脑-垂体是人类重要的内分泌部位，其功能的正常与否直接影响着人类甲状腺、肾上腺和性腺的分泌功能。有研究表明，垂体疾病是继发性OP的重要原因之一。下丘脑垂体功能的缺乏或丧失，可直接导致人体生长激素缺乏症，从而进一步导致患者骨密度降低，最终导致患者OP[7]。Pogoda[8]等第一次在绵羊身上进行了下丘脑垂体断开手术，证实该模型比较适合于研究牙骨质疏松。

1.4坐骨神经或者肌腱切除法 该法是指切断动物一侧坐骨神经或者肌腱，选取另一侧作为对照，一段时间后进行骨密度、骨计量学和骨生化指标等的检测，以判断模型的成功与否。有学者通过切除大鼠一侧坐骨神经，结果表明被动运动与电刺激在神经生长因子基因的表达上均有不同程度的促进[9]。高俊[10]等通过切除大鼠坐骨神经，4 w后发现模型组ALP、BGP、TRAP与空白组比较均有显著统计学意义，而且模型组大鼠出现皮质骨变薄、空隙增多、髓腔扩大、破骨细胞数增多等现象。也有研究表明，同时切除大鼠右侧坐骨神经及肌腱，30 d后，右侧股骨生物力学指标下降，以此构建OP模型[11]。坐骨神经或者肌腱切除主要是建立废用性OP模型，主要适用于研究因外界因素导致的骨质疏松。

1.5脊髓损伤法 脊髓损伤属于神经损伤的一种，其损伤之后容易引起患者骨骼负重减少和肌萎缩，容易导致骨量丢失[12]，久而久之便会造成患者骨质疏松。吴俊哲等采用改良Allen's法制作大鼠脊髓损伤模型，8 w后发现模型组模型组出现骨小梁密度减低、小梁变细等骨质疏松的表现[13]。该模型一般适用于因运动或外力作用不当引起的骨质疏松研究。

2 药物法

2.1糖皮质激素法 近年来，临床上对糖皮质激素的使用比较普遍，使得糖皮质激素性OP的发病率不断上升，已成为当下OP发病率的第三位[14]。目前认为其诱导OP的机制主要是：一方面通过调节细胞外因子而抑制骨细胞的形成，另一方面可以调节OPG/RANKL/RANK途径促进骨的吸收[15]。常使用的糖皮质激素类药物有醋酸泼尼松、氢化可的松、地塞米松、甲泼尼等，其诱导OP的途径有灌胃、肌肉注射等，造模成功时间4～26 w。有研究证实，采用醋酸泼尼松2.7mg/（kg·d）对小鼠进行4w的灌胃即可成功构建糖皮质激素性OP模型[16]。具研究显示，长时间使用GC的不良反应有生长迟滞、糖尿病、高血压、青光眼、消化道溃疡、下丘脑-垂体-肾上腺轴的抑制等[17]。所以，在采取这种造模方法时，应注意GC本身带来的不良反应有可能对实验造成一定的影响。

2.2维甲酸法 维甲酸，又称视黄酸，是维生素A的活性代谢中间产物，其一方面增加成骨细胞的活性与数量，另一方面也增强了破骨细胞的活性，造成骨吸收大于骨形成的高转换状态[18]。朱虎虎[19]等对大鼠采用维甲酸80 mg/（kg·d）连续灌胃21 d，观察28 d，之后取股骨及血清检测，发现模型组股骨骨密度、骨矿含量、骨小梁面积百分比等均明显减少；血清Ga、P、ALP、TRAP、OC均明显增高。康学[20]、周延萌[21]、彭璐[22]等均采用不同剂量维甲酸成功制作OP模型，并进行了不同中药的药效研究，为治疗OP做出了一定的贡献。

2.3环磷酰胺法 刘政等人采用CTX 5mg/kg、8mg/kg、10mg/kg对大鼠进行15 d的腹腔注射，结果显示，大鼠的骨密度分别下降9.8%、13.3%、15.6%；股骨骨小梁数目分别下降49.8%、65.5%、72.8%；股骨骨小梁分离度分别增高了225.2%、416.9%、577.4%[23]。曹胜男[24]、杨志烈[25]等均对CTX引起的骨变化进行了在体或是离体的研究，都证实了CTX对大鼠骨有一定的影响。

2.4乙醇法 乙醇进入体内后会产生新的代谢产物，这些代谢产物会导致人体OP[26]。有人认为酒精导致OP的机制是：毒害骨细胞、使成骨减少、破骨增加、改变骨重建，从而减少骨的形成[27]。长期过度饮酒能使OB的活性降低、OC的活性正常；同时直接干预1型胰岛素样生长因子受体（IGF-IR）而影响骨形成，进一步导致OP[28]。

2.5布舍瑞林法 布舍瑞林是一种促黄体素分泌激素的药物，给动物作用后，能显著的降低动物雌二醇的含量，从而能很好的模拟女性绝经后的OP模型[29]。研究显示，布舍瑞林每天给大鼠皮下注射，连续4 w，即可出现大鼠骨密度及血清雌二醇均降低。

2.6谷氨酸单钠 谷氨酸单钠是一种中枢兴奋性神经递质，在过量使用的情况下，能对中枢神经产生毒性作用。因此，常被称为神经毒剂。其能选择性的损害动物下丘脑弓状核神经元，导致神经内分泌功能失调，从而诱发动物骨形态学的改变，这一作用常被称为脑源性的OP。钟平[30]等采用10%的MSG对大鼠进行4个月的皮下注射，结果显示：MSG组的骨小梁面积百分数下降、骨小梁宽度降低、骨小梁数量减少、骨小梁分离度升高、骨小梁周长破骨细胞数量增加100%等骨形态学的改变，证实了谷氨酸单钠能成功的制作大鼠OP模型。

3 营养法

3.1低钙法 低钙饮食会造成骨吸收大于骨形成，从而导致OP的发生。吕文亭[31]等采用低钙日粮喂养蛋鸡，分别在20 d、40 d、60 d时测定骨生化指标，发现低钙组蛋鸡血清中AKP、BGP含量升高、E2含量降低。张颜廷[32]等对大鼠进行3 w的低钙饲料喂养，结果DEXA测定，发现低钙组大鼠的BMD、BMC均显著低于正常组。该种造模方法一般不单独使用，常与其他造模方法联合，缩短造模时间，提高模型的成功率。

3.2低钠法 引起人类OP的因素很多，其中，低钠血症被证实与OP的发生有着一定的关系[33]。目前，主要认为低钠血症能引起骨密度的降低，从而导致OP的发生[34]。当下，国内对单独使用该法造OP模型的研究比较少，常与去势等联合造模。

4 制动法

4.1悬吊法 悬吊法主要是模拟失重状态下骨矿化水平降低，钙磷代谢紊乱等，从而导致OP[35]。程强[36]等对小鼠尾部进行14 d的悬吊，结果显示：悬吊组与正常组相比股骨长度下降8.23%、骨密度下降26.8%、骨体积分数，骨小梁厚度、数目也明显下降等OP症状。李煜[37]等也证实，悬吊法等导致小鼠骨钙流失和骨质疏松。该法虽然可以导致OP，但是其可控性比较小，一般不太采用。

4.2固定法 该法一般采用石膏、绷带、钢板、螺钉、套筒等固定实验动物的肢体或是躯干，一段时间后，检测骨形态学或骨生化指标的变化，比较适用于长期卧床或是长期保持同一姿势导致OP的研究。张园[38]等对兔右后肢进行3个月的石膏固定，发现被固定侧骨皮质变薄、孔隙增多、OC增多、骨小梁稀疏等OP症状。

5 联合造模法

目前，许多研究者为提高OP模型的成功率，缩短造模时间，探索OP发病的多种机制，常采用去势+低钙法、去势+坐骨神经切除、糖皮质激素+低钙、去势+糖皮质激素等联合造模，该法已成为当下运用比较广泛的OP造模方法。

梁九根[39]取雌性大鼠进行去势+低钙饲养，以此模拟绝经后OP，1个月后，发现实验组骨密度减低、血清破骨和成骨指标含量上升。孙晓迪[40]采用SD雌性大鼠，进行双侧卵巢切除和右侧后肢坐骨神经切除，术后在第3 d、第7 d、第14 d、第28 d进行心脏穿刺抽取血样及去取右侧后肢，结果发现：联合组大鼠在第7 d，骨小梁数目、粗细程度、厚度、连续性都低于对照组；血清中TRAP 5b水平降低、CTX随时间推移逐渐升高。也有研究报道，去势联合糖皮质激素造模一段时间后，联合组骨小梁数目、厚度、面积百分数均较对照组显著降低，骨小梁分离度较对照组显著升高[41]。卢其腾[42]等同样采用去势联合糖皮质激素成功复制OP模型。

6 基因法

该法目前主要是采用基因敲除来制作OP模型，程少丹等[43]研究证实，敲除护骨素基因的纯合子小鼠，腰椎体发生骨质疏松症状的程度随时间的推移而增加。基因法相比较其他造模方法而言，虽然其成本比较高，但是其可控性较强，一般不受外界因素干扰。

7 其他法

7.1乙二胺四乙酸二钠盐法 EDTA-Na2是一种金属离子络合物，能螯合钙离子在内的多种金属离子，所以常常被用做脱钙剂。杨彬奎[44]等将小牛椎体放入EDTA-Na2溶剂内进行脱钙，发现脱钙后的椎体骨密度降低，骨小梁数目减少，骨髓腔增大。张立元[45]等采取0.595mmol/L的EDTA-Na2溶液對成年猪椎体进行脱钙处理，发现锥体BMD降低、骨量减少，并且随着脱钙时间的延长，椎体的BMD、刚度和强度随之降低。该法虽然可以造成OP，但其所造成得OP与人患病的机制不同，故目前并不适合于用于研究人体OP。

7.2其他造模方法 除以上的造模方法，还有报道称，采用sRSANKL在50 h内也可以建立大鼠或是小鼠OP模型；也有采用雌激素拮抗剂Casodex等，使动物体内雌激素水平下降，以此模拟绝经后雌激素水平下降所导致的OP；GnRh是一种促性腺激素分泌激素药物，使用一段时间后，会造成骨量的丢失，从而引起OP。

8 结语

综上所述，理想OP动物模型的病变过程、病理转变及转归等应与人类OP症状尽可能的相似。同时，在OP的发病机制和预防治疗上，可结合中医在疾病上的整体观念进行全面、多靶点的探索，以求对OP更全面深刻的认识。近年来，随着对OP的不断研究，新的动物模型将会不断出现，研究者应该根据自身的研究目的，采取相应的动物模型，为OP的预防与治疗做出更大的贡献。

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