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骨缺损动物模型

骨缺损动物模型是研究骨再生机制、评估新型治疗策略(如生物材料、药物或干细胞疗法)的重要工具。不同造模方法通过模拟不同的病理生理状态,揭示骨修复的关键分子通路及靶点。以下从造模方法、机制通路、关键蛋白及临床研究四部分系统阐述。



一、骨缺损动物模型的常见造模方法


1. 机械性骨缺损模型

方法:通过手术钻孔、骨皮质切除或骨段切除(如大鼠股骨/胫骨、兔桡骨缺损)制造临界或非临界尺寸缺损。

特点:操作简单、重复性好,但缺乏病理微环境(如炎症或代谢异常)。


2. 化学诱导骨缺损模型

糖皮质激素(如地塞米松)诱导:长期注射导致骨质疏松性骨缺损,模拟激素性骨坏死。

去铁胺(DFO)局部注射:通过螯合铁离子诱导局部缺氧,抑制血管生成,延缓骨愈合。

应用:研究代谢性骨病或药物毒性导致的骨缺损。


3. 基因编辑模型

基因敲除(KO)小鼠:如BMP-2、Runx2、Osterix基因敲除,模拟遗传性骨形成障碍。

条件性敲除:靶向特定细胞(如成骨细胞、破骨细胞)研究细胞特异性机制。


4. 感染性骨缺损模型

方法:在骨缺损部位接种细菌(如金黄色葡萄球菌),模拟创伤后骨髓炎。

特点:研究感染-炎症-骨破坏的恶性循环及抗感染治疗策略。


5. 复合模型(机械+化学/感染)

例如:大鼠股骨缺损联合糖皮质激素注射,模拟骨质疏松合并创伤性缺损。


二、骨修复的机制通路与关键蛋白

骨修复涉及炎症期、修复期(软骨痂形成)、重塑期三阶段,核心通路如下:


1. BMP/Smad通路

2. Wnt/β-catenin通路

3. RANKL/RANK/OPG通路

4. Hedgehog(Hh)通路

5. 低氧诱导因子(HIF-1α)通路


三、不同造模方法对应的机制研究

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四、临床转化研究

1. 基于BMP通路的治疗

2. 靶向RANKL的抗体

3. Wnt通路调节剂

4. 生物材料与组织工程



备注

模型选择需匹配科学问题:感染性缺损适合研究抗生素骨水泥,而基因编辑模型适用于机制解析。

多通路协同调控:联合激活BMP和Wnt通路可能克服单一因子疗效不足。

临床转化瓶颈:动物与人类骨代谢差异(如小鼠无Haversian系统)、生物材料免疫排斥问题。

未来方向:单细胞测序解析骨修复细胞异质性,类器官模型模拟人源化微环境。



通过整合多学科技术,骨缺损研究正逐步从机制探索迈向精准治疗,为临床提供更高效、安全的骨再生策略。



需确认的信息
1. 模型种属(大鼠还是小鼠或是其他种属)
2. 动物体重有无要求,年龄有无要求
3. 雌雄有无要求
4. 模型构建具体方案
5. 取材要求(采血、取组织样本)