时间：2020-03-17浏览次数：3671
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。骨关节炎动物模型有的是自发的，也可通过关节制动、手术改变关节应力、破坏关节血液循环、关节内药物注射、关节内植入软骨碎片等方法建立。
一、骨关节炎动物模型的造模方法
1. 手术诱导模型
方法：
前交叉韧带横断术（ACLT）：切断膝关节前交叉韧带，导致关节不稳定。
半月板切除术（MMx）：切除部分或全部半月板，破坏关节力学平衡。
关节腔钻孔：直接损伤软骨下骨，模拟创伤性OA。
特点：
模拟创伤后OA，病理进展缓慢（4-12周），适合研究软骨退变和骨重塑。
需要外科手术技能，易受操作者经验影响。
方法：
碘乙酸钠（MIA）：关节腔注射碘乙酸钠（1-3 mg/关节），抑制糖酵解酶导致软骨细胞凋亡。
胶原酶：注射胶原酶降解软骨基质。
特点：
快速诱导（1-2周内出现软骨损伤），炎症反应显著，适合急性炎症和疼痛研究。
病理过程与人类OA的慢性进展差异较大。
方法：
跑步机训练：强制动物长时间跑步（如大鼠12°斜坡，1小时/天）。
关节固定：通过石膏或外固定器限制关节活动，导致软骨萎缩。
特点：
模拟机械负荷过载，适合研究力学信号通路（如YAP/TAZ、Wnt/β-catenin）。
需控制应力强度和时长，避免过度损伤。
方法：
Col2a1突变小鼠：胶原II合成缺陷，自发OA。
Adamts5敲除小鼠：金属蛋白酶ADAMTS5缺失，软骨基质降解减少。
STR/ort小鼠：自发OA（雄性高发），与肥胖和代谢异常相关。
特点：
模拟遗传性OA，适合研究特定基因或蛋白的功能。
造模周期长（6-12个月），成本较高。
STR/ort小鼠：老年雄性小鼠自发出现OA样病变，与代谢综合征相关。
豚鼠模型：某些品系因关节结构异常导致自发OA。
特点：
病理过程接近人类OA，但造模周期长（>12个月）。
二、OA病理机制及相关信号通路
关键通路：
NF-κB通路：被IL-1β、TNF-α激活，促进炎症因子（COX-2、iNOS）表达。
NLRP3炎症小体：介导IL-1β成熟释放，加剧滑膜炎。
关键蛋白：
IL-1β、TNF-α（促炎因子）、COX-2（前列腺素合成酶）。
NLRP3（炎症小体核心蛋白）。
关键通路：
MMPs/ADAMTS系统：MMP-13、ADAMTS-5降解胶原II和蛋白聚糖。
TGF-β/Smad通路：调控软骨合成与分解平衡。
关键蛋白：
MMP-13、ADAMTS-5（分解代谢标志物）。
Aggrecan、Collagen II（合成代谢标志物）。
关键通路：
ROS/Nrf2通路：活性氧（ROS）激活Nrf2抗氧化反应。
MAPK通路：ROS激活p38 MAPK，促进炎症和凋亡。
关键蛋白：
SOD2（超氧化物歧化酶）、Nrf2（抗氧化转录因子）。
NOX4（ROS生成酶）。
关键通路：
YAP/TAZ通路：机械应力激活Hippo通路，调控软骨细胞增殖。
Wnt/β-catenin通路：过度激活导致软骨肥大化。
关键蛋白：
YAP/TAZ（机械感受蛋白）、β-catenin（Wnt通路核心）。
关键通路：
p53/p21通路：DNA损伤诱导软骨细胞衰老。
Bcl-2/Bax通路：调控线粒体依赖性凋亡。
关键蛋白：
p16INK4a（衰老标志物）、Caspase-3（凋亡执行者）。
三、关键蛋白与临床研究关联
四、模型选择与临床转化的挑战
模型局限性：
手术模型无法完全模拟人类OA的慢性进程；化学模型过度依赖急性炎症。
基因修饰模型与人类多基因调控的OA存在差异。
临床转化瓶颈：
动物模型与人类关节结构（如软骨厚度、滑膜分布）差异显著。
OA异质性强，需个性化模型（如代谢型、创伤型、衰老型）。
未来方向：
开发类器官或3D打印关节模型，结合力学和生化刺激。
多组学技术（单细胞测序、蛋白质组学）解析OA亚型特异性机制。
备注：
骨关节炎动物模型的选择需结合研究目标（机制探索、药物筛选、疼痛研究）和病理阶段（早期退变 vs 晚期骨重塑）。从机制到临床的转化需重点关注靶点的组织特异性及安全性，同时结合新兴技术（如基因编辑、人工智能）优化模型设计。
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）
