四川动物

股骨头坏死动物模型的分类研究与应用

 

0 引言 Introduction

股骨头坏死(osteonecrosis of the femoral head,ONFH)是因股骨头血液供应不足导致组成骨的细胞坏死[1-3],是骨科领域常见及难治的疾病,大致病因可分为创伤类及非创伤类(激素、酒精等),后期可因股骨头内部结构改变造成股骨头塌陷、关节功能障碍等的疾病[4]。目前在基础研究方面,ONFH 的模型建立进展较缓慢,并且大多数文章并未阐述各种动物模型的优缺点及优选方法。

因此,文章将以上国内外对各种动物的造模方法及思路进行梳理及综述,总结各动物模型的优缺点,并提出目前所存在的问题及解决方法,希望为以后的疾病研究提供参考及观点依据。

1 资料和方法 Data and methods

1.1 资料来源应用计算机检索2009 至2020 年CNKI、PubMed 数据库、万方数据知识服务平台。英文检索词“osteonecrosis of the femoral head、animal model,osteoarthritis,collapse of the femoral head,trauma,corticosteroid,alcohol,liquid nitrogen”;中文检索词“股骨头坏死,动物模型,创伤,激素,酒精,液氮”。

1.2 文献入选标准①文章所述内容需为ONFH 动物模型的造模或实验,及最终造模结果;②相同方法选择新颖的造模方式;③文章发表在权威的国内外期刊。

1.3 文献排除标准①研究内容不相符的文献;②内容重复、老旧的造模方法或文献。

1.4 质量评估及数据提取通过上述计算机检索与手工检索,共检索到537 篇文献。按入选标准进行人工筛选,排除与主题相关性差及重复、陈旧的文献,共纳入55 篇文章,纳入研究的文献包括研究原著、综述、临床试验、述论等。通过比较各动物造模方法及优缺点,最终得出结论,检索流程见图1。

图1|文献检索流程图

2 结果 Results

2.1 ONFH 模型的选择在目前的ONFH 研究模型中,国内外的很多学者一般从四足类动物(如大鼠、兔、犬、猪、羊)和双足类动物(鸡、鹅、鹋鸸、鸵鸟)中选择动物模型[5-8]。综合来看,ONFH 模型的制备具备以下特点:①实验动物与人具有亲缘性及相似性;②符合人类ONFH 发生与发展的规律(坏死与修复);③实验动物的生物力学效应应与人类相似;④实验动物获取方便、价格低廉、饲养方便、具有可重复性且便于检测评价;⑤造模成功率高、死亡率较低。

2.2 四足类动物模型

2.2.1 大鼠模型 在ONFH 的模型研究中,大鼠的应用比较广泛。大鼠价格低廉、饲养方便,因其无呕吐反射,大部分用作酒精性ONFH 模型。但是大鼠的缺点在于无法模拟人类双足行走,且股骨头负重区与人类有差异,实验后期均较难出现后期股骨头塌陷。

(1)大鼠酒精型ONFH 模型的建立:OKAZAKI 等[9]利用酒精液体饲料饲养大鼠,7 d 后部分出现ONFH,但是与人类ONFH 的形成有一定区别[10]。国内杨云等[11]使用白酒灌胃,成功造模大鼠早中期ONFH。

大鼠酒精性ONFH 的优点:①可模仿人类嗜酒的过程,无呕吐反射,利于建立早中期模型;②价格低廉、方便获取;③造模时间短,重复性高。缺点在于:①未能或较少出现晚期ONFH 的病理改变;②无法模拟人类双足行走,负重区不同。

(2)大鼠激素型ONFH 模型的建立:温国洪等[12]建立了简易可行、可遵循ONFH 一般过程的激素型ONFH 模型。FANG 等[13]通过给予大鼠应用类固醇激素建立了ONFH 大鼠模型。RYOO 等[14]采用皮下注射甲泼尼龙的方法建立大鼠ONFH 模型,成功率80%。由于单纯使用激素大鼠死亡率较高,因此需要多种方法相结合。董玉雷等[15]采用腹腔注射脂多糖联合臀肌注射甲强龙,8 周后造模成功率达80%。2011 年KERACHIAN 等[16]通过手术植入强的松缓释微丸也成功建立了模型。

大鼠激素型ONFH 模型的优点:①可模仿ONFH 的病理进展;②获取方便,重复性高。缺点:①个体差异较大,坏死的部位不确定;②造模时间长、激素的应用未有标准化;③动物死亡率较高。

(3)创伤性大鼠模型的建立:创伤性ONFH 模型大部分采用切断圆韧带的方法,造成股骨头缺血性的环境,从而促使ONFH 的发生。其中辛大森等[17]通过切开大鼠髋关节囊、将髋关节脱位、切断圆韧带、并将股骨颈近端骨膜组织全部切除的方法建立模型。朱耀等[18]、范猛等[19]通过上述方法成功建立了大鼠ONFH 模型,并展开研究。

创伤性大鼠模型的优点:①原理简单易行;②造模成功率高。缺点在于:①实际操作上有一定难度,且后期伤口的管理时间较长;②与人类缺血性的发病原理不同。

(4)其他大鼠模型的建立:近期,GAO 等[20]报道了一种新型的大鼠ONFH 模型方法,通过在关节周围注射血管内皮细胞生长因子受体2 抗体可以诱导大鼠产生股骨头缺血性坏死。其他方法建立的模型无统一的标准,并且动物基础研究方面较薄弱。

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