大鼠骨性關節炎模型構建

一、實驗動物選擇

1. 品系與性別

• 常用SPF級 SD大鼠 或 Wistar大鼠，雄性為主（體重180-220 g，8周齡），避免雌激素對軟骨代謝的干擾。

• 特殊需求下可選擇雌性大鼠，并通過去卵巢手術模擬絕經后狀態（如聯合雌激素缺乏與OA研究）。

2. 飼養條件

• 溫度20-25℃，濕度40-70%，自由攝食飲水，適應性飼養1周后再造模。

二、主流建模方法及操作步驟

1. 手術誘導法

（1）Hulth法（前交叉韌帶切斷+內側半月板切除）

• 麻醉：腹腔注射1%戊ba比妥鈉（30-40 mg/kg）或10%水合氯醛（0.3 ml/100 g）。

• 手術步驟：
  ① 右膝關節內側縱切口，暴露關節腔，屈膝位切斷前交叉韌帶（抽屜試驗陽性確認成功）。
  ② 切除內側半月板，生理鹽水沖洗關節腔，逐層縫合。

• 術后處理：肌注青霉素（20萬U/只×3天）預防感染，自由活動不制動。

（2）單純前交叉韌帶切斷（ALCT模型）

• 簡化手術步驟，僅切斷前交叉韌帶，適合研究早期OA病理（如軟骨下骨重塑）。

（3）髕韌帶部分缺損聯合內側副韌帶離斷

• 創傷小、感染率低，符合3R原則，模擬機械應力失衡導致的OA。

2. 化學藥物誘導法

（1）木瓜蛋白酶注射法

• 操作：第1、4、7天向膝關節腔注射4%木瓜蛋白酶（50 μl/次），誘導軟骨基質降解。

• 優點：快速誘導（3周內出現軟骨破壞），適合研究早期炎癥反應。

（2）碘乙酸（MIA）注射法

• 操作：單次關節腔注射1%碘乙酸溶液（100 μl），通過抑制糖酵解破壞軟骨細胞。

• 適用性：適合藥物篩選研究，6周即可達到中晚期OA病理。

3. 基因/細胞干預模型

• LncRNA CIR過表達：通過siRNA或病毒載體調控LncRNA CIR/miR-27/MMP13軸，研究細胞外基質降解機制。

• IL-1β誘導軟骨細胞模型：原代軟骨細胞體外培養后，用5-10 ng/mL IL-1β刺激24-48 h，模擬炎癥微環境。

三、模型驗證與評估體系

1. 行為學檢測

• 機械觸誘發痛：Von Frey纖維絲測定后肢痛閾值，模型組閾值顯著降低。

• 步態分析：足印試驗評估關節活動受限程度。

2. 影像學評估

• X線/CT：關節間隙狹窄、骨贅形成（MIA組4周即可見明顯變化）。

• 微型MRI：三維重建顯示軟骨厚度減少及軟骨下骨水腫。

3. 組織病理學分析

• HE染色：模型組軟骨表面纖維化、細胞排列紊亂、潮線模糊。

• 甲苯胺藍/番紅O染色：軟骨基質蛋白聚糖丟失（藍色/紅色區域減少）。

• Mankin評分：綜合評估軟骨結構、細胞分布、潮線完整性，≥5分提示OA成立。

4. 生化指標檢測

• 炎癥因子：ELISA檢測關節液IL-1β、TNF-α、IL-6升高（如木瓜蛋白酶模型組IL-1β可達對照組的3倍）。

• 基質代謝標志物：MMP-13、ADAMTS-5表達上調，Ⅱ型膠原蛋白降解產物（CTX-Ⅱ）增加。

四、模型選擇策略與優化建議

優化方向：

• 動態監測技術：植入式光纖記錄神經元活動，聯用微型PET監測代謝變化。

• 多模型聯用：Hulth手術+高脂飲食模擬代謝綜合征相關OA。

五、常見問題與解決方案

1. 術后感染

• 預防：嚴格無菌操作，術后3天抗生素（如頭孢曲松50 mg/kg）。

• 處理：關節紅腫時穿刺引流，局部涂抹氯霉素眼膏。

2. 模型異質性

• 標準化操作：固定同一術者，使用立體定位儀確保韌帶切斷位置一致。

3. 假陽性干擾

• 設立溶媒對照組：如注射生理鹽水或溶劑對照，排除手術創傷本身的影響。

六、前沿技術拓展

• 類器官模型：人源iPSC分化為軟骨類器官，聯合Aβ微注射模擬OA與AD共病。

• 納米載體靶向遞送：脂質體包裹siRNA靶向沉默MMP13，增強基因治療特異性。