骨質(zhì)疏松常見模型(1)

1、.骨質(zhì)疏松常見模型1. 概念：骨質(zhì)疏松癥是一種以骨量降低、骨微細(xì)結(jié)構(gòu)破壞、骨強(qiáng)度下降，導(dǎo)致骨脆性增加，易發(fā)生骨折（骨折風(fēng)險(xiǎn)性增加）為特征的全身性骨骼疾病。2. 臨床表現(xiàn)：腰背部疼痛，體長(zhǎng)縮短，駝背及發(fā)生骨折。3. 按嚴(yán)重程度分：骨質(zhì)疏松的發(fā)生程度包括低骨量、骨質(zhì)疏松癥和骨質(zhì)疏松性骨折。依次程度增加。4. 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)將骨質(zhì)疏松癥分為原發(fā)性、繼發(fā)性、特發(fā)性骨質(zhì)疏松癥三大類。原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥（primary osteoporosis，POP），因年齡所致的體內(nèi)性激素突然減少及生理性退行性改變所致。分為型絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥（postmenopausal osteoporosis，POMP）和型老年性骨質(zhì)疏

2、松癥。繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥，由疾病或藥物因素誘發(fā)，疾病如內(nèi)分泌代謝?。ㄌ悄虿　⒓谞钕俟δ芸哼M(jìn)癥）、腎臟疾病、肝臟疾病等，藥物誘發(fā)如長(zhǎng)期大劑量的肝素、免疫抑制劑、抗癲癇病藥、糖皮質(zhì)激素的應(yīng)用。而特發(fā)性骨質(zhì)疏松癥，一般伴有遺傳疾病史，女性多見，婦女哺乳期和妊娠期的骨質(zhì)疏松癥往往也列為此類現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的研究1. 發(fā)病機(jī)制：主要機(jī)制是因?yàn)樗ダ?、體內(nèi)性激素減少、藥物和某些疾病等因素導(dǎo)致骨吸收和骨形成平衡失調(diào)，骨礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)等比例丟失，導(dǎo)致骨量減少和骨質(zhì)疏松，進(jìn)而引發(fā)骨折，為全身性代謝性骨病。總的來說，是由遺傳、激素、營養(yǎng)、失用、年齡、生活習(xí)慣及免疫學(xué)等方面多種因素交互影響的結(jié)果。2. 診斷與治療：診斷：依靠臨

3、床表現(xiàn)、骨量的測(cè)定、骨密度（bone mineral density，BMD）及骨轉(zhuǎn)化生化指標(biāo)等，其中以骨量測(cè)定最為重要。臨床上采用采用BMD測(cè)量作為診斷、與測(cè)量骨質(zhì)疏松癥骨折風(fēng)險(xiǎn)、監(jiān)測(cè)自然病程以及評(píng)價(jià)藥物干預(yù)療效的最佳定量指標(biāo)。臨床上測(cè)量BMD的方法有雙能X線吸收測(cè)定法（DXA）、外周雙能X線吸收測(cè)定法（pDXA）、定量計(jì)算機(jī)斷層照相術(shù)（QCT）及定量骨超聲（QUS）等，其中DXA測(cè)量值是目前國際學(xué)術(shù)界公認(rèn)的臨床骨質(zhì)疏松癥診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”。治療：除了加強(qiáng)鍛煉、改變不良生活習(xí)慣等，主要還是要依靠藥物治療。藥物干預(yù)破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的功能，防止骨丟失，增加骨量。1.骨吸收抑制劑，常見的有二膦酸鹽

4、、雌激素類藥物和降鈣素等。此類藥物對(duì)已經(jīng)丟失骨量的恢復(fù)的作用不明顯，雌激素類藥物有誘發(fā)子宮內(nèi)膜癌的危險(xiǎn)。2.骨形成促進(jìn)劑，常見的有氟化物、甲狀旁腺激素、活性維生素D3等。這些藥物可刺激成骨細(xì)胞分化成熟，促進(jìn)骨基質(zhì)分泌和礦化，增加骨量。目前公認(rèn)的骨形成促進(jìn)劑是甲狀旁腺激素。3.骨礦化促進(jìn)劑，鈣劑和維生素D等，這類藥物科促進(jìn)骨基質(zhì)礦化，減少礦物質(zhì)流失。單獨(dú)使用鈣劑是沒有治療骨質(zhì)疏松癥的作用，必須配合骨形成促進(jìn)劑或骨吸抑制劑。圖1.抗骨質(zhì)疏松癥中藥藥效作用示意圖3. 針對(duì)骨質(zhì)疏松癥，藥效學(xué)的研究有以下幾方面。1.增加骨量及改善組織微細(xì)結(jié)構(gòu)2.對(duì)內(nèi)分泌及免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用3.調(diào)節(jié)微量元素平衡4.促進(jìn)成

5、骨細(xì)胞（OB）增殖分化，抑制破骨細(xì)胞（OC）增殖分化5.促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化6.改善骨髓微循環(huán)模型研究方法一. 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇研究骨質(zhì)疏松癥的模型動(dòng)物的選擇特別重要。不同的骨質(zhì)疏松癥模型在動(dòng)物中表現(xiàn)并不一致，不同動(dòng)物種屬與人類骨組織的組織學(xué)和生物代謝特征不同，不同年齡、不同性別的動(dòng)物影響基礎(chǔ)骨量的測(cè)定。因此，用于研究骨質(zhì)疏松癥模型的動(dòng)物選擇非常嚴(yán)格。大鼠：大鼠骨代謝與人有許多相似之處：隨年齡的增長(zhǎng)骨量丟失，具有與人相似的骨松質(zhì)分布以重建功能、卵巢切除后高的轉(zhuǎn)化率、腸鈣吸收下降及對(duì)性激素有相似的反應(yīng)性。大鼠現(xiàn)已經(jīng)成為研究骨質(zhì)疏松癥使用最多、最成熟的模型動(dòng)物，但是大鼠皮質(zhì)重建活性低，不宜于評(píng)價(jià)

6、促進(jìn)哈氏重建作用的藥物。小鼠：小鼠基因組和人類有著較高的相似性，常采用小鼠進(jìn)行骨代謝遺傳因素研究，導(dǎo)入或敲除目的基因，觀察其表型特征和病理變化。此外，小鼠也是研究峰值骨量及老齡性骨丟失的遺傳因素的天然動(dòng)物模型。小鼠作為骨質(zhì)疏松藥物篩選模型 及藥效學(xué)的研究較少。家兔：成年兔具有明顯的哈氏重建能力，半年骨骼即發(fā)育成熟，骨骺線閉合，因此，兔比鼠更接近人類?？梢杂米骱铣纱x促進(jìn)藥物對(duì)骨松質(zhì)及哈氏重建作用的研究，還可以作為糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥模型。成年犬：其骨代謝和骨組織結(jié)構(gòu)方面與人類相似，骨皮質(zhì)有豐富的哈氏系統(tǒng)，比格犬是評(píng)價(jià)促進(jìn)骨合成代謝藥物對(duì)骨質(zhì)疏松和哈氏重建的影響的良好模型。缺點(diǎn)是切除卵巢和

7、子宮不會(huì)誘發(fā)明顯的骨丟失，雌激素和耗竭和甲狀旁腺素的刺激也不會(huì)引發(fā)明顯的骨量變化。靈長(zhǎng)類：靈長(zhǎng)類的內(nèi)分泌代謝、生殖周期、骨生物力學(xué)特性及骨組織變化與人類積為相似。是最適用于骨質(zhì)疏松癥的動(dòng)物模型。羊：目前已被美國FDA認(rèn)可為是骨質(zhì)疏松領(lǐng)域研究較為良好的大動(dòng)物模型并廣泛應(yīng)用于骨疾病研究中。此外，豬、羊、鳥類、馬、羊等動(dòng)物也可應(yīng)用，但目前作為骨質(zhì)疏松癥的模型動(dòng)物研究極少。二觀察指標(biāo) 骨質(zhì)疏松的藥效學(xué)指標(biāo)應(yīng)體現(xiàn)骨量、骨組織結(jié)構(gòu)、骨礦密度、骨有機(jī)物含量、骨的生物力學(xué)性能的變化及其骨吸收和骨形成的動(dòng)態(tài)變化。指標(biāo)如下：1. 骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)測(cè)定：一：骨組織的體內(nèi)熒光標(biāo)記方法。二：骨組織取材方法。三：骨組織形

8、態(tài)計(jì)量學(xué)測(cè)量方法。2. 骨的微觀結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)定：采用先進(jìn)的micro-CT測(cè)量技術(shù)，從立體結(jié)構(gòu)定量研究藥物對(duì)骨結(jié)構(gòu)的影響，不僅可以獲得對(duì)骨量和骨結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，其最大特點(diǎn)是無創(chuàng)性，可動(dòng)態(tài)觀察藥物的時(shí)-效關(guān)系。3. 骨生物力學(xué)性能測(cè)定：生物力學(xué)是根據(jù)已確立的力學(xué)原理來研究生物體中力學(xué)問題的一門學(xué)科，將物理學(xué)及應(yīng)用數(shù)學(xué)的概念和方法用到生物體中，評(píng)價(jià)生命現(xiàn)象。骨生物力學(xué)的研究是對(duì)骨質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)的一種可靠方法。其具體指標(biāo)包括一下幾種：結(jié)構(gòu)力學(xué)指標(biāo)：包括最大載荷、彈性載荷、斷裂擾度、彈性擾度和最大彎曲能量，反映骨結(jié)構(gòu)力學(xué)的變化，其變化主要受骨尺寸和幾何形態(tài)的影響。材料力學(xué)指標(biāo)：包括截面慣性矩、彈性彎

9、曲應(yīng)力、最大完全應(yīng)力、彈性應(yīng)變、最大應(yīng)變、彈性模量和彎曲剛性系數(shù)。反映骨的內(nèi)在質(zhì)量，不受骨尺寸影響。一般選擇皮質(zhì)骨為主的長(zhǎng)骨進(jìn)行三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，松質(zhì)骨為主的腰椎骨進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)來評(píng)價(jià)骨的生物力學(xué)性質(zhì)。4. 骨密度（BMD）測(cè)量：可以了解骨吸收與骨形成功能狀態(tài)。采用定量計(jì)算機(jī)斷層掃面法（QCT）、超聲法和雙光子吸收測(cè)量法（DPA）等測(cè)量。5. 骨礦物成分和有機(jī)物測(cè)定6. 骨代謝的生化指標(biāo)測(cè)定：1.與骨形成有關(guān)的生化指標(biāo)2.與骨吸收有關(guān)的生化指標(biāo)。常見動(dòng)物模型原發(fā)性骨質(zhì)疏松模型（一） 絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松模型(PMOP)(1969年saville)：1.雙側(cè)卵巢切除法（俯臥位）2.開腹手術(shù)法(仰臥位)，一般

10、術(shù)后15天骨量開始丟失，3個(gè)月后骨量丟失50%以上。此模型應(yīng)選擇6個(gè)月以上的成年期大鼠，盡量采用背部雙側(cè)卵巢切除術(shù)。（二） 老年性骨質(zhì)疏松模型（SAM）1.自然衰老骨質(zhì)疏松模型：采用24月齡以上的雌性大鼠為老年大鼠模型2.自發(fā)老年性骨質(zhì)疏松模型：快速老化模型小鼠（SAMP6），是目前僅有的一種能證明增齡性骨脆性骨折的動(dòng)物。3.藥物致衰老骨質(zhì)疏松模型：皮下注射D-半乳糖（100mg/（kg · d），給藥2個(gè)月，呈現(xiàn)骨質(zhì)疏松表現(xiàn)。（三） 男性骨質(zhì)疏松模型(ORX)：雙側(cè)睪（gao）丸切除術(shù)。3個(gè)月后呈現(xiàn)高轉(zhuǎn)化型骨質(zhì)疏松應(yīng)用。（四） 劉錫儀等曾報(bào)道用損毀大鼠弓狀核，致使ARC神經(jīng)細(xì)胞明顯

11、受損，最終導(dǎo)致骨質(zhì)疏松，皮下注射10%谷氨酸鈉（MSG，4g/kg），可以選擇性損傷大鼠下丘腦弓狀核神經(jīng)元，導(dǎo)致內(nèi)分泌調(diào)節(jié)功能紊亂，從而建立了谷氨酸單鈉（MSG）大鼠骨質(zhì)疏松模型。被命名為腦源性骨質(zhì)疏松癥。其他腦源性骨質(zhì)疏松模型：下丘腦-垂體斷開術(shù)，松果體切除術(shù)。更接近于人類骨質(zhì)疏松的病變過程，也適用于研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)在骨骼系統(tǒng)生長(zhǎng)和發(fā)育中的作用。（五） 營養(yǎng)缺陷誘發(fā)的骨質(zhì)疏松模型：低鈣飲食誘發(fā)的骨質(zhì)疏松模型：Agata等研究發(fā)現(xiàn)，去勢(shì)造模和低鈣飼料結(jié)合，可縮短骨質(zhì)疏松的造模時(shí)間，提高效率。低鈉誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松模型：6周的SD大鼠每天等滲泵皮下滴注氨加壓素（5ng/h），同時(shí)每天給付70ml/d

12、（1.0kcal/ml）的溶液和去離子水，連續(xù)3個(gè)月。繼發(fā)性骨質(zhì)疏松模型（一） 糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松模型(GIOP)：以大鼠為主，肌內(nèi)注射醋酸潑尼松龍液，每次劑量5mg/kg，每周2次，連續(xù)3個(gè)月科形成骨質(zhì)疏松模型。（二） 維A酸復(fù)制骨質(zhì)疏松模型：維甲酸是治療惡性腫瘤的藥物，副作用是誘發(fā)骨質(zhì)疏松癥。1989年由邵金鶯等首創(chuàng)，一般用量在70105mg/（kg·d）。連續(xù)灌胃14天，即可建模成功。后來研究者略有改進(jìn)，大鼠：維A酸80mg/kg/d（1%纖維素溶液配制）灌胃，每天一次，2周后停用，標(biāo)準(zhǔn)飼養(yǎng)可誘發(fā)骨質(zhì)疏松。小鼠：（10mg/kg/d）。不宜作為原發(fā)性骨質(zhì)疏松模型。（三） 鏈

13、脲佐菌素誘發(fā)的骨質(zhì)疏松癥：給大鼠注射鏈脲佐菌素（60mg/kg）21天后，ALP活性降低，鈣離子含量下降，4周后大鼠骨小梁結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。（四） 乙醇性骨質(zhì)疏松模型：60%濃度乙醇溶液按0.1ml/10g灌胃，時(shí)間為10天，間隔5天，一個(gè)月后可造成骨丟失。（五） 失用性骨質(zhì)疏松模型:機(jī)械固定法是利用石膏、繃帶等物品將動(dòng)物肢體固定于特殊的不負(fù)重位置，使被固定肢體處于失用狀態(tài)而造成骨質(zhì)疏松。另外，尾部懸吊法、手術(shù)切除一側(cè)坐骨神經(jīng)或一側(cè)膝腱甚至跟腱也可造成失用性骨質(zhì)疏松模型?；蛑亟M動(dòng)物骨質(zhì)疏松模型1. 進(jìn)行ERß基因敲除。2. 護(hù)骨素（OPG）具有抑制破骨細(xì)胞形成、分化、存活并誘導(dǎo)OC凋亡的功能。在OPG基因