成都华西华科研究所分析骨质疏松症动物模型与QCT骨密度软件体模检测

骨质疏松症是指正常#矿化的骨量减少伴骨脆性增 加的一种骨病变。近几年的研究发现其机制主要涉及细 胞闪子、生长因子和内分泌/旁分泌激索间的耦联，使我 们对其发病机理的认识深入到分子水弔，其治疗药物冇 钙制剂、氣制剂、双膦酸盐、雌瀲家、利尿剂等。但讶质疏 松症的研究仍冇许多问题小淸楚，临床缺少舟效低逛的 药物。主要厣因是缺少可操作性强的实验模型。由于骨 骼仅有有限的几种方式应对不利的刺激，骨丢失可能成 力毋骼对各种饵代谢和钙代谢紊乱M终的普逋反应。许 多年来骨质疏松症被分为原发性骨质疏松症和继发性骨 质疏松症，骨丢失成为模型主要的检测指标。现在的骨 质疏松症模咽主要冇动物和细胞模型，动物模型可再分 为全身件骨质丢失模型和局部性骨质丢失动物模型，基 因重组技术产生的转基因动物和基因敲除动物现d成为 堪础研究的冇效模SU选择合适模甩将有助于阐明骨质 疏松症的发生、发展机制，鉴定新的药粑以及新的生物标 志物，并用于指导临床试验。

骨质疏松症动物模型 (Replication animal model of osteoporosis)

一、全身性骨质丢失动物模型（Whole body bone loss animal models of osteoporosis)

(一）去势动物模型

成年雌性大鼠有一个规则的发情期，发情期动物体 内雌二醉水平处于蜂值，每4d有18h峰值时间，在15个 月后背折发生较多，并a观察到松质骨有一些骨丢失现 象，当不出现雌二醉的峰值时标志“绝经”，松质#骨丢失 发生加快。雌性大鼠的卵巢切除后，松质骨的讶燉減少， 骨强度下降，某共部位骨丢失现象加快，这种骨丢失是伴 随骨转换增强而进行的，这种特性类似于人正常绝经时 商转换甩骨质疏松发生的骨丢失状态。另外，f•术后雌 件大鼠在骨质疏松性骨折和骨最减少部位上.也表现出 与人类很大的相似性，切除卵巢的大鼠经合适的雌激素 进行荇代治疗时并不增加骨转换和背丢失，这3绝经后 妇女对雌激素荇代法的反应相一致。因此在一般悄况 下，双侧卵巢切除法制成的动物棋型以松质毋丢失为主， 为高转换型的骨质疏松症，与临床绝经后钟质疏松极为 相似。此模甩成功率高，稳定可靠，适用范闱广，-般以

6〜12月龄大鼠最好。此模坻在研究中出现了动物下丘 脑-垂体性腺轴功能紊乱、低下，模型动物的件激素水 平下降，骨矿含里显著下降，骨矿化沉积受限，骨吸收与 讶形成的耦联出现缺陷等^1U。白介素7UL-7)斶于促 破骨细胞生成细胞因子家族中的一种，卵巢切除后丨L-7 生成增加，是导致骨质丢失的原因之一，1L_ 7抑制骨形 成是通过下调核结合因T a - l(Cbf_al)/RunX2所致，由 于Cbfal/R_UnX2即是成骨细胞又是破骨细胞的重要信号 物质，所以雌激素缺乏引起IL-7表达升高是骨质丢失 的重要原因之一^[21。

雄性大鼠去窣丸也可复制骨质疏松症模型，但需要 时间较长，约霈2〜3月。这类去势模型主要表现为松质 骨的变化，多表现为骨吸收和骨形成同时增加，骨钙转化 的改变等⁽³¹。由于目前还没有找到一种非常有代表性的 骨质疏松症动物模型。故美国FDA规定，在进行这类研 究时，有必要进行两种不同种类的动物模型，要求不但有 小动物模哦，而K要有大动物模型，常见的大动物模型有 犬、猴、羊、猪等。

雌激素和雄激素都有抗骨丢失作用，其机制是促进 破骨细胞凋亡而对抗成骨细胞凋亡，目前认为雌激素和 雄激索对破骨细胞和成骨细胞的作用主要来自核受体功 能，但也与细胞外信号谰节激酶的信号传导途径有关。 雌激素缺乏时，非核受体作用减弱，导致骨形成和骨吸收 的失平衡，骨吸收多于骨形成雄性小鼠的骨重建调 节仅有雌激素核受体a(ERa)参与，而雌性小鼠的骨東建 调节需要ERa和ERp两者同时参与调节，并且两者的功 能可在一定范围内互相代偿^:SI。

(二）甲状旁腺切除术造成骨质疏松楔型

大鼠甲状腺及甲状旁腺位于气管与食管之间。挑起 气管.用止血钳夹住甲状腺，甲状旁腺呈针头大小，米白 色，位于甲状腺内舫外侧，左右各1个。用小镊子分别夹 住两侧甲状旁腺，用1号丝线结扎后切除。用1号丝线 缝合颈阔肌，用衩TW霉素注射液冲洗切口周围组织，冉 用3号丝线缝合颈前肌及筋膜、皮下组织和皮肤。对照 组作假手术处理，只切开颈前筋膜，暴露甲状腺及甲状旁 腺，但不切除。急性甲状旁腺切除后的小鼠血清钙、镁显 著低于对照组，床液钙、镁排泄摄明显喊少。股骨皮质指 数M著下降，这吋能楚因甲状旁腺素的缺乏使体内 l，25-(OH〉₂D，合成减少，肠道对食物中钙、磷吸收减 少，背脏对钙的里吸收作用减弱，以致动员体内钙库，锊 吸收和分解加速，从而导致骨质疏松症^[6]。甲状旁腺索 相关肽（PTHrP)基因敲除小鼠发生软骨发育不良症，这是由于软骨细胞增殖减少、软骨细胞提取成熟所致，缺乏 PTHrP基因的纯合子小鼠不能存活，杂合子可生长到成 年，佴表现为低骨甩¹⁷¹。

(三） 同型半胱氨酸造成骨质疏松症模型

在小鸡的前8个月喂0.6%同沏半胱氨酸可造成骨质疏松模型，其特点为骨密度降低，与临床的商半胱氨酸 缺乏症相似^[s3。

(四）  维A酸造成骨质疏松症模型

维A酸是维牛素A的衍生物，低剂t维甲酸造型效 果欠佳，主张用商剂M维中酸造型。因为卨剂敏维屮酸 可以有效地拮抗饲料中钙对背丢失的补偿作用，可以引 起动物骨质疏松，其发生机制是由于维A酸激活破骨细 胞，促进背吸收，但不抑制成#细胞的活件，终使骨吸收 超过骨形成，导致大鼠出现背质疏松症。该模沏具有操 作简便，时间短，成功率高的特点。用1%羟甲基纤维索 钠将维A酸配制成混悬液，含维A酸7mg/mL,分別给7 月龄雌性SD大W灌肖，剂敏为70mg/kg,每H 1次，共 14d，正常对照大馱，每日灌以等容里1%的羟甲基纤维 素钠。维甲酸诱导的骨质疏松大鼠換型近期效果好，远 期效果较差；模型大鼠松质骨的丢失比皮质骨的丢失明 显而持久；停药后随时间的延长，大鼠疏松的骨质有通过 自身修复的作用维甲酸诱导骨质疏松的机制尚未完 全淸楚，胡彬等研究显示，维甲酸对雌性大鼠骨代谢的影 响是#吸收大于骨形成，既增加成#细胞的数里和活性， 又刺激破骨细胞使其活性增强，导致类似骨卨转换状 态^¹。维甲酸法因其制作模沏所需时间短，在国内中药 开发研究中被普遍采用。虽然在病因h与人类骨质疏松 不同，但此模沏在发病症状、组织形态学表现以及对雌激 素的骨反应上与人类有较大的相似件，是大鼠急性伢质 疏松的有用造模方法。与双侧卵巢切除模型相比较，摘 除卵巢模型的不足之处为创伤性且所需时间较长（通常 需3个月以t)。

(五）   糖皮质激素造成骨质疏松模型

不摘除动物卵巢，而给予影响动物内分泌的药物，抑 制动物生理状态下的雌激素分泌，经过一定时间后造成 骨质疏松模5U常用制备此种模型的药物有：强的松、强 的松龙、地塞米松，还有buserelin，是一种促黄体素分泌 激衆的类似物，为促黄体索分泌激素受体的激动剂，有降 低血淸雌二醉（^)含里的作用；Casodex是纯粹的非阐体 类雄激素拮抗剂，它可使体内雌二醇耗竭；GnRH(促性腺 激索分泌激素）使用后珂以造成动物的骨质丢失。胰岛 素样牛长因子_1(丨GF-丨）介导铕皮质激索对成骨细胞 和破骨细胞的作用，生长激素（GH)促进机体生长是因为 GH作用丁-肝脏合成和释放丨GF- 1,释放入血的丨GF- 1 再作用于靶器宫（骨、软#),而血丨GF-1也是GH-IGF -1轴中的反馈抑制激素，血丨GF- 1升岛抑制垂体GH 的分泌，这一假说被认为是“下丘脑-垂体-肝轴”假说。 GH可直接作用于成骨细胞，促进细胞增殖活性增高及 I沏胶原合成。丨GF-1可促进成骨细胞的修复和分化

及骨胶原合成增加。同时通过GH-IGF-1轴，GH促 进丨GF- 1合成增加，总之，GH-丨GF- 1轴与骨代谢关 系密切

糖皮质激素诱导法对研究人类糖皮质激素引起的继 发性骨质疏松症有积极意义。目前研究发现由于糖皮质 激素〇丨致肌肉、结缔组织、淋巴组织退化，使动物体质里 迅速降低，适用范围相对较小而在体育锻炼与骨质疏松 关系的研究中能获得满意效果。

(六） 手术加搪皮质激素造成骨质疏松模型

摘除动物卵巢后给予甲基强的松龙0.45 mg/kg,连续6m,模增动物骨质降低，骨形成率减

(七）   用营养控制建立的大鼠骨质疏松模型

用营养控制逹立的大鼠骨质疏松模型更接近于营养疗法，比用激素手术因素造成骨质疏松具有现实意义，有 助于探讨膳食不平衡引起的骨质疏松发病机制，同时也 为预防和治疗骨质疏松药物筛选打下了基础。低蛋白低 钙和商蛋白低钙的两组动物符合骨质疏松的表现，证实 营养千预能成功地制备骨质疏松动物模型

(八） 谷氨酸单钠模型

对新生期大鼠注射谷氨酸单钠后100天，可出现明 显的骨质疏松，谷氨酸单钠可破坏下丘脑弓状核，而下丘 脑弓状核参与全身骨骼生长发育的调控^[~。成都华西华科研究所分析研发定量CT QCT骨密度体模软件分析系统  
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