骨質疏松癥動物模型構建方法的研究進展

趙陽，楊勇，孟志成，宋京京，孟東方

1 河南中醫藥大學骨傷學院，鄭州 450000；2 鄭州市骨科醫院微創脊柱骨科；3 河南中醫藥大學第一臨床醫學院；4 天津中醫藥大學研究生院；5 河南中醫藥大學第一附屬醫院骨傷科

骨質疏松癥（OP）是一種以骨量降低、骨組織微 結構破壞為特征，導致骨脆性增加和易于骨折的全身代謝性骨?。?］。近年來，隨著我國人口老齡化加劇，OP 的患病率明顯上升。據調查，我國65 歲以上人群OP 的患病率達到32%［2］，不僅嚴重影響老年人群的生活質量，還給家庭和社會帶來沉重的醫療負擔。因此，推動OP 臨床診療不斷發展至關重要。OP臨床診療的發展與相關基礎研究密不可分，而合適的動物模型是基礎研究的重要載體，也是推動OP臨床診療進步的關鍵環節。目前，多數OP動物模型僅側重于表現該病的某種病因、某些主要癥狀或某一階段的病理生理變化，據此構建了數十種經典的動物模型。這些動物模型的建模方法主要有誘導法和基因工程法兩種，誘導法包括手術誘導法、藥物誘導法、物理機械誘導法、飲食及環境誘導法等，基因工程法包括轉基因建模法、基因突變建模法。模型動物也從最初的鼠類，逐漸延伸到兔、羊、豬、犬、獼猴等中大型動物。但繁雜的OP動物模型對于研究者來說難以快速、高效地選擇與鑒別?，F結合文獻就OP動物模型的研究現狀與進展作一綜述。

1 誘導法構建OP動物模型

1.1 手術誘導法 手術誘導法是指通過外科手術的方式構建OP動物模型的一種方法，包括卵巢切除去勢法［3］、睪丸切除去勢法［4］、甲狀旁腺切除法［5］、下丘腦-垂體斷開法［6］以及脊髓、坐骨神經、肌腱、臂叢神經切除法［7-10］和膽總管結扎法［11］等。在OP的臨床分型中，絕經后骨質疏松癥（PMOP）的發病率最高，并且我國PMOP 的發病率遠高于歐美國家。手術切除雌性動物的雙側卵巢是PMOP 經典的建模方法，應用最為廣泛。但卵巢切除后模型動物體內雌激素水平會突然降低，而絕經后婦女雌激素水平降低是一個長期緩慢的過程。睪丸切除去勢法是通過摘除雄性動物睪丸或破壞其生殖機能而構建的OP 動物模型，該模型主要用于研究男性OP。甲狀旁腺切除法、下丘腦-垂體斷開法是通過手術方式干預模型動物體內激素水平而構建的OP 動物模型。脊髓切斷法、坐骨神經切除法、肌腱切除法、臂叢神經切除法均屬廢用性動物模型的建模方法，通過手術方式使模型動物肢體廢用而構建OP 動物模型。膽總管結扎法是通過膽總管結扎術而構建膽汁淤積性肝纖維化相關的OP 動物模型。手術誘導法整體上建模因素單一可控，建模成功率高，可重復性好，可信度大，但手術操作要求較高。手術誘導法建模方法、動物選擇、建模周期及模型評價見表1。

表1 手術誘導法建模方法、動物選擇、建模周期及模型評價

1.2 藥物誘導法 藥物誘導法是指通過藥物影響模型動物體內激素水平而構建OP 動物模型的一種方法，大致可分為藥物去勢法和藥物干預法兩種。整體上藥物誘導法建模時間短，建模成功率高，可重復性好。但部分藥物可能會影響實驗結果，降低可信度。

1.2.1 藥物去勢法 藥物去勢法與手術去勢法一樣，是通過抑制模型動物體內激素水平而造成骨量丟失，但藥物去勢法是通過藥物而非手術切除方式構建的OP動物模型，常用的藥物有促性腺激素釋放激素激動劑、非類固醇類雄激素拮抗劑、促性腺激素釋放激素等［12］。藥物去勢法雖然避免了手術創傷應激對檢測指標的干擾，但藥物不良反應及其與抗骨質疏松藥物的相互作用會在一定程度上影響實驗結果。

1.2.2 藥物干預法 藥物干預法誘導的OP 動物模型多用于研究繼發性OP，干預藥物以糖皮質激素最常見［13］，其次，還有維甲酸［14］、環磷酰胺［15］、乙醇［16］、鏈脲佐菌素［17］、肉毒桿菌毒素［18］、枸櫞酸鐵銨［19］、人 源 性 核 因 子κB 受 體 活 化 因 子 配 體（RANKL）［20］。藥物誘導法建模方法、動物選擇、建模周期及模型評價見表2。

表2 藥物誘導法建模方法、動物選擇、建模周期及模型評價

1.3 物理機械誘導法 物理機械誘導法是通過物理或機械方式對模型動物部分肢體制動而構建OP動物模型的一種方法，主要包括后肢懸吊法［21］、腿尾固定法［22］、石膏繃帶固定法［23］、鋼板或螺釘內固定法［24］、套筒法［25］。后肢懸吊法、套筒法是通過特定器械對模型動物肢體制動建模，腿尾固定法、石膏繃帶固定法、鋼板或螺釘內固定法則是模仿骨折常見固定方式建模。物理機械誘導法構建的OP 動物模型對研究因癱瘓、骨折或術后長期臥床所致的繼發性OP 具有重要意義。該建模方法操作簡單，建模時間短，建模成功率高，可重復性好，結果可信度高，但對模型動物軟組織有一定損傷。物理機械誘導法建模方法、動物選擇、建模周期及模型評價見表3。

表3 物理機械誘導法建模方法、動物選擇、建模周期及模型評價

1.4 飲食及環境誘導法 飲食誘導法是通過控制模型動物相關食物攝入量的方式構建OP 動物模型的一種方法，如高脂飲食［26］、低鈣飲食［27］、低鈉飲食［28］。環境誘導法是使模型動物長期處于一種特定營造的環境從而構建OP 動物模型的一種方法。環境誘導法OP 動物模型的相關研究較少，研究較多的是吸煙性OP 動物模型［29］。飲食及環境誘導法OP 動物模型的建模時間長，建模干擾因素多，模型成功率低，普及推廣困難。但該類動物模型對研究相應病因引起的OP 是必不可少的。飲食及環境誘導法建模方法、動物選擇、建模周期及模型評價見表4。

表4 飲食及環境誘導法建模方法、動物選擇、建模周期及模型評價

2 基因工程法構建OP動物模型

基因工程法多通過基因編輯技術對動物自身基因進行敲除、過表達、突變等，從而使動物具有骨質疏松特性，主要有轉基因建模法和基因突變建模法兩種?；蚬こ谭∣P動物模型的效果較理想，可信度高，但操作難度高、建模時間長、花費多，暫時難以普及推廣。

2.1 轉基因建模法 轉基因建模法是指采用基因敲除或過表達的方式來構建OP 動物模型的一種方法［30-32］。此類建模方法具有模型動物全身骨質疏松特征穩定、建模過程不受外界因素干預等優點，但實驗條件要求高、操作難度大、花費多。

2.1.1 基因敲除法 骨保護素（OPG）可通過與RANKL 結合而減少破骨細胞產生。Klotho、OASIA等亦是對成骨有促進作用或對破骨有抑制作用的基因?；蚯贸ㄊ峭ㄟ^基因工程敲除OPG、Klotho、OASIA等基因從而構建OP動物模型的一種方法。

2.1.2 基因過表達法 同源域轉錄因子1（PITX1）可通過上調Wnt 信號抑制劑DKK1、SOST、GSK3-β間接調控破骨細胞分化。RANKL 在一系列退行性骨疾病中會促進由破骨細胞誘導的骨吸收，RANKL過表達的轉基因小鼠會表現出OP 特性?；蜻^表達法是通過基因工程使PITX1、RANKL 等基因過表達而構建OP動物模型的一種方法。

2.2 基因突變建模法 基因突變建模法是利用SAMP6 小鼠通過近交繁殖培育的快速老化小鼠OP模型［33］。SAMP6 小鼠遺傳穩定，骨老化特征與人類老年性OP 相似，是研究老年性OP 較為理想的動物模型?；蚬こ谭ń７椒ā游镞x擇、建模周期及模型評價見表5。

表5 基因工程法建模方法、動物選擇、建模周期及模型評價

綜上所述，OP動物模型的建模方法主要分為誘導法和基因工程法兩大類，具體種類繁多，在OP 相關的基礎研究中，應根據自身實驗需求和實驗條件選擇最適合的動物模型。由于OP 的病理生理機制復雜，單一因素的動物模型越來越不能滿足研究需求，聯合建模將為未來研究OP提供新的路徑。