大鼠骨性关节炎模型构建

一、实验动物选择

1. 品系与性别

• 常用SPF级 SD大鼠 或 Wistar大鼠，雄性为主（体重180-220 g，8周龄），避免雌激素对软骨代谢的干扰 。

• 特殊需求下可选择雌性大鼠，并通过去卵巢手术模拟绝经后状态（如联合雌激素缺乏与OA研究） 。

2. 饲养条件

• 温度20-25℃，湿度40-70%，自由摄食饮水，适应性饲养1周后再造模 。

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二、主流建模方法及操作步骤

1. 手术诱导法

（1）Hulth法（前交叉韧带切断+内侧半月板切除）

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

• 手术步骤：
  ① 右膝关节内侧纵切口，暴露关节腔，屈膝位切断前交叉韧带（抽屉试验阳性确认成功）。
  ② 切除内侧半月板，生理盐水冲洗关节腔，逐层缝合 。

• 术后处理：肌注青霉素（20万U/只×3天）预防感染，自由活动不制动 。

（2）单纯前交叉韧带切断（ALCT模型）

• 简化手术步骤，仅切断前交叉韧带，适合研究早期OA病理（如软骨下骨重塑） 。

（3）髌韧带部分缺损联合内侧副韧带离断

• 创伤小、感染率低，符合3R原则，模拟机械应力失衡导致的OA 。

2. 化学药物诱导法

（1）木瓜蛋白酶注射法

• 操作：第1、4、7天向膝关节腔注射4%木瓜蛋白酶（50 μl/次），诱导软骨基质降解 。

• 优点：快速诱导（3周内出现软骨破坏），适合研究早期炎症反应 。

（2）碘乙酸（MIA）注射法

• 操作：单次关节腔注射1%碘乙酸溶液（100 μl），通过抑制糖酵解破坏软骨细胞 。

• 适用性：适合药物筛选研究，6周即可达到中晚期OA病理 。

3. 基因/细胞干预模型

• LncRNA CIR过表达：通过siRNA或病毒载体调控LncRNA CIR/miR-27/MMP13轴，研究细胞外基质降解机制 。

• IL-1β诱导软骨细胞模型：原代软骨细胞体外培养后，用5-10 ng/mL IL-1β刺激24-48 h，模拟炎症微环境 。

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三、模型验证与评估体系

1. 行为学检测

• 机械触诱发痛：Von Frey纤维丝测定后肢痛阈值，模型组阈值显著降低 。

• 步态分析：足印试验评估关节活动受限程度 。

2. 影像学评估

• X线/CT：关节间隙狭窄、骨赘形成（MIA组4周即可见明显变化） 。

• 微型MRI：三维重建显示软骨厚度减少及软骨下骨水肿 。

3. 组织病理学分析

• HE染色：模型组软骨表面纤维化、细胞排列紊乱、潮线模糊 。

• 甲苯胺蓝/番红O染色：软骨基质蛋白聚糖丢失（蓝色/红色区域减少） 。

• Mankin评分：综合评估软骨结构、细胞分布、潮线完整性，≥5分提示OA成立 。

4. 生化指标检测

• 炎症因子：ELISA检测关节液IL-1β、TNF-α、IL-6升高（如木瓜蛋白酶模型组IL-1β可达对照组的3倍） 。

• 基质代谢标志物：MMP-13、ADAMTS-5表达上调，Ⅱ型胶原蛋白降解产物（CTX-Ⅱ）增加 。

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四、模型选择策略与优化建议

优化方向：

• 动态监测技术：植入式光纤记录神经元活动，联用微型PET监测代谢变化 。

• 多模型联用：Hulth手术+高脂饮食模拟代谢综合征相关OA 。

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五、常见问题与解决方案

1. 术后感染

• 预防：严格无菌操作，术后3天抗生素（如头孢曲松50 mg/kg） 。

• 处理：关节红肿时穿刺引流，局部涂抹氯霉素眼膏 。

2. 模型异质性

• 标准化操作：固定同一术者，使用立体定位仪确保韧带切断位置一致 。

3. 假阳性干扰

• 设立溶媒对照组：如注射生理盐水或溶剂对照，排除手术创伤本身的影响 。

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六、前沿技术拓展

• 类器官模型：人源iPSC分化为软骨类器官，联合Aβ微注射模拟OA与AD共病 。

• 纳米载体靶向递送：脂质体包裹siRNA靶向沉默MMP13，增强基因治疗特异性 。