骨壞死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型研究進(jìn)展

范 猛，彭 江，盧世璧

1天津市第一中心醫(yī)院骨科，天津300192

2中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院全軍骨科研究所，北京100853

骨壞死是一種常見(jiàn)病，主要累及股骨頭，當(dāng)累及股骨頭時(shí)稱為股骨頭壞死，又稱股骨頭無(wú)菌性壞死及缺血性壞死。幼兒的股骨頭骨骼尚未發(fā)育成熟，表現(xiàn)與成人不同，稱為Perthes病 (Legg-Calve-Perthes disease，LCPD)。股骨頭壞死通常發(fā)生在中青年患者，如果不進(jìn)行治療，骨壞死通常會(huì)進(jìn)展到股骨頭塌陷并繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎［1-2］。已經(jīng)有多種治療方法挽救股骨頭免于塌陷，包括減輕壞死修復(fù)區(qū)的力學(xué)負(fù)荷，如限制負(fù)重、旋轉(zhuǎn)截骨等;增強(qiáng)壞死區(qū)的修復(fù)，如髓心減壓、電磁治療、骨移植等［3］。但是由于塌陷前治療的效果不夠滿意以及骨壞死患者人工關(guān)節(jié)置換相對(duì)較高的失敗率，目前迫切需要具有更好療效的治療方法來(lái)阻止股骨頭的塌陷［4］。出現(xiàn)這個(gè)難題的部分原因就是缺少一個(gè)能夠模擬人類股骨頭壞死全病程，尤其是進(jìn)展到與人類類似的股骨頭塌陷的動(dòng)物模型來(lái)進(jìn)行不同治療方法的比較和驗(yàn)證［5］。雖然有多種方法可以建立早期股骨頭壞死的動(dòng)物模型［6-7］，但是很難建立一個(gè)從早期的影像和組織學(xué)改變到晚期的股骨頭塌陷表現(xiàn)都與人類相似的動(dòng)物模型［3］。

為了用于檢驗(yàn)不同治療方法的療效以及研究骨壞死的機(jī)制，理想的動(dòng)物模型應(yīng)該易于造模成功，具有良好一致性，并能夠模仿股骨頭壞死的全病程，具有較高的塌陷率并伴有壞死區(qū)附近的修復(fù)反應(yīng)。理想的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物應(yīng)該是骨骼發(fā)育成熟，具有與人類類似的髖部結(jié)構(gòu)及力學(xué)特性。本文將骨壞死分為創(chuàng)傷性骨壞死及非創(chuàng)傷性骨壞死，分別回顧其不同的造模方法，為將來(lái)骨壞死研究的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的選擇以及建立更好的動(dòng)物模型提供參考。

創(chuàng)傷性骨壞死動(dòng)物模型

手術(shù)方式破壞血運(yùn)建立的股骨頭壞死動(dòng)物模型臨床上由創(chuàng)傷造成的骨壞死就是由于股骨頭的血運(yùn)受到破壞［8］。Nishino等［9］使用成年狗，通過(guò)術(shù)中髖關(guān)節(jié)臨時(shí)脫位并結(jié)扎旋股內(nèi)側(cè)及外側(cè)動(dòng)靜脈來(lái)造模;術(shù)后2周及4周通過(guò)核磁檢查發(fā)現(xiàn)壞死區(qū)，但是這種方法只建立了早期的骨壞死，這也與觀察時(shí)間較短有關(guān)。Hofstaetter等［10］使用成年的兔來(lái)造模，手術(shù)切除髖關(guān)節(jié)囊，環(huán)形損傷股骨頸的骨膜并結(jié)扎圓韌帶，向股骨頸鉆孔到達(dá)髓腔，破壞髓內(nèi)血供以減少股骨頭血運(yùn)。該研究使用顯微CT(micro-CT)和組織學(xué)的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，術(shù)后6個(gè)月時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)塌陷，術(shù)后12個(gè)月時(shí)15只動(dòng)物中有2只 (13.3%)出現(xiàn)了股骨頭塌陷。但筆者在已塌陷標(biāo)本的micro-CT圖像上只發(fā)現(xiàn)了軟骨下骨的骨折，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)股骨頭形狀的明顯改變，而且此方法造模所需的12個(gè)月的觀察時(shí)間有些過(guò)長(zhǎng)。

Levin 等［11］、Peled 等［12］和其他一些學(xué)者［13-16］使用大鼠建立骨壞死的動(dòng)物模型。造模方法都是手術(shù)將髖關(guān)節(jié)臨時(shí)脫位，切斷圓韌帶，環(huán)形切除股骨頸近端寬度達(dá)1 mm的骨膜及部分關(guān)節(jié)囊。Levin等［11］在術(shù)后42 d觀察到骨壞死存在，伴有新骨的形成，但沒(méi)有進(jìn)展到股骨頭塌陷。因?yàn)榇笫蟮墓趋澜K生都在生長(zhǎng) (骺板未閉)，所以大鼠的骨壞死模型屬LCPD模型。雖然采用了相同的動(dòng)物和造模方法，Peled等［12］在術(shù)后42 d發(fā)現(xiàn)股骨頭有變形，但組織學(xué)檢查并沒(méi)有明顯的骨壞死表現(xiàn)。筆者認(rèn)為此模型中股骨頭的變形可能是因?yàn)槭中g(shù)創(chuàng)傷造成的髖關(guān)節(jié)不穩(wěn)定，從而產(chǎn)生骨質(zhì)疏松和骨性關(guān)節(jié)炎，類似的情況在Bejar等［17］的研究中也有報(bào)道。

一個(gè)經(jīng)常被用作骨壞死研究的通過(guò)手術(shù)方式破壞血運(yùn)的動(dòng)物模型是小豬模型［18-21］，該模型通過(guò)用線在股骨頸部緊密結(jié)扎并切斷圓韌帶的方法來(lái)造模。Hofstaetter等［21］進(jìn)行了大體、放射、顯微和電鏡檢查，發(fā)現(xiàn)了與LCPD類似的改變，如骨骺部在缺血4周后的發(fā)育遲滯和在缺血8周后的明顯扁平。該模型可用于研究LCPD的機(jī)制以及防治措施。

Swiontkowski等［22］使用手術(shù)造成豬股骨頸骨折并進(jìn)行內(nèi)固定的方式建立了骨壞死的動(dòng)物模型，這種方法模仿了臨床上常見(jiàn)的股骨頸骨折后出現(xiàn)骨壞死的過(guò)程。組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)所有的股骨頭都存在一定程度的骨壞死并伴有骨小梁微結(jié)構(gòu)的改變，骨髓內(nèi)脂肪和血管新生增加，其中部分骨壞死嚴(yán)重的動(dòng)物在術(shù)后8周進(jìn)展到了股骨頭塌陷 (共10只動(dòng)物，其中5只骨骺閉合，5只骨骺未閉，其中7只出現(xiàn)股骨頭塌陷)。幾年后，Seiler等［23］使用了同樣的造模方法，在12只骨骼發(fā)育成熟的小型豬上重復(fù)了實(shí)驗(yàn)，但結(jié)果很不相同，在術(shù)后8周僅發(fā)現(xiàn)1只動(dòng)物出現(xiàn)了軟骨的外觀改變和早期的塌陷表現(xiàn)。因此筆者認(rèn)為這種造模方法存在重復(fù)性較差的問(wèn)題。

物理方式損傷建立的骨壞死模型冷和熱的損傷可以造成骨壞死的觀點(diǎn)逐漸被越來(lái)越多的學(xué)者接受。雖然這種物理?yè)p傷方式不會(huì)見(jiàn)于臨床，但是因?yàn)閾p傷后的表現(xiàn)與人類骨壞死后的表現(xiàn)類似，這種造模方法仍然很有應(yīng)用價(jià)值［3，24-26］。在冷凍手術(shù)中，冷凍可以造成細(xì)胞和血管的直接損傷;而在持續(xù)的溫度為43℃至45℃的熱損傷時(shí)，也會(huì)造成細(xì)胞的死亡［27］。

Malizos等［28］使用冷凍和剝離股骨頸及粗隆間附著軟組織的方法建立狗的骨壞死模型，成功造成骨壞死并引發(fā)修復(fù)反應(yīng)，但沒(méi)有進(jìn)展到股骨頭塌陷。Conzemius等［3］以冷凍的方式成功建立了鴯鹋 (澳洲鴕鳥)的股骨頭壞死模型。通過(guò)沿股骨頸向股骨頭內(nèi)鉆孔后使用液氮對(duì)骨小梁進(jìn)行直接冷凍，并結(jié)扎股骨頸周圍血管，成功造成骨壞死并進(jìn)展到了與人類類似的股骨頭塌陷，19只跛行動(dòng)物中有13只出現(xiàn)股骨頭塌陷，但也有4只動(dòng)物出現(xiàn)股骨頭下骨折。鴯鹋是一種雙足動(dòng)物，而且身高體重與人類接近，尤其是其髖關(guān)節(jié)的生物力學(xué)特性與人類類似［5，29］。因此鴯鹋的骨壞死模型可能是目前可以用于評(píng)價(jià)股骨頭壞死治療的最佳動(dòng)物模型。然而Conzemius等的模型仍然存在著不足，包括較高的股骨頭下骨折發(fā)生率、股骨頭周圍軟組織的損傷以及過(guò)大的壞死區(qū)［3，24］。隨后該研究組又采用了一種閉合回路的液氮循環(huán)冷凍裝置，除避免了周圍軟組織的冷凍損傷，還可以避免原有方法中由于股骨頭內(nèi)通道結(jié)冰而阻礙液氮的進(jìn)入［24］。這個(gè)裝置可成功控制壞死區(qū)的位置，并造成股骨頭內(nèi)的部分性壞死，但可惜未見(jiàn)有塌陷的報(bào)道。Velez等［30］在羊身上使用類似的冷凍裝置進(jìn)行骨壞死造模，組織學(xué)檢查確認(rèn)造成了骨壞死，但是也沒(méi)有進(jìn)展到股骨頭塌陷。不過(guò)這兩種模型仍然可以作為股骨頭壞死臨床前期的動(dòng)物模型。

Li等［26］使用微波加熱的方法建立了兔的股骨頭壞死動(dòng)物模型，術(shù)后短期內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了較高的塌陷率(術(shù)后12周出現(xiàn)69%的股骨頭塌陷)。股骨頭在55℃條件下加熱10 min，X線檢查可見(jiàn)損傷區(qū)出現(xiàn)密度減低和囊性變，術(shù)后4周和8周的組織學(xué)檢查確認(rèn)了骨壞死和修復(fù)反應(yīng)同時(shí)存在。但組織學(xué)結(jié)果顯示軟骨也出現(xiàn)了損傷，而且股骨頭的塌陷表現(xiàn)為影像學(xué)上的扁平伴有髖臼的軟骨下骨明顯減少，筆者認(rèn)為與人類股骨頭壞死早期軟骨無(wú)損傷不同，微波對(duì)軟骨也造成了損傷，從而引發(fā)髖關(guān)節(jié)的骨性關(guān)節(jié)炎，而股骨頭的變形至少有部分是源于髖關(guān)節(jié)的骨性關(guān)節(jié)炎。

許多報(bào)道都顯示射頻損傷可以造成骨壞死［31-35］。Martel等［31］在狗的長(zhǎng)骨上進(jìn)行經(jīng)皮射頻消融，在骨小梁上發(fā)現(xiàn)了骨壞死和修復(fù)反應(yīng)，而且沒(méi)有皮質(zhì)骨和關(guān)節(jié)軟骨的損傷。由此可見(jiàn)，射頻損傷可以作為一種建立股骨頭壞死的有效方法。

化學(xué)方式損傷建立的骨壞死模型Manggold等［36］通過(guò)向羊的股骨頭內(nèi)直接注射無(wú)水乙醇的方法建立股骨頭壞死動(dòng)物模型。術(shù)后12周在所有存活動(dòng)物的股骨頭內(nèi)都發(fā)現(xiàn)了骨壞死的表現(xiàn)，關(guān)節(jié)軟骨及股骨頭周圍血運(yùn)未受影響，也未進(jìn)展到股骨頭塌陷。10只動(dòng)物中有1只動(dòng)物因術(shù)中肺栓塞死亡，1只在術(shù)后6周出現(xiàn)股骨頭頭下骨折。這個(gè)模型具有較高的骨壞死發(fā)生率，但僅是早期的骨壞死表現(xiàn)，且并發(fā)癥發(fā)生率也較高。

非創(chuàng)傷性骨壞死動(dòng)物模型

自發(fā)性骨壞死模型自發(fā)性高血壓大鼠經(jīng)?？梢猿霈F(xiàn)骨壞死［37-40］。Hirano等［41］認(rèn)為自發(fā)性高血壓大鼠發(fā)生的骨壞死是由于骺軟骨和骺板的異常以及繼發(fā)的軟骨骨化異常所致。Mihara等［42］發(fā)現(xiàn)當(dāng)這些大鼠被放在強(qiáng)迫站位進(jìn)食的籠內(nèi)，骨壞死的發(fā)生率會(huì)明顯提高，這提示髖關(guān)節(jié)的負(fù)重會(huì)增加骨壞死的發(fā)生率。由于大鼠的骨骺終生不閉，這個(gè)模型也是LCPD 模型［43］。

激素性骨壞死模型糖皮質(zhì)激素是骨壞死發(fā)生的一個(gè)關(guān)鍵危險(xiǎn)因素［44］，許多學(xué)者給予兔注射甲基強(qiáng)的松龍 (methylprednisolone，MPS)來(lái)建立激素性骨壞死模型。Iwakiri等［45］給予兔 1次 20 mg/kg MPS，3周后在股骨近側(cè)干骺端有83%的骨壞死發(fā)生率。Kuribayashi等［46］使用了同樣的造模方法，4周后骨壞死發(fā)生率為70%，但有20%的動(dòng)物給藥后死亡。Takao等［47］采取同樣方法，但結(jié)果只發(fā)現(xiàn)了近側(cè)干骺端和骨干內(nèi)的骨髓壞死，給藥后1、3、6和9周均未發(fā)現(xiàn)骨壞死。由于不同學(xué)者使用同一模型的結(jié)果具有明顯差異，筆者認(rèn)為這個(gè)模型的重復(fù)性較差。Wang 等［48］和 Ichiseki等［49］采用單次給予兔4 mg/kg MPS的方法造模，但將存在骨壞死定義為發(fā)現(xiàn)髓內(nèi)造血細(xì)胞的壞死，或空骨陷窩，或任意一側(cè)的股骨出現(xiàn)骨細(xì)胞核固縮。筆者認(rèn)為這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于寬松，因?yàn)榻^大多數(shù)學(xué)者都將存在骨壞死定義為在骨小梁廣泛存在的空骨陷窩或骨細(xì)胞核固縮，伴隨有臨近骨髓細(xì)胞的壞死［50］，所以以上兩種模型關(guān)于骨壞死發(fā)生率的數(shù)據(jù)在某種程度上而言是需要斟酌的。Kabata等［51］分別給予兔 4 mg/kg MPS 1次、2次、4次和8次，給藥后1周發(fā)現(xiàn)骨壞死集中在干骺端的中間側(cè)和骨干，對(duì)應(yīng)的骨壞死發(fā)生率分別為47%、60%、73%和67%;在股骨近端的壞死灶的大小和數(shù)量沒(méi)有組間差異。在兔的激素性骨壞死模型中，骨壞死的病灶不會(huì)集中在股骨頭，而且只有早期的骨壞死表現(xiàn)，這些模型不是理想的骨壞死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。

Han等［52］使用大鼠建立激素性骨壞死模型，每天皮下注射21 mg/kg MPS并持續(xù)4周，骨壞死的發(fā)生率為80%。但是也采用了比較寬松的骨壞死定義，只要發(fā)現(xiàn)骨髓細(xì)胞壞死，即使骨小梁的骨細(xì)胞仍然存活也認(rèn)為存在骨壞死。

Yang等［53］首次建立了小鼠的骨壞死模型，造模方法為口服地塞米松，并比較了連續(xù)給藥及間斷給藥的差異，發(fā)現(xiàn)給藥12周后骨壞死的發(fā)生率在間斷給藥組明顯低于持續(xù)給藥組 (8%比45%)，與臨床觀察到的現(xiàn)象類似。但是這個(gè)模型只在股骨遠(yuǎn)端發(fā)現(xiàn)骨壞死的病灶，而且僅是早期的骨壞死，壞死率也較低。

Cui等［54］通過(guò)每周肌肉注射 3 mg/kg MPS建立了雞的骨壞死模型，24周后在12只動(dòng)物中有4只出現(xiàn)了軟骨下骨的壞死和吸收、脂肪細(xì)胞增生以及新骨形成;但是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有48%的動(dòng)物死亡。較低的壞死率和較高的死亡率，使得這個(gè)兩足動(dòng)物模型看起來(lái)不如四足的兔模型好，不過(guò)這是首次成功使用兩足動(dòng)物建立骨壞死動(dòng)物模型。

脂多糖導(dǎo)致的骨壞死模型Irisa等［55］通過(guò)給兔靜脈注射單次低劑量的脂多糖 (lipopolysaccharide，LPS)引發(fā)的Shwartzman反應(yīng)建立骨壞死動(dòng)物模型，并在術(shù)后4周造成77%的動(dòng)物出現(xiàn)多處骨壞死病灶，但35只兔中有4只注射藥物后死亡，壞死區(qū)附近的骨內(nèi)小血管通常都可以發(fā)現(xiàn)存在栓子。雖然這個(gè)模型僅有9%的動(dòng)物出現(xiàn)了股骨頭內(nèi)的壞死灶，但是其復(fù)制了臨床上的血管炎性高凝的病理狀態(tài)，有利于骨壞死機(jī)制的研究。

免疫反應(yīng)導(dǎo)致的骨壞死模型Tsuji等［56-57］建立了兔的血清病性骨壞死模型，造模方法為給兔經(jīng)靜脈注射10 ml/kg無(wú)菌熱滅活的馬血清，共給藥2次，間隔為3周。病理過(guò)程與臨床上系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者產(chǎn)生的免疫復(fù)合物沉積的病理過(guò)程類似。在給藥后72 h未發(fā)現(xiàn)骨壞死病灶，1周后骨壞死發(fā)生率高達(dá)86%，3周后又降至64%，但是僅有早期的骨壞死而且未出現(xiàn)在股骨頭部位。

激素和其他非創(chuàng)傷因素聯(lián)合應(yīng)用建立的骨壞死動(dòng)物模型

激素和LPS聯(lián)合應(yīng)用建立的骨壞死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型:Yamamoto等［58］首先應(yīng)用糖皮質(zhì)激素聯(lián)合LPS來(lái)建立兔的骨壞死模型，并與單獨(dú)應(yīng)用LPS或激素進(jìn)行比較。結(jié)果顯示與單用糖皮質(zhì)激素或LPS相比，聯(lián)合應(yīng)用組具有明顯高的骨壞死發(fā)生率 (85%)和更廣泛的骨壞死病灶分布，但是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡率高達(dá)50%。目前許多學(xué)者使用Qin等［59］的方法建立兔激素相關(guān)性骨壞死模型來(lái)進(jìn)行骨壞死的研究［60-63］，造模方法為給予靜脈注射1次低劑量的LPS(10 μg/kg)后以24 h為間隔給予肌肉注射3次高劑量的MPS(20 mg/kg)。給藥后6周，93%的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物出現(xiàn)骨壞死，25%的病灶分布在近端骨骺區(qū)，而且沒(méi)有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡。這個(gè)模型具有很高的骨壞死發(fā)生率，且實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡率為零，是目前很好的激素相關(guān)性骨壞死模型。Wu等［64］也報(bào)道了MPS和LPS聯(lián)合應(yīng)用建立兔的骨壞死模型，相較更早報(bào)道的Qin等［59］的模型，增加了1次低劑量LPS(10 μg/kg)，但結(jié)果相對(duì)略差:骨壞死發(fā)生率為90%，死亡率為6.2%。更晚一些，Guan等［65］也報(bào)道了激素和 LPS聯(lián)合應(yīng)用建立兔的骨壞死模型，并與單獨(dú)應(yīng)用激素比較獲得了稍高的骨壞死發(fā)生率 (股骨頭部:36.2%比30.0%)，造模方法為間隔24 h給予2次高劑量LPS(40 μg/kg)后給予1次醋酸氫化潑尼松龍(20 mg/kg)，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡。但根據(jù)Kawamoto等［66］的報(bào)道，當(dāng) LPS的劑量超過(guò) 15 μg/kg會(huì)有較高的動(dòng)物死亡率，但此研究中為零;且單獨(dú)給予激素時(shí)股骨頭部高達(dá)30%的骨壞死發(fā)生率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以往報(bào)道的其他類似研究［45-47］，所以筆者認(rèn)為這個(gè)研究的結(jié)果很可能是難以重復(fù)的。Okazaki等［67］使用大鼠間隔24 h給予2次靜脈注射2 mg/kg LPS和3次肌肉注射20 mg/kg MPS來(lái)建立骨壞死模型，給藥完成后1、2、3和4周分批處死，發(fā)現(xiàn)股骨近端的骨壞死發(fā)生率分別為33%、33%、67%和33%，但該研究中每組只有3～4只動(dòng)物，筆者認(rèn)為難以將其數(shù)據(jù)直接與其他模型進(jìn)行比較。

激素和馬血清聯(lián)合應(yīng)用建立的骨壞死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型:Matsui等［68］通過(guò)給予馬血清引發(fā)血管炎后再給予大劑量糖皮質(zhì)激素建立兔的骨壞死動(dòng)物模型，并與單獨(dú)應(yīng)用馬血清及激素進(jìn)行比較。組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)用組20個(gè)標(biāo)本中有14個(gè) (70%)在股骨干部出現(xiàn)骨壞死表現(xiàn)，其中7個(gè)顯示為骨髓壞死，7個(gè)顯示為骨髓和骨小梁同時(shí)壞死，單獨(dú)應(yīng)用馬血清或激素組都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)骨壞死表現(xiàn)。此研究顯示聯(lián)合應(yīng)用優(yōu)于單獨(dú)應(yīng)用任何一種，但將此研究結(jié)果與其他學(xué)者單獨(dú)應(yīng)用激素造模的結(jié)果［45-56］進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)聯(lián)合應(yīng)用似乎并不具優(yōu)勢(shì)。后來(lái)，Wen等［69］也通過(guò)聯(lián)合給予2次馬血清和2次小劑量激素建立了兔的骨壞死模型，但并未提供骨壞死發(fā)生率的數(shù)據(jù)，所以無(wú)法與其他模型進(jìn)行比較。根據(jù)以上結(jié)果，筆者認(rèn)為目前還不能確定在產(chǎn)生骨壞死方面激素和馬血清聯(lián)合應(yīng)用優(yōu)于單獨(dú)應(yīng)用激素。

酒精性骨壞死模型在亞洲，尤其在中國(guó)大量飲酒很常見(jiàn)，而這經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致股骨頭壞死［44］。Wang等［70］通過(guò)灌胃的方式每日給予小鼠46%的酒精，6個(gè)月后在股骨頭的軟骨下區(qū)發(fā)現(xiàn)了骨壞死。雖然僅是早期的骨壞死表現(xiàn)，但是也很好地復(fù)制了人類酒精性股骨頭壞死，可以用于酒精性骨壞死的研究。

減壓性骨壞死模型Chryssanthou［71］于1981年報(bào)道了小鼠的減壓性骨壞死模型，造模方法為將小鼠短時(shí)間置于高氣壓環(huán)境中，模仿人類的致病機(jī)制;2個(gè)月以后發(fā)現(xiàn)了骨壞死。Lehner等［72］于1997年建立了成年羊的減壓性骨壞死模型，7個(gè)月后發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)骨關(guān)節(jié)下區(qū)的骨壞死病灶，不過(guò)人類的減壓性骨壞死病灶多發(fā)生在骨干。

化學(xué)性骨壞死模型溶血及凝血異常的患者，如地中海貧血和鐮狀細(xì)胞病的患者會(huì)出現(xiàn)骨損傷［73］。2-丁氧基乙醇體內(nèi)代謝后形成正丁氧基乙酸，會(huì)使血液產(chǎn)生類似的異常。Shabat等［73］報(bào)道了通過(guò)給予2-丁氧基乙醇建立兔的骨壞死模型，給藥24 d后，8只動(dòng)物中有1只在股骨干出現(xiàn)了骨壞死改變。該模型雖然成功率很低，但有利于研究鐮狀細(xì)胞病及其他血紅蛋白疾病引發(fā)的骨壞死的機(jī)制。

激素聯(lián)合手術(shù)方式破壞血運(yùn)建立的骨壞死動(dòng)物模型

近來(lái)，Kuroda等［74］報(bào)道了一個(gè)新的兔的骨壞死動(dòng)物模型，造模方法為給予1次大劑量肌肉注射MPS，然后通過(guò)電凝破壞股骨頭周圍血運(yùn)，結(jié)果8周內(nèi)出現(xiàn)骨壞死表現(xiàn)，12周時(shí)5只動(dòng)物中有2只出現(xiàn)股骨頭塌陷，24周時(shí)所有標(biāo)本都發(fā)現(xiàn)骨性關(guān)節(jié)炎的改變。這個(gè)結(jié)果優(yōu)于單純進(jìn)行手術(shù)方式血運(yùn)破壞［10］或者單獨(dú)應(yīng)用激素造模［45-47］。不過(guò)從該研究中已塌陷標(biāo)本的micro-CT圖像上，僅能發(fā)現(xiàn)軟骨下骨的變形，并沒(méi)有典型的塌陷表現(xiàn)。而且其組織學(xué)圖像上可以發(fā)現(xiàn)修復(fù)反應(yīng)表現(xiàn)為壞死骨邊緣的原位新骨形成，即限制性修復(fù)［59］，而非人類股骨頭塌陷通常表現(xiàn)的破壞性骨修復(fù)方式［75］。

問(wèn)題與展望

近幾十年來(lái)，學(xué)者們一直在努力建立一個(gè)病因和發(fā)病機(jī)制以及壞死后表現(xiàn)都與人類相仿的骨壞死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的回顧，筆者發(fā)現(xiàn)創(chuàng)傷性或者非創(chuàng)傷性的造模方法都沒(méi)有建立理想的骨壞死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，每個(gè)模型都有一定的缺陷。創(chuàng)傷性骨壞死模型的優(yōu)勢(shì)在于可以控制骨壞死的位置，使其位于股骨頭部，而且可以建立晚期的骨壞死模型，尤其是鴯鹋冷凍骨壞死模型成功進(jìn)展到了股骨頭塌陷，而且塌陷率較高。但除了略高的并發(fā)癥發(fā)生率和過(guò)大的骨壞死病灶，Conzemius等［3］的冷凍鴯鹋模型的致病因素也與人類發(fā)病因素不同;如果能使用鴯鹋建立非創(chuàng)傷性的塌陷的股骨頭壞死模型將更為理想。非創(chuàng)傷性動(dòng)物模型具有與人類發(fā)病類似的病因，但是只能產(chǎn)生早期的骨壞死，而且骨壞死的病灶大多集中于骨干區(qū)而不是在股骨頭，提示可能具有不同的病理機(jī)制。同時(shí)使用激素和手術(shù)破壞血運(yùn)的方式造?？梢垣@得比單一方式更高的骨壞死發(fā)生率，但是也使得其既不能很好地模仿人類的病因，又不能使病灶僅僅局限于股骨頭部。

與成年動(dòng)物相比，小豬對(duì)手術(shù)破壞血運(yùn)的反應(yīng)更明顯，而且成功進(jìn)展到了明顯的股骨頭扁平，是很好的LCPD動(dòng)物模型，但同時(shí)需要明確幼兒的LCPD和成人的股骨頭壞死在病理機(jī)制、自然病程和治療方面均不同［76］。在未發(fā)育成熟的股骨頭上所觀察到的現(xiàn)象，并不能直接推廣應(yīng)用到成年人的股骨頭上［21］。

與四足動(dòng)物相比，兩足動(dòng)物鴯鹋具有體型和髖關(guān)節(jié)生物力學(xué)特性與人類相似的優(yōu)點(diǎn)［5，29］，因?yàn)閴乃绤^(qū)所承載的力學(xué)負(fù)荷也會(huì)影響到股骨頭的塌陷［75］，兩足動(dòng)物和四足動(dòng)物之間的髖關(guān)節(jié)力學(xué)特性的差異可能是影響塌陷是否產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。雞的激素性模型與其他四足動(dòng)物相比并無(wú)優(yōu)勢(shì)，這可能是因?yàn)榍蓊悓?duì)于激素的反應(yīng)不如哺乳類敏感。

由于目前還沒(méi)有一個(gè)理想的骨壞死動(dòng)物模型，筆者在比較了不同模型的優(yōu)勢(shì)和不足之后，根據(jù)研究目的的不同，對(duì)于模型的選擇提出如下建議:Hofstaetter等［21］使用手術(shù)破壞血運(yùn)的方式建立的小豬骨壞死模型，在研究LCPD的機(jī)制和防治方面具有優(yōu)勢(shì);Qin等［59］給予兔1次低劑量的 LPS和3次高劑量的MPS建立的激素相關(guān)性骨壞死模型具有很高的骨壞死發(fā)生率，且病死率為零，適用于激素相關(guān)性骨壞死的研究;如果要驗(yàn)證股骨頭壞死治療方法的有效性，則Conzemius等［3］建立的鴯鹋冷凍股骨頭壞死塌陷模型具有優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，近年來(lái)大量骨壞死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型被用于骨壞死的研究，提高了對(duì)于骨壞死機(jī)制的認(rèn)識(shí)，也改善了治療手段，但目前仍有大量的工作要做。目前可根據(jù)研究目的的不同來(lái)選擇不同的動(dòng)物模型;而模仿臨床病因，多種方式聯(lián)合造模及使用兩足動(dòng)物鴯鹋將是骨壞死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的發(fā)展方向。

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