骨关节炎(osteoarthritis,OA)是主要发生在中老年人群的慢性退行性关节疾病,以关节软骨退变、骨质增生为病理特征,临床表现为关节疼痛、肿胀、僵硬、活动受限等,可致关节功能障碍和残疾,我国膝关节骨关节炎患病率为5%~30%[1]。引发骨关节炎的危险因素有机械性和非机械性的,机械因素包括前交叉韧带断裂、半月板撕裂、肌肉错位等,而非机械因素包括遗传、肥胖、年龄、性别和炎症。这些危险因素可能导致不同特点骨关节炎的发生。动物实验是药物研发的重要载体,在药物研发过程发挥重要作用。
常见实验动物的选择:大鼠、小鼠、兔、狗、非人灵长类等;表1是膝关节炎动物模型动物选择的优缺点[2],可参考选择实验动物。
表1 实验动物选择比较
膝关节炎造模方法有手术法和非手术法,手术造模方法有Hulth模型、半月板或前交叉韧带切除,非手术造模方法主要有膝关节腔(木瓜蛋白酶、胶原酶、乙碘酸盐)注射药物诱导。表2比较手术方法与非手术方法造模的优缺点。
表2 手术法和非手术法造模比较
动物模型目的是模拟患者的临床症状,以便于研究疾病的发病机制,从而探索新的药物治疗。因此选择何种实验动物、何种造模方法需综合考虑,明确模型动物模拟创伤性的还是非创伤性的临床膝关节;若研究创伤性的膝关节炎则选择手术方法造模,非创伤性的膝关节炎则选择非手术方法造模。
如何选择手术造模方法(Hulth模型、半月板或前交叉韧带切除)和膝关节腔注射药物(木瓜蛋白酶、胶原酶、乙碘酸)诱导,可通过数据库检索近5年数据资料,筛选高引用率的文献进行比较分析[3],同时考虑实验室自身条件确定具体的造模方案。手术法造模需注意损伤该损伤的部位,不要造成非必要的损伤;注意术后护理,可通过给予消炎药、清创减少术部感染。膝关节腔注射药物诱导需确保注射方法正确,所注射药物在关节腔内,而不是在皮下或肌肉内;若注射方法正确的条件下所使用药物剂量不能成模,可通过增加药物浓度确保成模。
无论选择何种实验动物、采用何种造模方式造模,都需要进行模型验证;膝关节炎造模成功的标准有:(1)模型组动物膝关节出现肿胀、疼痛、运动受限,(2)模型组与对照组比较软骨组织出现明显的病变,(3)模型组与对照组通过比较血清或膝关节腔内关节液的炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6显著升高。