實驗干貨分享---骨質疏松動物模型造模方法和技巧
造模方法
一、去勢造模法
去勢法可分為手術去勢和藥物去勢兩種方法。
手術去勢法:
手術去勢法造模因素單一、模型效果穩(wěn)定、可復制性好、實驗結果可信度大,能很好的模擬絕經后骨質疏松骨代謝的特點。但也有不足,卵巢切除后動物體內雌激素水平突然迅速下降,而絕經后婦女的雌激素水平下降則是一個長期緩慢的過程,二者間存在一定差異。
藥物去勢法:
藥物去勢法是指不切除性腺,僅通過給予抑制動物雌激素分泌的藥物從而造成骨量丟失的造模方法。常用藥物有: 促黃體激素釋放激素受體激動劑、促性腺激素釋放激素激動劑、雌激素受體拮抗劑、非類固醇類雄激素拮抗劑、芳香化酶抑制劑等。藥物去勢雖然避免了手術創(chuàng)傷刺激對檢測指標的干擾,但藥物的不良反應以及藥物與抗骨質疏松藥物之間的相互作用也會在一定程度上降低實驗的可信度。
二、藥物造模法
糖皮質激素誘導動物骨質疏松癥模型
糖皮質激素相關性骨質疏松癥是繼發(fā)性骨質疏松癥最常見的類型。臨床中,使用糖皮質激素引起的骨質疏松癥,其發(fā)病率僅次于絕經后骨質疏松和老年性骨質疏松,因此,糖皮質激素誘導法建立的骨質疏松模型對研究人類骨質疏松癥意義重大。
大鼠最常被選用作檢測糖皮質激素對于骨骼的影響效果。其中,大鼠的年齡、糖皮質激素的劑量以及持續(xù)用藥的時間是影響實驗結果的關鍵因素。高劑量的糖皮質激素可能會造成骨壞死 、免疫抑制等嚴重后果,甚至可能導致動物死亡。最后,雖然糖皮質激素誘導法相對于去勢法來說,動物骨量丟失更加明顯,但是當停止使用糖皮質激素后, 骨丟失效果會逆轉。
大鼠、兔和羊適合作為糖皮質激素相關性骨質疏松癥模型的研究。其各自特點如下:大鼠疾病重復性好、價格低廉,但是缺少哈佛氏系統(tǒng)、骨改建周期短、骨骼無法達到完全成熟;兔有完整的哈佛氏系統(tǒng)、骨轉化快速、骨骼可完全發(fā)育成熟,不足的是兔缺乏松質骨;羊體格較大,可以提供充足血液或骨組織以供取材,但是羊作為骨質疏松癥動物模型耗時較長、費用昂貴,限制了其廣泛應用。
三、營養(yǎng)性骨質疏松造模法
營養(yǎng)是影響骨密度的眾多因素之一,通過限制飲食中的鈣、維生素D、蛋白質等的攝入可以成功建立營養(yǎng)缺乏型骨質疏松模型,該模型對研究因營養(yǎng)缺陷引起的骨質疏松有重要意義。但由于飼料配方復雜,且影響因素較多,普及推廣困難。同時,因為單獨應用營養(yǎng)法建模耗時長且成功率低,故常作為一種輔助方法。
四、失用性骨質疏松造模法
失用法是指由于運動受阻或者功能障礙引起骨代謝異常,骨量丟失的一種造模方法,多由失重狀態(tài)、長期臥床或制動等因素導致。常用方法有:機械固定法,懸吊法,腱切除法,坐骨神經切除法等。該模型對防治癱瘓、骨折、術后長期臥床的患者及航空人員出現(xiàn)的骨質疏松的研究有重要現(xiàn)實意義。
有研究者在吊尾實驗中,將小鼠懸吊尾巴,小鼠上肢可以自由活動,獲取食物??梢杂^察到新骨形成減少,骨吸收增加或不變。也有實驗結果表明,小鼠懸吊兩周后,新骨形成不顯著,骨喪失明顯增多。
五、腦源性骨質疏松動物模型
下丘腦有調節(jié)骨代謝及骨重建的功能。劉錫儀等研究表明:破壞大鼠下丘腦弓狀核,導致內分泌功能紊亂繼而可以引起骨質疏松,被認為是一種可操作性強、穩(wěn)定性高和可復制性好的大鼠骨質疏松動物模型造模法。適用于骨質疏松的發(fā)病機制及防治方面的研究。
六、基因造模法
基因造模法主要包括轉基因造模法和基因突變造模法。轉基因造模法是指采用基因敲除來的方式來制作骨質疏松動物模型,敲除的基因主要是α,β-雌激素受體或芳香酶,該模型具有全身骨質疏松發(fā)生情況穩(wěn)定、不受外界因素干預等優(yōu)點,是一種理想的原發(fā)性骨質疏松動物模型。
七、聯(lián)合造模法?
用去勢法聯(lián)合其他造模方法共同構建骨質疏松模型的方法,可以有效縮短造模時間。如去勢聯(lián)合糖皮質激素,去勢聯(lián)合低鈣飲食,去勢、低鈣飲食、糖皮質激素三者聯(lián)合等,且發(fā)現(xiàn)三聯(lián)法較兩聯(lián)法對骨骼的影響更加明顯。聯(lián)合造模雖能加速造模,但干擾因素較多且復雜,可能影響研究工作
造模評價
骨質疏松模型是否復制成功,需要用客觀的指標來評價,骨質疏松的動物模型和造模方法很多,但評價指標是一致的,主要有骨密度測定、骨組織形態(tài)計量學、生化檢測分析、骨生物力學測試、體質量、性腺形態(tài)等,其中最主要的是骨量與骨組織病理學變化這兩項指標。但單一的檢測指標一般存在片面性,無法對骨質疏松模型進行準確的評估,因此,通過“宏觀到微觀、二維到三維、定性到定量”全面立體對骨質疏松模型進行檢測顯得尤為重要。