大鼠股骨头无张力负重型激素性骨坏死模型

摘要

本方案展示了利用弹性治疗胶带建立一种简单且经济的负重训练大鼠模型，用于股骨头 steroid-induced osteonecrosis 的研究。

摘要

与人类不同，大鼠是四足行走的动物，而人类是直立行走的双足动物，在行走和站立时髋关节承受着巨大的压力。在大鼠激素诱导的股骨头坏死模型中，常常需要模拟人体髋关节在较高压力下的生物力学特征。一些学者尝试通过让大鼠负重来模拟人类髋关节的压力状态，但将负重物固定在大鼠身上存在困难。大鼠容易挣脱固定装置，而使用胶带将重物粘附在大鼠体表则可能导致其因窒息或肠梗阻而死亡。本研究团队采用弹性治疗胶带对大鼠的负重物进行无张力固定，使大鼠能够自由呼吸，并在负重状态下不会挣脱固定。与常规的激素诱导股骨头坏死大鼠模型相比，我们发现这种负重干预可加重股骨头坏死的进展。

引言

糖皮质激素的使用是股骨头非创伤性骨坏死（ONFH）最常见的危险因素¹。大量证据表明，除糖皮质激素外，患者髋关节所受的压力负荷也与ONFH的发生相关。体重和体力劳动强度等因素已被公认为ONFH的危险因素²。多项临床研究已证实，髋关节负荷状况与关节置换的时间及发生率之间存在密切关系^3,4,5,6。因此，建立一个反映负荷与股骨头激素性骨坏死（SONFH）之间关系的模型，对于全面研究该疾病具有重要意义。

大型双足鸟类（如鸵鸟和鸸鹋）是模拟髋关节应力的良好模型，其腿部负荷与人类相似^7,8。然而，饲养大型鸟类物种较为困难，且相关研究成本较高。自发性高血压大鼠模型^9,10虽可表现出更高的股骨头缺血性坏死（ONFH）发生率，但由自发性高血压在骨髓中产生的腔室压力负荷与机械压力存在显著差异，因此不适用于研究机械压力....

方案

本方案遵循北京中医药大学机构动物护理和使用委员会（IACUC）制定的伦理准则，方案编号为BUCM-4-2022062001-2109。本方案使用Sprague Dawley（SD）大鼠（SCXK(京)2019-0008），年龄为8–10周，体重为200 g–250 g。

1. 适应性训练

1. 白化大鼠的视觉范围通常小于60 cm¹⁵在建模过程中，将大鼠放置于不透明的笼子中，并尽可能远离非建模大鼠（至少应确保其他大鼠处于建模大鼠的最大可视范围之外），以防止其经历创伤性应激。
2. 打开电源，将跑步机速度设置为10 m/min，坡度为0°。将大鼠放置于跑步机上，操作动作应尽可能轻柔，以避免造成应激。无需使用额外刺激，由于大鼠对环境不熟悉，会自然向前爬行。
3. 训练持续15分钟。训练结束后，清理大鼠留下的粪便和尿液，并喷洒酒精以消除动物气味。随后，准备下一只大鼠进行训练。
   注意：如果大鼠拒绝在跑轮上行走达5分钟，则将其排除 来自该研究。
4. 继续适应性训练直至第1阶段结束^st 周

2. 测量大鼠的最大负重能力

1. 准备两个试管、一个钩子和一条长约80 cm的钩环扣带。将....

结果

组织病理学分析
苏木精-伊红染色显示，对照组和对照+加载组中骨小梁结构完整且排列规则。骨陷窝内可见血管内皮细胞，细胞形态饱满。相比之下，模型组和模型+加载组的骨小梁出现断裂且排列紊乱，空骨陷窝数量显著增多。模型+加载组的空骨陷窝数量较模型组更多。在模型组中，部分骨髓细胞出现脂质积聚，而模型+加载组的骨髓腔则显得相对空虚（图2A）。对照组、对照+加载组、模型组和模型+加载组的空骨陷窝率分别为6.0 ± 2.5、6.4 ± 3.8、57.6 ± 29.6和78.2 ± 15.5（图2B）。

显微CT分析
显微CT结果清晰地展示了骨小梁的微观结构，反映了组织结构的完整性及骨量的变化。本研究中，对照组和对照+加载组的骨小梁密集、排列整齐且清晰可见；模型组的骨小梁稀疏，排列紊乱且不规则；模型+加载组在骨骺线以上区域的骨小梁形态不完整。四个组别的股骨头表面均光滑，无明显塌陷（

讨论

目前，多种动物可用于建立股骨头坏死模型，例如兔子²⁵、大鼠²⁶、小鼠²⁷、猪²⁸、肉鸡²⁹、鸵鸟⁸和鸸鹋³⁰。其中，大鼠、小鼠和兔子是最常用的物种。大鼠作为股骨头坏死的模型具有诸多优势：易于饲养和繁殖，生长迅速，且其生理和代谢特征与人类相似。大鼠的股骨头大小适中，适合进行影像学和病理学研究²⁶。然而，由于大鼠是体型较小的四足动物，在运动过程中后肢承受的负荷较低，因此利用常规的大鼠模型研究机械压力负荷与股骨头坏死发生之间关系较为困难。

大鼠体型呈纺锤形，体表被光滑的毛发覆盖，使用传统固定方法难以稳固负重，且会显著影响大鼠的活动能力。在研究初期，我们曾尝试使用胶带、尼龙绑带和牵引绳等方法对大鼠进行固定，但均未.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
15 ml 离心管	康宁，美国	430791
5 mm不锈钢珠	格尔森，中国	5 mm
乙酸	德国默克集团	64-19-7
无水乙醇	德国默克集团	64-17-5
黏土	中国彩麦文具	102
盖玻片	Servicebio，中国	WMWD-1818
10 ml 平底压力瓶	BEHNCKE，中国	MD 10 ml
甲酸	Macklin 生化 中国	64-18-6
HE染色试剂盒	Solarbio，中国	G1120
HistoCore AUTOCUT	Leica，德国	149AUTO00C1
肌内效贴布（弹性治疗贴布）	中国富洛医药	CL1819
脂多糖	Solarbio，中国	L8880
脂多糖（LPS）	Selleck，美国	S7850
手动二氧化碳安乐死箱	中国台湾	LC-500-S1
甲泼尼龙 琥珀酸钠，MPS	AbMole，中国	M25573
微型计算机断层扫描	Hiscan，中国	Hiscan VM Pro
中性树脂	北京中杉金桥生物技术有限公司 中国	ZLI-9555
石蜡	Servicebio，中国	WGHB-319213129
多聚甲醛	Servicebio，中国	G1101-500ML
氯化钾	Macklin 生化 中国	7447-40-7
幻灯片	Servicebio，中国	WG6012
大鼠跑步机  小鼠	Litc 生命科学，美国	801
二甲苯	麦克林生化 中国台湾	1330-20-7