本方案概述了改良Hulth模型的精细手术步骤，提供了一种标准化且可重复的实验性骨关节炎诱导方法。
方法文章
一种采用改良Hulth手术法建立小鼠膝骨关节炎模型的外科方法
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
膝骨关节炎（KOA）是一种慢性退行性关节疾病，以关节软骨退变、软骨下骨重塑、骨赘形成和滑膜炎为特征，是骨关节炎中最常见的类型。
本方案介绍了一种采用改良Hulth手术方法建立小鼠膝骨关节炎模型的技术。与通过注射诱导或传统的手术模型（如内侧半月板失稳术（DMM）和前交叉韧带切断术（ACLT））相比，改良Hulth模型可导致更早的疾病 onset 和更严重的关节炎症。该方法通过切断内侧副韧带、内侧半月板以及前交叉韧带，破坏膝关节的力学对齐状态，从而促进骨关节炎（OA）的进展。此模型特别适用于急性OA病理机制的研究以及潜在治疗干预措施的评估。为评估关节炎严重程度，我们采用小动物超声结合关节腔三维（3D）重建技术，定量分析关节腔体积并评估滑膜液积聚情况。此外，对组织学切片进行番红O/快绿染色，并依据国际骨关节炎研究学会（OARSI）评分标准评估软骨破坏程度。
引言
膝骨关节炎（OA）是一种常见的慢性退行性关节疾病，临床表现为膝关节疼痛、僵硬、活动范围受限以及周围肌肉无力。该病在女性中的患病率高于男性。若未能有效控制，OA可导致身体功能进行性下降、睡眠障碍、慢性疲劳，最终致残。随着全球人口老龄化，膝骨关节炎的发病率持续上升，对全球医疗系统和经济构成重大挑战1,2。
从病理生理学角度来看，软骨丢失是骨关节炎（OA）的核心特征，常伴随整个关节及关节周围组织的结构和功能损害。为了阐明疾病机制并评估治疗干预措施，研究人员已开发出多种能够模拟人类OA关键特征的动物模型。其中，手术诱导模型应用最为广泛，例如内侧半月板失稳术（DMM）3和前交叉韧带横断术（ACLT）4，这些手术会破坏关节的正常结构，从而导致软骨退变和类似OA的改变。另一类为化学诱导模型，依赖于向关节腔内注射可降解细胞外基质的试剂（如胶原酶或单碘乙酸钠），引起软骨细胞快速死亡和软骨侵蚀5,6。注射模型通常在数周内即可达到终点病理状态，而手术模型一般需要更长的时间进程。
在现有的手术技术中，我们选择并进一步优....
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方案
所有实验程序均经上海中医药大学动物伦理委员会批准。6至8周龄、体重约20 g的雄性C57BL/6小鼠购自商业供应商（见材料表）（伦理批准编号：PZSHUTCM2312210005）。
1. 术前护理
- 手术前让小鼠适应环境至少1周。
- 手术前对所有外科器械进行灭菌，并对术中工作区域进行消毒。
- 打开气体麻醉机，将小鼠置于诱导室中，使用2–3%异氟烷进行5分钟诱导，以实现全身麻醉。
注意：确保氧气流速维持在0.5 NL/min至1 NL/min之间。 - 麻醉成功后，将小鼠转移至手术平台，并通过麻醉面罩持续给予1–1.5%异氟烷以维持麻醉状态，直至手术完成（1–1.5%异氟烷）。
- 将小鼠仰卧位固定，膝关节朝上，确保体位稳定并充分暴露手术区域。
- 通过检查反射是否消失来确认麻醉深度，然后涂抹脱毛膏，彻底清除膝关节周围的毛发。
- 用纱布或棉签小心清除残留的脱毛膏，随后先用75%乙醇对暴露的皮肤进行消毒，再用碘酊消毒，以确保无菌条件。
2. 手术步骤（图1）
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结果
采用微型超声系统（扫描步长为 4 mm，轴向分辨率为 0.04 mm）对膝关节进行纵向扫描8。术后第 7 天，三维重建结果显示，与假手术组相比，模型组关节腔体积显著增加（图 2A、B）。转棒疲劳试验10,11 进一步证实了这一结果，显示在相同时间点，模型组小鼠的跑步耐力显著下降（图 2C）。
术后第28天，取膝关节，沿矢状面包埋于石蜡中，并切成4 µm切片8。切片采用藏红O-快绿染色，并根据OARSI组织病理学评分系统进行分级9。与假手术组相比，模型组关节面明显更为粗糙，可见局灶性及垂直性软骨裂隙。部分切片显示全层软骨缺失（5级），并伴有软骨下骨重塑（
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讨论
与其他手术建模方法（如内侧半月板失稳模型（DMM）和前交叉韧带切断模型（ACLT））相比，改良Hulth模型通过联合韧带和半月板损伤诱导骨关节炎。特定的结构破坏决定了关节在不同平面上的生物力学改变。ACLT4损害了旋转稳定性（内旋和外旋），并降低前后稳定性，导致抽屉试验阳性。DMM3破坏内侧半月板胫骨韧带（MMTL），使内侧半月板失稳，并削弱其在胫股运动中抵抗冲击力的能力，同时联合内侧副韧带切除，消除了对内收力的抵抗作用。改良Hulth模型结合了上述两种方法的生物力学变化，导致更快速且更严重的关节软骨破坏。内侧半月板切除术（MMT）12模型——经典Hulth手术的关键组成部分——完全移除内侧半月板，造成内侧间室应力分布不均，并通过关节面摩擦直接导致软骨磨损。经典Hulth模型7进一步破坏后交叉韧带（PCL），导致多个平面（内旋、外旋和内收）的完全结构失效，并引发相对较严重的骨关节炎。通常情况下，经典Hulth模型在约2周内即可产生严重的骨关节炎。然.......
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披露
作者声明无竞争利益。
致谢
本研究由上海市科技创新行动计划（23YF1447900，项目负责人：CJM）、上海教育发展基金会和上海市教育委员会晨光计划（23CGA53，项目负责人：CJM）以及国家自然科学基金（U24A6013，项目负责人：XH）资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 1 mL 注射器 | / | / | 规格：30 G × 0.13 mm |
| 3D 超声 Vevo 3100 成像系统 | Optic | Vevo 2100 | 一种高频超声成像系统，集成 Vevo LAB 软件用于数据分析。 |
| 4-0 尼龙缝合线 | / | / | |
| 75% 乙醇 | 上海 titan 科学有限公司 | G73537O | |
| C57BL/6J 雄性小鼠（6–8 周龄） | 上海杰思洁实验动物有限公司 | / | |
| 脱毛膏 | Veet | 批号：C021123001 | |
| 碘酊 | / | / | |
| 异氟烷 | RWD | R650-IE | |
| 显微镊子 | RWD | F12013-10 | |
| 显微剪刀 | RWD | S11035-08 | |
| 改良番红O-快绿染色试剂盒 | Solarbio | G1371 | |
| 持针器 | RWD | F21001-12 | |
| 手术刀片（10#） | RWD | S31010-01 | |
| 手术显微镜 | Olympus | SZ61 |
参考文献
- Sharma, L. Osteoarthritis of the Knee. N Engl J Med. 384 (1), 51-59 (2021).
- Chen, D., et al. Osteoarthritis: toward a comprehensive understanding of pathological mechanism. Bone Res. 5, 16044(2017).
- Glasson, S. S., Blanchet, T. J., Morris, E. A.
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