骨质疏松动物模型骨的拉伸、压缩、扭转实验研究
骨质疏松动物模型特点的综述
骨质疏松动物模型特点的综述骨质疏松是一种以骨量减少，骨组织微细结构破坏，骨脆性增加和易发生骨折为特征的疾病，是老年人的常见病、多发病，日益受到人们的重视。
随着人类寿命的延长和老龄化社会的到来，该病的防治已成为一个迫切的问题。
在骨质疏松症的研究中，模型动物被广泛使用。
正确选择和建立一个理想的骨质疏松实验动物模型，是开展骨质疏松研究工作的基础。
目前可用于骨质疏松实验研究的动物主要有大鼠、小鼠、兔、羊、犬、猪、灵长类动物(除人类外)等。
它们在实验研究中均有各自的优缺点。
兹就目前常用的实验动物模型及其特点综述如下。
1 鼠类骨质疏松动物模型实验用大鼠有远交和近交系两种。
远交系包括Wistar Spraque-Dauley，Long-Evans，Holtzman 等品种，近交系包括ACI，Brown-Norway，Fischer 344，Lewis，Wistar-Furth等品种。
常用Wistar，Holtzzman，Fischer344、SD大鼠来作骨质疏松模型。
大鼠是骨质疏松研究中最常用的模型动物，与大动物相比，大鼠价廉，易于饲养；另外，大鼠能用较短的时间就能在骨建造和骨再建周期变化中达到新的平衡。
大鼠的自然寿命为2~3年，成年雄性大鼠在30个月时骨骺端仍有持续生长。
这种骨状态的不稳定性可能会干扰实验结果，因此大多数学者认为雄性大鼠不适合做各种成人骨骼研究的模型。
而雌性大鼠在6~9个月时就进入骨生长静止期，骨骺开始封闭，10个月达峰值骨量，出现一个骨代谢相对稳定的阶段，与人类相似；切除卵巢的大鼠经给予合适的雌激素进行替代试验时并不增加骨转换和骨丢失，这与绝经后妇女对雌激素替代法的反应相一致[1]。
在建立大鼠骨质疏松模型的方法研究上，有双侧卵巢切除法(去势法)、维甲酸法、糖皮质激素诱导法、营养法、人工法等。
其中双侧卵巢切除法最常用。
成年雌性大鼠有一个规则的发情期，发情期动物体内雌二醇水平处于峰值，每4 d有18 h峰值时间，在15个月后骨折发生较多，并且观察到松质骨有一些骨丢失现象，当不出现雌二醇的峰值时标志“绝经”，松质骨骨丢失发生加快。
动物骨骼实验
动物骨骼实验动物骨骼实验：了解科学与伦理的平衡在科学研究中，动物骨骼实验是一种常见的手段，用于了解生物骨骼的结构、功能以及相关疾病的治疗方法。
骨骼是人和动物体内最重要的支持系统之一，它的研究对于人类健康和医学进展至关重要。
然而，动物骨骼实验也引发了一系列的伦理争议。
本文将探讨动物骨骼实验的必要性、科学价值以及如何在尊重动物权益的前提下进行。
首先，动物骨骼实验的必要性不容忽视。
在研究骨骼相关疾病时，使用动物模型可以更好地模拟人体状况。
例如，通过对动物进行骨折实验，科学家可以了解骨骼修复过程中的细胞和分子机制，为人类提供更有效的治疗方式。
这种实验还可用于研究骨质疏松症、矫正短肢等疾病，为开发新药和治疗方案提供宝贵的数据支持。
然而，动物骨骼实验也受到了道德和伦理方面的质疑。
一些人认为，通过对动物进行实验来获取人类所需信息是对动物权益的伤害，违背了动物保护的原则。
他们主张使用无动物实验的替代方法，如计算机模拟和人体细胞培养等。
这种观点也有其合理性，毕竟动物也有生命和痛苦的感觉。
理解这些不同的观点后，我们需要在科学价值和伦理尊重之间寻求平衡。
首先，科学界应该不断研究和改进替代动物实验的技术，以最大程度地减少动物使用。
例如，发展更为精准的计算机模拟软件，可以更准确地预测人体骨骼反应，减少对动物的依赖。
此外，加强细胞培养和组织工程等方法的研究，有助于减少对动物实验的需求。
其次，对于必须进行动物骨骼实验的情况，应遵守严格的伦理规范。
研究者应该尽可能减少使用动物数量，确保实验过程不会对动物造成不必要的痛苦和折磨。
同时，科研人员应该积极探索新的实验手段，用以替换或减少动物实验，以此推动科研领域的发展和伦理进步。
此外，还应引导社会大众对动物保护的关注。
科学界需要更积极主动地向公众解释动物骨骼实验的必要性和价值，使人们更好地理解为什么有时需要在动物身上进行实验。
同时，鼓励公众积极参与到推动无动物实验的研究中，以支持和推动科学界的努力。
骨质疏松动物模型特点的综述
骨质疏松动物模型特点的综述
骨质疏松是一种通常影响老年人的骨密度病，它导致骨骼细胞的
活动和功能障碍，并影响骨骼强度和骨抗压能力。
骨质疏松的动物模
型利用不同的方法来模拟人类的病变情况，剖析其发病机制，以及探
究药物治疗效果。
目前，骨质疏松动物模型主要包括：1）腹腔内注射
缺乏维生素D导致的动物模型；2）腹腔内注射可溶性维生素D受体拮
抗剂导致的动物模型；3）熟化维生素D或维生素D受体突变导致的动
物模型；4）加糖血病患者血清导入非人类磷酸酶导致的动物模型；5）补充各种外源因素导致的动物模型；另外还有一些使用大鼠进行造模
的骨质疏松动物模型。
上述模型可以用于研究骨质疏松的基础发病机
制和创新骨质疏松治疗方法。
骨质疏松大动物模型的研究进展
接受人工装置的置入。③ 为杂食动物， 与人类有相 似的消化系统。④成年犬在骨代谢和组织结构方面 与人类 骨骼相 似 …Ｊ皮 质骨 与松 质骨 比例 与人 类 骨 ， 相似 ， 哈佛 以及 松 质 骨 重建 系统 与 人 类 接 近¨ 其 ， 重建速 度 比人 类快 ２ ％ Ｉ ，］松 质骨转 换 率是 人类 ５ １１ ， ３４ 的 ２～ ３倍 ¨ 。⑤ 具有 丰 富 的 哈佛 重 建 ， 这是 与 其
目前适 用于骨质 疏松 实验研究 的大 动物模 型主 要有 狗 、 、 及 非 人类 灵长 类 动 物 等 ， 猪 羊 以羊 为 主 。 由于种 系的差别 ， 所建 立 的骨质 疏 松 动物 模 型 不可 能完 全复制人 类骨 质 疏松 状 态 下 的所有 特 点 ， 以 所 建立 一种组 织行 为改 变与人 类骨质 疏松 中所检测 到 的结 果相 匹配 的 动物 模 型 是 目前 最 基 本 的 研 究 方 法 。因此应 根据研 究 目的选 择 可重 复性 好 、 经济 方 便、 满足研究 需要 的骨质疏 松大 动物模 型 。
【 关键词 】 模型 ，动物 ；卵巢切除术 ； 糖皮质激素类 ； 骨质疏松 ； 综述文献
【 中图分类号 】 ８． 【 Ｒ６ １ ４ 文献标 志码 】 Ａ 【 文章编号 】１ ２ ２５（００ ０ — ３６ ０ ６ — ９７ ２１）５ ０ １ — ５ ７ 【 Ｏ 】ｏ： ．９９ｊｉｎ１７ — ９７２１．５０６ Ｄ Ｉｄｉ ０３６／． ｓ．６２ ２５．０００．１ １ ｓ
骨的力学性质实验：弯曲与压缩
三点弯曲实验示意图
压缩实验的骨试样较小，例如，长方体试样长为5mm，横截面为1mm x1.3mm。
若是新鲜或湿骨试样置于生理盐水中，进行拉伸或压缩实验。
压缩力在骨内产生压应力和压应变，骨受压缩后缩短，压应变为负值。
松质骨的拉压性能远差于密质骨。
骨的拉伸、压缩力学性质受到性别、年龄、取材、部位和方向、骨的状态（干或湿骨）、加载速度等因素的影响，在某一范围变化，且骨的抗拉强度低于抗压强度。
骨的拉伸和压缩力学性质随着年龄和性别的不同而不同。
下图是男女股骨和肱骨强度极限随年龄的变化图：
从图中可以看出，除女性15~19岁年龄组外，不同性别的骨骼的平均作用强度极限随年龄增大显著减小（10%），极限应变显著减小（35%）。
最大力 矩形试样抗弯强度σbb 矩形试样弯曲弹性模量Eb 矩形试样弯曲弹性模量Eb 单位 N
MPa
MPa MPa 试样1 439.526 32.582 1431.2173 1431.2173 平均值
439.526 32.582
1431.2173 1431.2173 标准偏差(n) 0.000
0.000
0.0000
0.0000
骨头压缩实验数据：试样高度h:13.04mm ，样品直径d ：11.5mm
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0510152025
303540应力/δ
应变/ε
骨头应力—应变曲线图。
骨质疏松动物模型的研究进展
自 然绝经 ， 且哈氏系统重建时间较晚，领 域应用 有待探 索 。 ｌ ，
鸟类 ， ， 马 牛等动 物 目前 作 为 ＯＰ的模 型动 物应
食肉目（ ａ ｉ ｒ）在骨代谢和组织结构方 面 Ｃｒ ｖ ａ ： ｎ ｏ 成年狗与人类相似 ， 皮质骨有丰富的哈氏系统 ， 与松 质骨 比例适 当 ， 因而 被 用 于 ＯＰ的模 型 研 究 １ ， 。 ］ Ｊ
但 ｓ ｅ Ｊ ｈｎ 等研 究 表 明 ， 巢 切 除 的狗 术后 ６个 月 卵 在组织形 态学 、 骨量等方 面无 明显改 变 ， 激 素缺 对雌 乏 的反 应差 ， 适 于作 研 究松 质 骨 的 ＯＰ模 型 。猫 不 在骨 质疏松 模型研究 中尚未被广 泛应用 。 偶蹄 目（ ｒｉ ａｔｌ）小型 猪（ ｎｐｇ） Ａ ｔｄｃｙａ ： ｏ Ｍｉｉ ｓ的培育 ｉ 为猪 作为模 型动物开辟 了广阔 的领 域 。猪峰骨 同时 出现在 ２ ３岁 ， － 具有 与人 相当 的皮 质骨及 松质 骨丢 失 与沉 积 的发 生率 ， 有板 层 结构 Ｍｏｅｉｅ等研 且 ｓｋｌ ｄ 究表 明 ｌ１卵 巢切 除 的小 型 猪 术后 ６个 月 Ｂ ｌ， ＭＤ 下
、
Ｏ Ｐ的定义 厦理 论基础
ＯＰ是一 种骨代 谢性 疾 病 ， 现 为骨 量减 少 ， 表 骨 脆性 增加 ， 骨折 危 险增 高 。其病 理 改 变 表现 为 骨组 织微 细 结 构 破 坏 ， 小 梁 变 细 减 少 ， 生微 骨折 。 骨 发
研究中也被广泛应 用。由于其经济 、 有明显 的哈 氏 重建 能 力 、 月左 右骨骼 即发 育成 熟 等优 点 ， 而 ６个 因 被学者用于卵巢切除后 ， 糖皮质激素及肝素等诱 导
骨质疏松的分子生物学研究
基因编辑技术
通过基因编辑技术对病变基因进 行修复或替换，以达到治疗目的。 例如，使用CRISPR-Cas9技术对 骨质疏松相关基因进行编辑，起
到治疗作用。
细胞治疗
自体细胞移植
将患者自身的健康成骨细胞或骨 髓间充质干细胞移植到病变部位， 以达到治疗目的。例如，使用自 体骨髓间充质干细胞移植治疗骨 质疏松。
基因关联研究
通过大样本的基因组关联分析，发现 与骨质疏松症风险相关的基因区域和 变异位点。
蛋白质组学研究
蛋白质表达分析
利用蛋白质组学技术，对骨质疏松症患者和健康人群的蛋白质表达水平进行分析，以发现与疾病相关 的差异表达蛋白质。
蛋白质相互作用研究
通过蛋白质组学方法，研究骨质疏松症相关蛋白质之间的相互作用，以揭示疾病发生发展的分子机制 。
基因与环境因素的相互作用
虽然遗传因素对骨质疏松的影响较大，但环境因素如生活方式、饮食习惯等也会对骨骼健 康产生影响。因此，基因与环境因素的相互作用在骨质疏松的发生中也起着重要作用。
Part
03
骨质疏松的分子生物学研究方 法
基因组学研究
基因突变筛查
通过基因组学技术，对骨质疏松症患 者进行基因突变筛查，以发现与疾病 发病相关的基因变异。
分类
原发性骨质疏松、继发性骨质疏 松和特发性骨质疏松。
骨质疏松的症状与影响
症状
疼痛、骨折、身形变矮、骨折处局部 肿胀等。
影响
影响生活质量，增加家庭和社会负担 ，甚至危及生命。
骨质疏松的流行病学
发病率
随着年龄的增长，骨质疏 松的发病率逐渐升高。
影响因素
遗传、内分泌、营养、生 活方式等。
预防与控制
加强健康教育，提高预防 意识，定期检测骨密度等。
骨质疏松动物模型介绍
骨质疏松的动物模型骨质疏松症是以骨量减少及骨组织微观结构为特征的一种全身性骨骼疾病，伴有骨的脆性增加、易于发生骨折。
骨质疏松症是目前世界上发病率、死亡率和医疗保健消耗较大的疾病之一。
骨质疏松起病隐袭，一旦发现，多已发展到一定程度。
随年龄增加，骨丢失和骨折发生率明显增加。
骨质疏松性骨折可发生在任何部位，但以椎骨、腕部和髋部多见。
髋部骨折最为严重，多需手术处理，且患者常合并慢性疾病，如高血压、心血管、慢性呼吸道阻塞疾病及糖尿病等，导致医疗费用和死亡率增加，一部分患者日常生活不能完全独立，年平均生活质量下降。
女性由于峰骨量较低及绝经后雌激素水平下降，发病率较男性为高。
近年来随着社会老龄化，人口寿命的延长，女性绝经后生存年限约占一生的1/3，据估计，从1990－2025，欧洲50岁以上妇女将增加30％－40％。
男性预计增加更快，可达50％。
在同一时期内，北美预期将增加83％。
亚非绝对增加数将为更为明显。
在1990年全世界仅髋部骨折达130－170万，预期到2025年为200万，甚至更多［1］。
骨质疏松症已成为全世界范围的严重的社会和经济问题。
骨质疏松症的预防和治疗已成为一个多学科的、当前研究最活跃的课题之一。
建立理想的骨质疏松症的动物模型是对治疗和预防骨质疏松症新药的体内过程、药物代谢动力学、药效学和影响药物作用因素的基础。
随着对骨质疏松症的研究的不断深入，认为骨质疏松症的发生与遗传、营养、生活习惯、激素、运动、机械负荷和多种细胞因子有关。
对骨质疏松症的动物模型提出了严格的（1）方便性（Convenience）：要求。
Rodgers等指出理想的动物模型应有三个特点：动物购来容易，价格低廉，实验操作易行。
（2）关联性（Relevance）：与人体条件比较相似，得到的信息能转化为人体的规律。
（3）适宜性（Appropriateness）：为研究某一特定问题，最好用特定的动物模型模拟人体［2］。
骨质疏松症的动物模型涉及动物的选择和复制的方法等方面，本文就此将国内外的有关进展进行综述。
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行拉 伸 实验 ， 大 鼠股 骨进 行扭 转 实验 ， 大 鼠胫 骨进行 压缩 实验 。 出 了各 组 大 鼠骨 的拉 伸 、 缩应 力、 取 取 得 压 应
变、 性 模 量 、 转 剪应 力 、 转 角 等指 标 。 果 表 明 ： 型 组 拉 伸 、 转 、 缩 力 学性 能指 标 均 小 于正 常 弹 扭 扭 结 模 扭 压
ｍ ｅ ｈ ｉ ａ ｒ ｐｅ ｆｗｈｔ ａ ｙ ａ ｕ ｅ ｔｒ ｍ ｏ ｉ ｕ ｔｏ ｅ ｔｏ ｅ ａ ｕ ｅ ｔ ｔ ｓ ｏ ｅ ｍ ｏ ｉ ｓｉｎ ｗｉ ｓ ｏｇ ｎｃ ｒ ｒ ｕ Ｔｈ ｒｙ ｃ ａｎｃ ｌｐ ｏ ａｙ ｏ ｉｅｒｔｂ ｃ ｓ ｃｏ 、 ｘ ｂ ｓｉｎ、 ｓ ｇ ｎ、 ｃ ｓ ｃｏｒｗｉｈｅ ｔ ｇ ｎ、 ｘｂｕ ｔｏ ｔ ｅ ｔ ｅ ｕ ｅｇ ｏ ｐ． ｉｔ— ｒ ｒ ｈ ｒ
罗 民， 孟广伟， 马洪顺△
（ 吉林 大 学南岭校 区工程 力学 系， 长春 １０ ２ ） ３ ０ ２
摘要 ： 研究 了 正常大鼠和去势所致大鼠骨质疏松以电针、 灸法、 电针加雌激素、 灸法加雌激素治疗组大鼠
骨的拉 伸 、 缩 、 压 扭转 力学性质 。 用３ Ｘ２ ０ ２ ｇ ４ 月龄Ｗ ｉ ａ 性 大 鼠 ， 选 ６ ８ ～３ ０ ， ～５ ｓ ｒ雌 ｔ 随机 分 为正 常对 照 组６ ， Ｘ
模 型 组６ ， 只 电针 治疗 组６ ， 只 灸法 治疗 组６ ， 只 电针加 雌 激 素 治疗 组６ ， 只 灸法加 雌 激素 治 疗组 ６ ， 只 对模 型 组
大 鼠于０ 周摘 除 其 卵巢 。 正 常对照 组和模 型组 大鼠饲 养 ｌ周 后 ， 对 ３ 以腹主 动脉放 血 法 处死 大 鼠， 大 鼠肱 骨进 取
Ａｎ ｍ ａ Ｍ ｏ ｅ Ｒｅ ｅ ｙ ｉ ｌ ｄｌ ｍ ｄ
ＬＵＯ ｉ Ｍ ＥＮＧ ａ ｇ ｗｅ ， Ｍ Ａ Ｈｏ ｇ ｓ ｕ Ｍ ｎ Ｇｕ ｎ － ｉ ｎ －ｈ ｎ （ ｈ ｃ ａ ｉ ｌ ｅ ａ ｔ ｅ ｔ ｆＪｌ ｎｖ ｒｉ ，ｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ２ ｈ ａ Ｔ ｅＭｅ ｈ ｎｃ ｐ ｒ ｎ ｏ ｉ ｎ Ｕ ｉ ｓ ｙＣ ａ ｇ ｈ ｎ １ ０ ２ ， ｉ ） ａＤ ｍ ｉ ｅ ｔ Ｃ ｎ
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生物医学工程研究
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骨 质 疏 松 动 物 模 型 骨 的 拉 伸 、 缩 、 转 ｔ Ｔｏ ｓｕ ｙ ｔ ｅｎｏｍ ａ ａ ｎ ｈ ｔｏ ｒ ｉ ｓ ｒ ｃ ： ｔ ｄ ｈ ｒ ｌｒ ｔａ ｄ ｔ ｅｏｓｅ ｐｏ ｏｓｓｗｈｉ ａ ａｕ ｅ ｙ ｅ ｓ ｕｌｔｏ ｎ ｈ ｓ ｏ ｔｅ ｃ ｃ ｍｐｒ ｓ 、ｏ ｓｏ ｔ ｒ ｔｃ ｓ ｄ ｂ ｍａ ｃ ａｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅｏｓｅ ｕｓｓｒ ｔｈ、 ｏ ｅ ｅ ｓ ｔ ｒｉ ｎ、
组。
关键 词 ： 动物 模 型 ； 骨质 疏松 ； 伸 、 拉 压缩 、 扭转
中图分类号 ： ３８ Ｒ １
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ ２６ ７ （ ０ ）２０３ — １７ —２ ８２ ７０ —１１ ４ ０ ０
Ｔｈ ｐ ｒｍ ｅ ａ ｔ ｄｙｏ ｒ ｔｈ、Ｃｏ ｐｒ ｓ ｎ ｒ ｉｎ ｏ ｓｅ ｐｏ ｏ ｉ ｅＥｘ ｅ ｉ ｎｔ ｌ ｕ ｎ Ｓｔｅ ｃ Ｓ ｍ ｅ ｓａ ｄ Ｔｏ ｓｏ ｆ ｔｏ ｒ ｓｓ Ｏ