第十四章 骨关节疾病

第十四章骨关节疾病吉林大学药学院骨的基本知识骨骼系统的作用骨及关节是运动系统的主要组成成分构成并保持体形，支撑体重，保护脏器主要造血器官钙磷的代谢和调节典型长骨的结构人和实验动物之间骨组织形态学结构无明显差异骨的基本知识骨是一种特殊的结缔组织，由多种细胞和细胞间的骨基质组成。其中有机质占35%，无机质占65%。无机质—羟磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]赋予骨强度和硬度含有体内钙99%、磷85%、钠和镁65%骨的基本知识有机质包括细胞成分和基质蛋白：基质蛋白胶原纤维：约占90％；主要是I型胶原；非胶原蛋白：主要来源于成骨细胞骨的基本知识骨的细胞成分：骨祖细胞成骨细胞破骨细胞骨细胞骨祖细胞和成骨细胞骨祖细胞位于所有的骨表面附近，是多潜能基质干细胞，受到适当刺激时可分化为成骨细胞。激活的成骨细胞合成骨基质蛋白并可启动骨的矿化。成骨细胞的结局为自身所合成和分泌的的骨基质包围，变为骨细胞（osteocyte）；停留在骨小梁表面，细胞扁平，成为骨衬细胞（liningcell）；凋亡。破骨细胞（osteoclast）破骨细胞目前已知体内溶解结晶羟磷灰石和降解骨、软骨、牙本质中的有机基质的唯一细胞。破骨细胞编织骨和板层骨交织骨（Wovedbone）：发生在胚胎骨,骨折愈合,异位骨化等，新骨总以此形式出现，然后被吸收而为板层骨取代。胶原纤维束粗大，交织排列；骨细胞在基质内杂乱分布；板层骨（Lamellarbone):哈佛氏系统。编织骨和板层骨板层骨的结构骺板软骨静止区增殖区肥大区钙化区成骨区骨折动物模型骨折是指骨完整性的破坏或连续性的中断。按骨折处是否与外界相通将骨折分为闭合性骨折和开放性骨折；按骨折程度及形态可分为不完全骨折和完全骨折；按骨折复位后的稳定程度分为稳定性骨折和不稳定性骨折。实验动物大鼠、家兔、小鼠犬、羊、猪

一般采用四肢长管状骨复制骨折动物模型。一、手术造成家兔桡骨骨折模型[造模原理]

家兔桡骨与尺骨间有较强的骨间膜支持，可以起到稳定骨折断端的作用，而不必再用外固定，增加动物的依从性，便于对各时间点骨折愈合的药效观察。可用相同厚度的短密齿钢锯锯出相同距离的骨缺损。

[模型评价]

1．本模型重复性好，*曾被卫生部定为标准骨折模型，并将此模型推荐于各种骨折治疗研究中，此后的许多骨折模型均由此引伸而来。2．旋前圆肌止点下方*可用相同厚度的短密齿钢锯锯出相同距离的骨缺损，手术操作造成的实验误差小，而且3mm的骨缺损又可以观察骨痂生长过程的各个阶段。3．由于尺骨与桡骨间的骨间膜可以将两断端稳固固定，*免去应用外固定。4．除家兔外，还可以在犬、羊、猴等大动物复制此模型。二、家兔闭合性骨折模型[造模原理]利用外部重力的作用，造成动物的下肢骨折（股骨或胫骨）。[模型评价与注意事项]本模型由外力造成的骨断裂可以出现各种不同的形式，故*不能称为标准骨折模型，但此种模型可以造成较大的血肿，特别*适合于消除血肿药物的疗效观察。

三、大鼠桡骨骨折模型[模型评价]由于大鼠体型小，无法用锯锯出骨缺损。本模型虽为标准骨折，但没有骨折断端的缺损，不利于观察骨痂生长的变化过程，而适合于生物力学实验，尤其*在药物筛选实验时采用，可以缩短药物开发周期，节约开支。骨折愈合过程的病变特点骨折愈合是骨的生长（growth）、塑建（modeling）、再建（remodeling）等生理机能的特殊组合。骨折后固定与否及固定是否牢固，对其病变的发展影响极大。骨折修复的形式自然修复绝对固定接触修复缝隙修复非绝对固定自然修复不固定条件下的修复,过程缓慢,骨痂多.*自然修复骨折后血管断裂出血，血肿形成；近骨折线处有死骨形成。纤维性骨痂形成。骨性骨痂形成。骨痂改建或再塑。编织骨—板层骨多余骨痂吸收海绵骨—密质骨绝对固定接触修复缝隙修复绝对固定—接触修复接触修复（contacthealing）无骨痂形成骨再建单元（boneremodelingunit，BRU）绝对固定--缝隙修复缝隙修复（gaphealing）缝隙中有新形成的板层骨充填。非绝对固定修复过程基本同自然修复，出血、骨痂形成和软骨不明显。*骨折修复动物模型注意事项*骨折的固定与否以及截骨造成骨缺损的长短对骨折愈合过程影响甚大。截骨如很短，固定坚固，则骨痂生成很少；截骨过长（例如骨缺损超过1cm）且不做固定，则将发生骨不连。应视实验目的来决定适当的术式。

骨愈合图解骨质疏松症

骨质疏松骨质疏松指单位体积内正常钙化的骨量减少、骨的微观结构退化、骨脆性增加以至易发生骨折为特点的一种代谢性骨病。病理改变(human)主要病理变化是骨量的减少。1长骨和椎骨的切面可见骨皮质变薄；2骨小梁数量减少，体积变小；3骨髓腔扩大，被造血组织和脂肪组织填充；4骨基质减少。骨质疏松椎骨骨质疏松的分类原发性骨质疏松I型--绝经期后骨质疏松II型--老年性骨质疏松继发性骨质疏松特发性骨质疏松骨质疏松动物模型复制卵巢切除法（去势法）维甲酸法糖皮质激素法接骨板内固定法

卵巢切除法*造模机制切除卵巢引起实验动物体内雌激素分泌下降，使骨代谢呈负平衡，即骨吸收增强，骨量丢失增多，造成骨质疏松，与人类女性绝经后骨质疏松类似。实验动物常用3~10月龄雌性大鼠。操作步骤

（1）腹侧入路：仰卧位固定，于下腹部正中切口约2cm，打开腹腔，顺着子宫、输卵管即可使埋于脂肪中的两侧卵巢暴露。操作步骤

（2）背侧入路：俯卧位固定，在大鼠髂嵴顶部上方、腰椎骶棘肌两侧各切口约1.5cm，切开背肌，可见乳白色发亮的脂肪中包埋的深粉红色颗粒状的卵巢。病变特点

去势大鼠一般在术后8~12周或更长时间出现骨质疏松。病变特点大鼠骨质疏松在长骨干骺端表现较明显，即*小梁骨丢失多于皮质骨。其形态学表现在松质骨为骨小梁纤细，排列稀疏，小梁间连接减少，破骨细胞轻度增多；在密质骨可见哈佛管扩大，血管周围间隙增宽，但通常程度较轻。也可见管状骨的骨皮质变薄。卵巢切除法复制骨质疏松模型松质骨骨小梁病变特点正常骨质疏松其他检测指标

除进行一般形态学观察外，可用图像分析系统测定干骺端骨小梁平均宽度、干骺端骨小梁占视域面积以及骨干部骨皮质平均厚度等计量指标；或用骨矿物质测量仪测定骨密度。也可进行破骨细胞计数。*模型评价*此模型已被FDA规定为治疗妇女绝经期后骨质疏松药物的临床前研究模型。FDA规定复制此模型在大鼠实验时间不得少于12个月，并要求有组织学结果。此外，实验动物不仅需要检测骨密度和骨转换生化指标，而且要求同时检测骨骼的生物力学强度。骨转换生化指标：

骨合成血清骨钙素、ALP、I型前胶原羧基端前肽

骨吸收血尿羟脯氨酸、骨I型胶原降解产物生物力学强度指标：拉伸、弯曲、压缩、扭曲、抗疲劳维甲酸法

复制骨质疏松模型造模机制维甲酸是维生素A的一类衍生物，临床用于治疗肿瘤和银屑病等，但具有致骨质疏松的副作用。病变特点与去卵巢模型基本相同。但维甲酸模型骨小梁周围的成骨细胞增生、肥大常较明显；破骨细胞数也较多，即呈现成骨活动与破骨活动均较活跃的骨转换增高状态。模型评价维甲酸模型造模时间短，病变明显，适用于研究骨质疏松的发病机制或抗骨质疏松药物的效果观察。维甲酸对大鼠有一定毒副作用，投药后进食减少，反应迟钝，体毛枯疏，有的可见结膜充血或