失用性骨质疏松(disuse osteoporosis)是由于骨组织失去机械力负荷后发生的骨质疏松。长期卧床或不活动,即无重力负荷的状态,或当体力活动逐渐减少时,骨组织的应力刺激降低,必然会使正常骨代谢遭到破坏,骨吸收相对活跃,造成骨钙溶出,尿钙排泄增加,血钙上升,发生骨萎缩或失用性骨质疏松。

由于动物肢体的骨量和骨代谢与负重、肌肉刺激、神经血管对肌肉和骨的营养等因素密切相关,所以人们常通过人工法(目的是使实验部位制动)来制作失用性骨质疏松,常用的方法有以下几种。

(一) 机械固定模型用于模拟临床截肢的骨代谢变化

将大鼠一侧后肢用绷带捆绑于腹部,让大鼠3足行动,2周后处死动物,对大鼠捆绑侧后肢进行常规检查,即可发现明显的骨质疏松,而另一侧后肢因处于超载状态骨质也发生一定的变化。用于模拟临床截去一侧部分下肢,拄拐行走的患者的骨代谢变化。

(二) 悬吊模型模拟航天失重对骨代谢的影响

采用尾部悬吊使大鼠双后肢悬空,头低位,后肢处于人工失重状态,靠两前肢载重并在一定范围内活动。该模型与太空飞行时大鼠处于失重状态相似,常用于模拟航天人员失重状态对骨质的影响。

(三) 肉毒素麻痹肌肉模拟骨骼肌失用所致的骨丢失

采用肉毒素注射大鼠或小鼠的单侧股四头肌,造成局部肌肉麻痹,诱导骨量丢失。此方法尤其适用于研究骨骼肌在维持骨量中的作用。其骨量变化类似于人体骨骼肌失用所致的骨量丢失。单侧肢体在注射肉毒素后4~5天出现肌肉麻痹、运动能力显著下降,8~9天后恢复部分承重功能,可以很好地模仿临床上膝关节和髋关节手术后患者的骨量丢失。该模型兼具有可逆和创伤小的优点。

(四) 手术切除坐骨神经/膝腱/跟腱建立失用性骨质疏松模型

手术切除动物的坐骨神经或肌腱也可建立失用性骨质疏松动物模型,但目前认为机械固定法、悬吊法优于坐骨神经或肌腱切除法。由于制动的方法很多,制动导致骨质疏松的机制也不完全相同,因而不能将一种制动模型的结果外推到其他模型上。制动的因素解除后,骨量一般可恢复,但所需时间较造模长得多。此外,制动的方法不同,骨量丢失的部位和程度也各异。批量动物实验时要确保制动或失负重的一致性。动物自主活动对结果也有明显影响,很难做到齐同,因此要采取多种方法控制干扰因素。

一过性或急性制动,骨丢失的原因与骨重建降低有关,丢失主要发生于骨髓腔周围,而到了稳定期(慢性期),常常出现骨组织细胞因子的代偿作用。现主张在制动模型的基础上,切除卵巢或睾丸来研究老年性骨质疏松,制动模拟了老年人的体力活动减少,而卵巢或睾丸切除模拟了性腺功能衰退造成的骨质疏松。

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