类固醇诱导兔股骨头坏死模型的构建与验证

Construction and validation of steroid-induced rabbit osteonecrosis model.

作者信息Tongtong Zhu, Mengyang Jiang, Mingran Zhang, Liguo Cui, Xiaoyu Yang, Xukai Wang, Guangyao Liu, Jianxun Ding, Xuesi Chen
PMID35601954
期刊MethodsX
发布时间2022-04-26
DOI10.1016/j.mex.2022.101713

实验完整度

高

包含动物模型构建、影像学(MRI、micro-CT)、组织学(H&E、免疫组化)及血清学(ELISA)多层级验证,并明确功能与机制相关结局。

主要模型

日本大耳白兔(成年雄性,22-26周龄,2.8-4.0 kg) 类固醇(甲泼尼龙)诱导的兔骨坏死模型

重点核对

甲泼尼龙剂量:40 mg/kg,肌肉注射,每日一次,连续3天 观察时间点:2、6、8、10、12周 每组动物数量:正常组3只,模型组6只(MRI分析时随机选取6只) 实验重复数:ELISA样本一式三份,micro-CT n=5 统计标准:*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,****P<0.0001

摘要

骨坏死是临床常见的骨科疾病,若不及时治疗,会导致关节塌陷,高剂量类固醇的临床使用是骨坏死常见原因之一。在多项研究中,静脉注射类固醇(伴或不伴脂多糖)是构建骨坏死动物模型最常用的策略。然而,类固醇的注射剂量、频率、间隔以及模型构建成功的验证缺乏公认方案,存活率和成模率不理想。我们在既往报道的基础上优化了骨坏死动物模型的构建方案,建立了成熟的骨坏死动物模型,以用于未来的研究。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何优化并验证类固醇诱导的兔骨坏死动物模型的构建方案,以提高存活率和成模率?
核心机制
高剂量甲泼尼龙导致骨形成标志物(OCN和B-ALP)血清水平下降,骨再生相关蛋白(OCN和Runx2)表达下调,骨小梁微结构破坏,提示成骨与破骨失衡及骨髓间充质干细胞分化紊乱。
主要证据
连续三次注射高剂量甲泼尼龙后,MRI显示骨髓水肿和线性低信号,micro-CT显示骨小梁数量、骨体积分数显著降低,分离度增加,组织学显示大量空骨陷窝和骨髓坏死,血清B-ALP和OCN水平降低,免疫组化证实OCN和Runx2表达下调。
研究意义
作者指出,该动物模型具有成模率高、动物死亡率低、操作简单快捷的优点,有助于进一步开展骨坏死的基础实验研究,并促进骨坏死临床治疗的进展。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

构建兔骨坏死模型

通过高剂量类固醇注射建立稳定的骨坏死动物模型。

对日本大耳白兔连续三天肌肉注射甲泼尼龙(40 mg/kg),在预定的时间点进行监测。

2

血清学检测

评估骨形成相关血清标志物水平的变化。

在诱导后10周采集血液,通过ELISA检测血清中OCN和B-ALP的含量。

3

影像学评估

通过MRI和micro-CT评估骨坏死的影像学表现和骨微结构变化。

诱导后8周进行MRI扫描,观察骨髓水肿和坏死信号;诱导后2、6、12周处死动物,使用micro-CT扫描股骨髁,评估骨小梁微结构参数。

4

组织学分析

通过组织病理学检查确认骨坏死病变。

在2、6、12周处死动物,取股骨髁和股骨头,固定、脱钙、包埋、切片,进行H&E染色和免疫组化染色。

5

统计分析

分析实验数据并评估模型构建成功率。

使用GraphPad Prism 6.01软件进行统计分析,采用单因素方差分析和t检验。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
甲泼尼龙Pfizer--
骨钙素ELISA试剂盒Anoric Biotechnology InstituteTAE-458R
骨特异性碱性磷酸酶ELISA试剂盒Anoric Biotechnology InstituteTAE-168R
α骨钙素抗体Abcamab13418
αRunx2抗体Biossbs-1134R
西门子Skyra 3.0T磁共振扫描仪Siemens--
Skyscan1172微型CTBruker--
SPARK酶标仪TECAN--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
模型构建
甲泼尼龙剂量(40 mg/kg)、给药途径(肌肉注射)、给药频率(每日一次,连续3天)、动物品系(日本大耳白兔)及周龄(22-26周龄)、体重(2.8-4.0 kg)、观察时间点(2、6、8、10、12周)
阅读提示:Methods - Construction of a rabbit osteonecrosis model
血清学检测
血液采集时间(诱导后10周)、禁食时间(12小时)、离心条件(1500 rpm,5分钟)、检测指标(OCN和B-ALP)、重复次数(三次)
阅读提示:Methods - Hematological examination of osteonecrosis model
影像学评估
MRI扫描时间(8周)、扫描参数(TR/TE等)、micro-CT扫描时间(2、6、12周)、扫描参数(9 μm摄像像素大小、27.22 μm像素大小、80 kV、100 μA)、ROI设置(股骨髁松质骨区域直径5.2 mm)、测量参数(BV/TV、Tb.N、Tb.Th、Tb.Sp)
阅读提示:Methods - Magnetic resonance imaging and micro-computed tomography analysis
组织学分析
采样时间(2、6、12周)、固定(4% PFA)、脱钙(10% EDTA)、切片厚度(5 μm)、H&E染色和免疫组化检测指标(OCN和Runx2)
阅读提示:Methods - Histopathological and histometric analysis