综述:骨质疏松性椎体骨折动物模型研究进展

【字体: 时间:2025年04月08日 来源:BioMedical Engineering OnLine 2.9

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  本文系统评述了骨质疏松性椎体骨折(OVF)动物模型的研究现状,重点分析了不同物种(大鼠、小鼠、绵羊等)的建模方法,指出骨缺损模型是目前最广泛应用的技术,而应力压缩模型在模拟临床骨折机制方面更具潜力。作者团队对比了卵巢切除(OVX)、低钙饮食(LCD)和糖皮质激素诱导等骨质疏松建模方法,为骨代谢研究和生物材料测试提供了重要参考。

  

骨质疏松性椎体骨折作为骨质疏松症最严重的并发症之一,其研究高度依赖可靠的动物模型。这篇综述全面梳理了当前领域的研究进展与技术瓶颈。

在动物选择方面,大鼠和绵羊展现出独特优势。6月龄雌性SD大鼠通过OVX联合LCD(0.01%钙,0.77%磷)3个月可建立稳定骨质疏松模型,此时在L2-L5椎体前缘钻取≥3mm骨缺损能维持12-16周不愈合,完美模拟人类椎体骨修复障碍。而4-6岁美利奴绵羊采用OVX+LCD(钙减少1/3,维生素D减少1/2)+糖皮质激素(如每周54mg地塞米松)的"O+D+S"方案6个月后,椎体骨量显著降低,通过5mm骨缺损或螺钉加压装置可分别建立静态缺损和动态压缩骨折模型。

值得注意的是,不同物种存在显著解剖差异:兔椎体松质骨含量低(仅10-15%)不适合建模;斑马鱼虽有保守的骨代谢通路,但椎体微米级骨小梁难以进行手术干预;犬类OVX后椎体骨丢失不明显,而转基因小鼠(如Cbfa1过表达型)虽会自发骨折,但成本高昂且特异性过强。

在建模方法上,传统骨缺损技术通过完全移除目标区域组织形成人工腔隙,虽操作简便但存在重大局限——无法保留骨折区的脂肪-血管-骨组织微环境。新兴的应力压缩模型通过椎弓根螺钉施加动态载荷,更真实模拟临床椎体塌陷过程,且保持周围软组织完整性,为研究骨折愈合生物学机制提供了更优平台。

骨质疏松建模方面,研究者强调需根据物种特性调整方案:大鼠需要OVX联合LCD才能显著降低椎体BMD;绵羊必须采用三联诱导(OVX+LCD+激素)克服季节性骨量波动;而糖皮质激素单独使用在啮齿类动物中难以重现人类松质骨丢失特征。

这些发现为未来研究指明方向:开发保留骨微环境的动态骨折模型、优化大型动物骨质疏松诱导方案、探索脂代谢与骨修复的交互作用。特别是绵羊椎体压缩模型,因其与人类相似的哈弗斯系统结构和力学特性,有望成为评估椎体成形术和骨修复材料的黄金标准。

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