膝關節(jié)滑膜炎動物模型的研究進展

張康樂++高山++范儀銘++郭艷幸++郭珈宜

【摘 要】 膝關節(jié)滑膜炎是一種容易反復發(fā)作、遷延難愈的疾病。關于本病的研究，建立和運用合適的動物模型是關鍵。通過對近年來國內外對膝關節(jié)滑膜炎動物實驗的研究，總結膝關節(jié)滑膜炎動物模型的類型。

【關鍵詞】 骨關節(jié)炎；膝關節(jié)滑膜炎；動物模型；綜述

膝關節(jié)為人體結構最復雜、關節(jié)面積最大、滑膜最多的關節(jié)，容易受到外力的損傷及關節(jié)慢性退變刺激形成滑膜炎，常以膝關節(jié)腫脹、疼痛、活動受限為主要癥狀，可以分為急性創(chuàng)傷性滑膜炎和慢性滑膜炎。同時滑膜分泌增多，滑液又可以促進骨及軟骨的破壞，加重骨關節(jié)炎（osteoarthritis，OA）的癥狀，在OA的發(fā)生中扮演重要角色[1-3]。其動物模型一般是通過模擬一種或多種致病因素誘發(fā)滑膜組織炎癥。目前各種滑膜炎動物模型的制作方法千變萬化。本文對膝關節(jié)滑膜炎的各種動物模型建立方法進行了詳細的綜述，為實驗研究提供參考。

1 創(chuàng)傷性滑膜炎動物模型

創(chuàng)傷性滑膜炎主要是膝關節(jié)負重過大、被動屈伸時間過長或者受到外力撞擊而形成。在動物實驗研究中建立此模型主要運用長時間負重運動、被動屈曲等方法。

1.1 被動運動 易世宏等[4]首次采用電針刺激建立滑膜炎模型，兔子在耳緣靜脈麻醉下，將針灸針垂直刺入兔后肢股四頭肌和腓腸肌中點，連接電針儀，頻率50 Hz，強度1.5 kPa，使膝關節(jié)不停的被動屈伸，每日2次，共10 d。通過測量兔關節(jié)周徑、跛行時間、體表溫度及ECT檢查等檢驗造模成功。趙鵬飛等[5]復制上述造模方法，針灸刺激帶動下肢被動屈伸建立創(chuàng)傷性滑膜炎動物模型。

1.2 主動運動 Wang等[6]將兔子在30°斜坡上以30 m·min-1的速度，每日運動1 h，持續(xù)4周，滑膜組織病理學觀察顯示滑膜炎癥。上官雅嫻等[7]研究長距離跑步運動對大鼠膝關節(jié)滑膜炎的影響，將大鼠放在平面跑步機上以1 km·h-1的速度，運動1 h，持續(xù)45 d為水平組；先在平面跑步機上以相同的速度和時間持續(xù)15 d，然后在20°斜坡上以相同的速度和時間運動30 d為上坡組。病理結果顯示，2組均有滑膜炎癥及軟骨改變，上坡組較水平組更嚴重。

2 慢性滑膜炎動物模型

慢性滑膜炎常合并有OA癥狀，常多發(fā)于中老年人，主要是因軟骨退變，骨質增生產生的機械性和生物化學性刺激，繼發(fā)膝關節(jié)滑膜水腫、滲出和關節(jié)大量積液等病理改變[8]。在臨床上發(fā)現(xiàn)很多OA患者因為滑膜炎癥狀就診，大量的臨床及實驗研究發(fā)現(xiàn)OA常合并有慢性滑膜炎。在慢性滑膜炎的模型建立中可以參考OA模型，一般采用關節(jié)內注射藥物、手術切除交叉韌帶、半月板、側副韌帶等方法。

2.1 關節(jié)內注射 關節(jié)內注射藥物誘導滑膜炎模型，日本鬼頭康彥首次運用之后，因其具有操作方便、成功率高等特點被廣泛采用。韓冠英等[9]選擇兔右膝關節(jié)在第1，3，5天關節(jié)腔內注射質量分數(shù)為2%、5%、10%的木瓜蛋白酶和0.03 mol·L-1的L-半胱氨酸混合液0.1 mL·kg-1為試驗組，對照組注射等量生理鹽水。于首次注射后第2，4，6周

隨機選取5只兔子，處死后右膝關節(jié)做病理檢查，結果關節(jié)軟骨退變及滑膜改變隨木瓜蛋白酶濃度的增加和時間的延長加重。實驗中可以根據(jù)所需要的滑膜炎嚴重程度選擇不同濃度的藥物注射。Patel

等[10]研究豇豆中抗炎成分作用時，在第1，4，7天

分別給大鼠膝關節(jié)注射質量分數(shù)為0.4%的木瓜蛋白酶0.2 mL和0.03 mol·L-1的半胱氨酸蛋白酶

0.1 mL，發(fā)現(xiàn)7 d內關節(jié)腫脹持續(xù)加重，一直維持至第24天，病理組織切片顯示滑膜炎癥。Udo

等[11]研究不同劑量、不同時間一碘乙酸（MIA）關節(jié)內注射誘導滑膜炎并建立模型評價指標，分別將0.2 mg、1.0 mg的MIA融于50 μL的生理鹽水大鼠右膝關節(jié)內注射，0.1 mg生理鹽水左膝關節(jié)內注射為對照組。在注射第0，3，5，7，14天取滑膜組織檢測。結果顯示，0.2 mg組第3，5天出現(xiàn)滑膜炎癥，并呈進展性，第7天滑膜炎癥開始減退；1.0 mg組各個時間段均有滑膜炎癥，為不可逆性。Matsukura等[12]將30 μL的角叉菜膠溶于5 μL的生理鹽水注入C57BL/6J小鼠膝關節(jié)內，在第3，7，14天處死小鼠，取膝關節(jié)髕下脂肪墊及滑膜組織行組織學觀察，發(fā)現(xiàn)第3，7天滑膜組織逐漸增厚，第14天開始減少。石輝等[13]向兔右膝關節(jié)內注射0.4 μg·（0.2 mL）-1的尿激酶型纖溶酶原激活物，對照組注射0.2 mL生理鹽水，在第4，8，12周

分別取右膝關節(jié)滑膜炎及軟骨組織觀察。在第

4周滑膜呈急性炎癥表現(xiàn)，第8周呈急慢性并存的表現(xiàn)，第12周為慢性滑膜炎修復表現(xiàn)，關節(jié)軟骨呈進展性破壞表現(xiàn)。Kumar等[14]向大鼠右膝關節(jié)內注射0.125 mg·mL-1鏈球菌細胞壁聚多糖（PGPS）

50 μL，在第14，28天時尾根部注射0.4 mg·mL-1的PGPS 0.5 mL誘發(fā)滑膜炎，建立反復發(fā)作性滑膜炎動物模型。

2.2 關節(jié)內手術 膝關節(jié)內前交叉韌帶、內側副韌帶及半月板切除，造成膝關節(jié)不穩(wěn)定，可以引起慢性滑膜炎。Jansen等[15]在兔子耳緣靜脈麻醉下，采用前內側切口進入，切斷前交叉韌帶，術后8周取關節(jié)軟骨及滑膜組織性病理及免疫組化檢查，顯示有早期OA、滑膜炎改變。Wu等[16]同樣將兔子前交叉韌帶切斷，在第4、8周分別處死，對關節(jié)軟骨和滑膜組織分別進行病理及免疫組化，發(fā)現(xiàn)隨時間的延長滑膜炎逐漸加重。MMP-1免疫組化評分在第4、8周均高于對照組，但在軟骨組織中高于滑膜組織。Ashraf等[17]選擇左膝關節(jié)內側入路，分離內側副韌帶及肌肉組織，切除半月板，避免損傷關節(jié)軟骨，產生膝關節(jié)不穩(wěn)定，形成OA及滑膜炎。觀察滑膜組織及軟骨組織發(fā)現(xiàn)，該造模方式出現(xiàn)不同程度的滑膜炎癥及關節(jié)損傷。Almasry等[18]采用大鼠半月板部分切除手術，術后1周給予關節(jié)內注射富血小板血漿（PRP）治療，6周后處死大鼠，檢測軟骨、滑膜組織及血清中血管內皮生長因子水平，顯示該模型能形成滑膜炎及OA。Wang等[19]研究口服或外用乳香酸對膝關節(jié)滑膜炎及OA的療效，造模采用C57BL/6J小鼠，通過切斷前交叉韌帶、內側副韌帶構建內側半月板不穩(wěn)定模型。

2.3 其他方法 大量的臨床觀察及實驗研究證明，長時間的關節(jié)固定、體質量的增加、老年女性雌激素缺乏后容易導致滑膜炎。Yoshida等[20]研究雌激素對大鼠膝OA的軟骨及滑膜組織的影響，將大鼠前交叉韌帶切除建立骨關節(jié)模型，雌性大鼠切除卵巢建立雌激素缺乏模型，第3組是在2種造模的基礎上給予雌二醇治療，結果血清雌激素水平在卵巢切除組最低，滑膜及軟骨組織評分均有改變，且雌二醇治療組優(yōu)于單純卵巢切除組。Bellido等[21]切除雌兔卵巢，潑尼松龍肌注4周建立骨質疏松模型，7周后左膝關節(jié)內側半月板及前交叉韌帶切斷，第22周取軟骨下骨觀察發(fā)現(xiàn)骨質疏松能加重滑膜炎癥狀。Kc等[22]研究慢性晝夜節(jié)律失調和高脂飲食對膝關節(jié)滑膜及軟骨的影響，通過喂養(yǎng)小鼠高脂飲食，對照組采用12 h燈光及12 h黑暗并保持一個固定周期，模型組在同樣燈光時間下每周進行明暗燈光轉換一次，成功建立小鼠膝OA并有滑膜炎癥改變。孫嘉利等[23]用管型石膏將兔右膝關節(jié)固定于伸直位6周，經過治療后，取滑膜組織病理觀察、免疫組化分析，其中模型組滑膜炎癥積分、病理評分較高，有明顯滑膜炎癥狀。高鵬吉等[24]在兔耳緣靜脈麻醉下結扎一側股靜脈建立膝關節(jié)滑膜炎模型，經過治療后，取滑膜組織免疫組化分析，在模型組中細胞因子反應陽性，存在不同程度滑膜炎癥。

3 討 論

滑膜是覆蓋在關節(jié)囊內面并附于關節(jié)軟骨周緣的含豐富血量的結締組織，滑膜細胞具有很強的再生能力，損傷后可以自我修復，也可能過度增生?；さ闹饕δ苁钱a生滑液，具有潤滑關節(jié)和營養(yǎng)軟骨的作用[25]。當關節(jié)受到急性創(chuàng)傷可以引起滑膜的充血、水腫、滑膜增厚，滑膜和軟骨長期泡在積液中，受炎性因子的作用又加重滑膜水腫[26]。當急性創(chuàng)傷遷延不愈或慢性勞損導致滑膜細胞增生、血管生成和炎性細胞的浸潤等病理改變，引起滑膜增生肥厚、粘連、破壞關節(jié)軟骨，形成一系列臨床癥狀[27]。以前對于膝關節(jié)滑膜炎的研究較少，特別是慢性滑膜炎對OA發(fā)生的進展研究。近年來，關于滑膜炎性介質對關節(jié)骨與軟骨的損害越來越受到重視[1-3，28]。無論是急性還是慢性滑膜炎的動物實驗研究，最主要的是有效的、容易復制的動物模型。

創(chuàng)傷性滑膜炎動物模型主要通過被動屈曲膝關節(jié)、主動過量運動等方法，在一定程度上模仿人的發(fā)病過程；但滑膜炎有一定的自愈性，動物和人的膝關節(jié)存在一定的差異，復制動物模型的成功率存在差異。慢性滑膜炎動物造模中無論是關節(jié)內藥物注射還是關節(jié)內手術失穩(wěn)都存在著不同程度的創(chuàng)傷，與臨床發(fā)病機制有所差別。相對于關節(jié)內手術造成關節(jié)失穩(wěn)而形成滑膜炎，關節(jié)內藥物注射具有操作方便、時間短等優(yōu)點。一般滑膜炎在發(fā)病的過程中伴隨不同程度OA癥狀，所以在研究滑膜炎與OA的關系中可以選用。同時雌激素缺乏、骨內壓增高、長時間固定、體重增加等影響因素在研究特定療效時可以選用。在判斷造模是否成功一般可以通過觀察膝關節(jié)腫脹、膚色及皮溫等直觀判斷，還可以通過B超、ECT、磁共振等儀器間接檢測。

總之，膝關節(jié)滑膜炎實驗動物造模的方法有很多，目前沒有較為統(tǒng)一的標準，各有其優(yōu)缺點。在實驗研究過程中，可以根據(jù)自己所研究發(fā)病機制的不同選擇合適的滑膜炎動物模型，從而獲得更準確的

效果。

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收稿日期：2016-06-18；修回日期：2016-08-01