部分内侧半月板切除（pMMx）诱发的骨关节炎模型(大鼠)

大鼠部分内侧半月板切除术(pMMx)诱导骨关节炎模型：检测项目详解

一、 模型简介 部分内侧半月板切除术(pMMx)是一种经典且可靠的创伤后骨关节炎(PTOA)动物模型。该手术通过手术切除大鼠膝关节内侧半月板的前中1/3至1/2部分，破坏关节的生物力学稳定性，模拟人类半月板损伤后的病理进程，最终导致软骨退变、软骨下骨重塑、滑膜炎症等典型的骨关节炎(OA)病理特征。

二、 核心检测项目（重点）

评估pMMx模型诱导的OA进展，需要多维度、多层次的检测手段，主要涵盖以下几方面：

1. 行为学与功能评估：

   • 步态分析：
     • 足印分析： 测量步长、步宽、足底接触面积、摆动/站立时间比等参数，评估行走时患肢的负重规避行为和功能缺陷。
     • 步态动态分析系统： 通过高速摄像和受力平台，精确量化步态周期中各阶段的时空参数、关节角度变化及地面反作用力，客观反映关节疼痛和功能障碍。
   • 机械性痛觉超敏：
     • 足底触觉测痛仪(Von Frey纤维丝)： 测量术肢后爪缩爪阈值，评估关节周围机械性痛觉过敏(allodynia)和痛觉超敏(hyperalgesia)，这是OA疼痛的核心表现。
   • 负重不平衡测试(Incapacitance Test)： 测量双后肢的负重分布比例，术肢负重减少直接反映关节疼痛。
   • 关节活动度(ROM)测量： 使用测角仪评估膝关节屈伸活动范围的变化，受限提示关节僵硬和功能下降。
   • 关节肿胀度测量： 使用游标卡尺测量膝关节直径或周长，评估滑膜炎症和关节积液程度。

2. 影像学评估：

   • X线平片：
     • 评估关节间隙变窄(软骨丢失的直接影像学指标)。
     • 观察骨赘形成(骨重塑的标志)。
     • 评估软骨下骨硬化(骨密度增高区域)。
     • 评估软骨下骨囊性变(透亮区)。
   • 微型计算机断层扫描(Micro-CT)：
     • 骨形态计量学： 定量分析软骨下骨板厚度、软骨下骨小梁体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁分离度(Tb.Sp)、骨小梁模式因子(Tb.Pf)等，精确评估软骨下骨重塑（早期常疏松，晚期硬化囊变）。
     • 骨赘三维可视化与分析： 精确定量和定位骨赘的体积、数量及分布。
     • 关节间隙定量测量： 比X线更精确地量化关节间隙宽度。
   • 磁共振成像(MRI)：
     • 早期检测软骨变薄、缺损及基质成分变化（需特殊序列如T2 mapping, dGEMRIC）。
     • 评估半月板残留部分形态、移位及信号改变。
     • 检测骨髓病变(BMLs)或骨髓水肿(BME)。
     • 评估滑膜增厚和关节积液量。

3. 组织形态学与组织病理学评估：

   • 大体形态观察：
     • 关节腔打开后，直接观察软骨表面：评估色泽、光泽度、糜烂/溃疡的面积和深度（常使用印度墨汁染色增强对比）。
     • 观察半月板切除部位及残留半月板形态。
     • 观察滑膜组织的充血、增生和血管翳形成情况。
     • 记录骨赘的大小和位置。
   • 组织学染色与评分：
     • 苏木精-伊红(H&E)染色： 基础评估关节整体结构（软骨、软骨下骨、滑膜）的病理改变。
     • 番红O(Safranin O)/快绿(Fast Green)染色： 关键染色。特异性显示软骨基质中的蛋白聚糖(主要为糖胺聚糖GAGs)含量和分布。GAGs丢失是软骨退变的早期和核心特征。
     • 甲苯胺蓝(Toluidine Blue)染色： 同样用于显示软骨基质中糖胺聚糖。
     • Masson三色染色： 显示胶原纤维（蓝色），评估软骨基质胶原网络的结构。
     • 番红O/固绿(Safranin O/Fast Green)染色结合国际骨关节炎研究协会(OARSI)评分系统： 金标准病理评分。对关节软骨（特别是胫骨平台和股骨髁负重区）进行半定量组织学评分，评估软骨结构破坏、软骨细胞丢失、基质染色丢失（GAG流失）、潮标完整性等退变程度。评分越高，OA越严重。
     • 滑膜组织学评分： 评估滑膜衬里层细胞增生、炎性细胞浸润（淋巴细胞、浆细胞等）、血管增生、纤维化/沉积物的程度。
     • 软骨下骨与骨重塑评估： 结合H&E、TRAP染色（显示破骨细胞）评估骨转换状态、骨赘形成情况。

4. 分子生物学与生化分析：

   • 基因表达分析：
     • 实时荧光定量PCR (qRT-PCR)： 检测关节软骨、滑膜或软骨下骨组织中：
       • 促分解代谢因子：基质金属蛋白酶(MMP-1,3,9,13)、含血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶(ADAMTS-4,5)及其调控因子(如RUNX2)。
       • 促炎细胞因子：白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)。
       • 抗分解代谢/合成代谢因子：如软骨特异性Ⅱ型胶原(Col2a1)、蛋白聚糖核心蛋白(Aggrecan)、SOX9。
       • 疼痛相关因子：神经生长因子(NGF)、缓激肽受体(B1, B2)、瞬时受体电位香草酸亚型1(TRPV1)、降钙素基因相关肽(CGRP)、物质P(SP)等。
   • 蛋白水平分析：
     • 蛋白质印迹(Western Blot)： 检测软骨、滑膜等组织中关键蛋白（如MMPs, ADAMTSs, Col2, Aggrecan, SOX9, 炎症因子、信号通路蛋白如NF-κB p65, MAPK磷酸化形式）的表达水平及活化状态。
     • 酶联免疫吸附试验(ELISA)：
       • 检测血清、关节灌洗液或滑膜组织匀浆液中可溶性因子的浓度：
         • 炎症因子：IL-1β, TNF-α, IL-6等。
         • 软骨降解标志物：胶原降解片段(如CTX-II, C2C, COMP)，糖胺聚糖片段(如CS846)。
         • 骨代谢标志物：骨钙素(Osteocalcin), I型胶原羧基端肽(CTX-I), 氨基端肽(NTX-I)。
         • 疼痛相关神经肽：NGF, CGRP, SP。
     • 免疫组织化学(IHC) / 免疫荧光(IF)： 在组织切片上定位和半定量特定蛋白（如MMP13, ADAMTS5, Col2, Aggrecan, IL-1β, TNF-α, NGF, CGRP, TRPV1）的表达位置和强度，提供空间信息。

三、 模型特点与注意事项

• 优点： 操作相对简单，成功率高，重复性好；能可靠诱导出典型的OA病理改变（软骨进行性丢失、软骨下骨重塑、骨赘形成、滑膜炎、疼痛）；适用于研究OA发病机制、疼痛机制及评价潜在治疗策略（药物、生物制剂、基因治疗、组织工程等）。
• 局限性： 属于急性创伤诱导模型，与人类原发性OA的缓慢进展不完全相同；手术本身造成即刻损伤；个体间病变程度可能存在一定差异。
• 关键点： 必须设立假手术组（切开关节囊但不切除半月板）作为对照，以排除手术操作本身的影响。检测时间点的选择至关重要（如术后2、4、8、12周），以捕捉OA进展的不同阶段。

四、 结论

大鼠pMMx模型是研究创伤后骨关节炎病理机制和干预措施的有力工具。要全面、深入地评估该模型诱导的OA表型，需要整合**行为功能学检测（疼痛与功能障碍）、影像学评估（宏观结构改变与骨重塑）、组织病理学评分（软骨与滑膜退变金标准）以及分子生化分析（分解代谢/炎症/疼痛通路激活）**等多层次的检测项目。这些综合数据能够为理解OA的复杂病理生理过程和评价治疗效果提供坚实的基础。