大鼠pMMx + ACLT骨关节炎模型检测项目详解
一、影像学评估 (非侵入性/终端)
- X线检查：
- 目的： 评估晚期骨质改变。
- 指标：
- 关节间隙狭窄程度（JSN）
- 骨赘形成（Osteophyte）的数量、大小与成熟度（评分系统）
- 软骨下骨硬化（Subchondral Bone Sclerosis）
- 骨囊肿（Bone Cyst）形成
- 显微计算机断层扫描 (Micro-CT)：
- 目的： 三维定量分析骨结构变化。
- 指标：
- 软骨下骨： 骨体积分数（BV/TV）、骨小梁厚度（Tb.Th）、骨小梁分离度（Tb.Sp）、骨小梁数量（Tb.N）、结构模型指数（SMI）。
- 骨赘： 体积、密度、三维形态。
- 关节整体结构： 关节面变形、骨侵蚀。
二、关节结构与组织病理学评估 (终端)
- 大体形态观察：
- 目的： 直观评估关节损伤程度。
- 指标： 关节表面光泽度（粗糙/暗淡）、软骨缺损范围（位置、面积、深度）、骨赘大小数量、滑膜增生/充血程度、半月板残留情况及退变、韧带状态（评分系统）。
- 组织病理学染色与分析 (膝关节标本，矢状/冠状面切片)：
- 目的： 金标准，全面评价软骨、软骨下骨、滑膜病理改变。
- 关键染色与评分：
- 软骨：
- 苏木精-伊红(H&E)： 评估细胞结构、潮线完整性、裂隙深度。
- 甲苯胺蓝(Toluidine Blue) / 番红O-快绿(Safranin O-Fast Green)： 特异性染色蛋白聚糖（PG），评估PG丢失程度（软骨基质降解核心指标）。
- 评分系统： 国际通用OARSI评分系统（推荐），或改良Mankin评分系统。评估软骨结构损伤、软骨细胞异常、PG缺失、潮线完整性等综合病理变化。
- 软骨下骨： H&E染色评估骨重塑（硬化、囊变区域）、骨髓病变（纤维化/坏死/炎症）。
- 滑膜： H&E染色评估滑膜衬里细胞增生层数、炎性细胞浸润（淋巴细胞、巨噬细胞为主）程度、血管翳形成、纤维化程度（评分系统）。
- 软骨：
- 软骨生物力学测试 (可选)：
- 目的： 评估软骨材料力学性能退化。
- 指标： 压痕试验测量软骨杨氏模量、刚度、蠕变特性。
三、生化与分子生物学检测
- 软骨与滑膜组织基因表达：
- 目的： 探究OA相关基因表达变化。
- 方法： 实时荧光定量PCR (qRT-PCR)。
- 关键靶基因：
- 炎症因子： IL-1β, TNF-α, IL-6, IL-15, IL-17, iNOS (NOS2), COX-2 (PTGS2)。
- 分解代谢酶： MMP-3, MMP-13, ADAMTS-4, ADAMTS-5, Cathepsin K。
- 基质合成标志物： Collagen type II alpha 1 (Col2a1), Aggrecan (Acan)。
- 调控因子及受体： NF-κB通路相关基因，Wnt/β-catenin通路相关基因（如β-catenin, Wnt7b），Toll样受体（如TLR2, TLR4）。
- 软骨细胞分化/肥大标记： Runx2, Col10a1, ALP。
- 软骨与滑膜组织蛋白表达：
- 目的： 验证基因表达结果并定位蛋白分布。
- 方法：
- 免疫组织化学/免疫荧光 (IHC/IF)： 在组织切片上定位并半定量目标蛋白（如MMP-13, ADAMTS-5, Col2, Aggrecan, IL-1β, TNF-α, β-catenin, Collagen X）。
- Western Blotting (WB)： 定量检测组织裂解液中目标蛋白含量。
- 血清/关节灌洗液/软骨/滑膜组织匀浆生化标志物：
- 目的： 寻找可反映OA进程的非侵入性或微创性生物标志物。
- 方法： 酶联免疫吸附测定（ELISA）。
- 关键标志物：
- 软骨基质降解产物： C-末端端肽（CTX-II, Ⅱ型胶原降解），软骨寡聚基质蛋白（COMP），硫酸软骨素846表位（CS846，反映aggrecan新生合成或降解）。
- 胶原合成/降解标记： PINP（Ⅰ型前胶原氨基端前肽，反映骨/软骨下骨形成），NTX-I（Ⅰ型胶原交联N端末端肽，反映骨吸收）。
- 炎症因子： IL-1β, TNF-α, IL-6, IL-15等。
- 其他： 基质金属蛋白酶（MMP-3, MMP-9, MMP-13），骨桥蛋白（OPN）。
四、疼痛与功能行为学评估 (非侵入性)
- 负重不对称性测试：
- 目的： 量化患肢回避负重行为，反映关节疼痛。
- 方法： 利用双通道（或更多）动物体重分析系统，测量大鼠站立时双后肢承担的体重百分比。OA模型鼠患肢负重显著降低。
- 步态分析：
- 目的： 客观评估行走时的步态异常和功能缺陷。
- 方法：
- 足印分析/步行轨迹： 测量步长、步宽、足印面积、摆动/站立时长等参数。
- 步态分析系统： 商用步态分析系统（如CatWalk, DigiGait等），提供更全面的步态动力学（足底接触面积、压力分布、步态协调性）和运动学（关节角度、肢体速度）参数。
- 膝关节屈曲角度测量：
- 目的： 评估关节主动活动范围（ROM）受限（常继发于疼痛和僵硬）。
- 方法： 在特定行为（如行走、站立）时拍摄视频或照片，使用软件分析膝关节角度。
- 触诱发痛测试：
- 目的： 评估关节周围机械性痛觉过敏。
- 方法： Von Frey纤维丝刺激膝关节周围特定区域（如内侧关节线），记录抬腿、舔舐或缩回的阈值（g）或频率/时长。
总结
该检测体系覆盖了PTOA发展的结构破坏（影像、病理）、生化代谢失衡（分子、生化） 及功能障碍/疼痛（行为学） 三个核心层面。研究者需根据具体研究目的（如病理机制探索、药物疗效评价）、经费和时间点（早期/进展期/晚期），选择最关键的组合指标。规范的样本采集、处理流程及盲法评估是确保结果可靠性的关键。
模型价值与研究意义： pMMx + ACLT模型高度模拟了人类因半月板撕裂和韧带损伤导致的继发性OA，其病理进程明确可控（软骨进行性丢失、骨赘形成、滑膜炎、疼痛），是研究OA发病机制、筛选干预靶点及评价治疗药物（如DMOADs）疗效的 理想工具。通过上述多维度检测，可深入理解“机械不稳定-炎症-软骨分解代谢”的恶性循环，推动临床转化。