膝关节滑膜炎动物模型的研究进展

张康乐++高山++范仪铭++郭艳幸++郭珈宜

【摘 要】 膝关节滑膜炎是一种容易反复发作、迁延难愈的疾病。关于本病的研究，建立和运用合适的动物模型是关键。通过对近年来国内外对膝关节滑膜炎动物实验的研究，总结膝关节滑膜炎动物模型的类型。

【关键词】 骨关节炎；膝关节滑膜炎；动物模型；综述

膝关节为人体结构最复杂、关节面积最大、滑膜最多的关节，容易受到外力的损伤及关节慢性退变刺激形成滑膜炎，常以膝关节肿胀、疼痛、活动受限为主要症状，可以分为急性创伤性滑膜炎和慢性滑膜炎。同时滑膜分泌增多，滑液又可以促进骨及软骨的破坏，加重骨关节炎（osteoarthritis，OA）的症状，在OA的发生中扮演重要角色[1-3]。其动物模型一般是通过模拟一种或多种致病因素诱发滑膜组织炎症。目前各种滑膜炎动物模型的制作方法千变万化。本文对膝关节滑膜炎的各种动物模型建立方法进行了详细的综述，为实验研究提供参考。

1 创伤性滑膜炎动物模型

创伤性滑膜炎主要是膝关节负重过大、被动屈伸时间过长或者受到外力撞击而形成。在动物实验研究中建立此模型主要运用长时间负重运动、被动屈曲等方法。

1.1 被动运动 易世宏等[4]首次采用电针刺激建立滑膜炎模型，兔子在耳缘静脉麻醉下，将针灸针垂直刺入兔后肢股四头肌和腓肠肌中点，连接电针仪，频率50 Hz，强度1.5 kPa，使膝关节不停的被动屈伸，每日2次，共10 d。通过测量兔关节周径、跛行时间、体表温度及ECT检查等检验造模成功。赵鹏飞等[5]复制上述造模方法，针灸刺激带动下肢被动屈伸建立创伤性滑膜炎动物模型。

1.2 主动运动 Wang等[6]将兔子在30°斜坡上以30 m·min-1的速度，每日运动1 h，持续4周，滑膜组织病理学观察显示滑膜炎症。上官雅娴等[7]研究长距离跑步运动对大鼠膝关节滑膜炎的影响，将大鼠放在平面跑步机上以1 km·h-1的速度，运动1 h，持续45 d为水平组；先在平面跑步机上以相同的速度和时间持续15 d，然后在20°斜坡上以相同的速度和时间运动30 d为上坡组。病理结果显示，2组均有滑膜炎症及软骨改变，上坡组较水平组更严重。

2 慢性滑膜炎动物模型

慢性滑膜炎常合并有OA症状，常多发于中老年人，主要是因软骨退变，骨质增生产生的机械性和生物化学性刺激，继发膝关节滑膜水肿、渗出和关节大量积液等病理改变[8]。在临床上发现很多OA患者因为滑膜炎症状就诊，大量的临床及实验研究发现OA常合并有慢性滑膜炎。在慢性滑膜炎的模型建立中可以参考OA模型，一般采用关节内注射药物、手术切除交叉韧带、半月板、侧副韧带等方法。

2.1 关节内注射 关节内注射药物诱导滑膜炎模型，日本鬼头康彦首次运用之后，因其具有操作方便、成功率高等特点被广泛采用。韩冠英等[9]选择兔右膝关节在第1，3，5天关节腔内注射质量分数为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为试验组，对照组注射等量生理盐水。于首次注射后第2，4，6周

随机选取5只兔子，处死后右膝关节做病理检查，结果关节软骨退变及滑膜改变随木瓜蛋白酶浓度的增加和时间的延长加重。实验中可以根据所需要的滑膜炎严重程度选择不同浓度的药物注射。Patel

等[10]研究豇豆中抗炎成分作用时，在第1，4，7天

分别给大鼠膝关节注射质量分数为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，发现7 d内关节肿胀持续加重，一直维持至第24天，病理组织切片显示滑膜炎症。Udo

等[11]研究不同剂量、不同时间一碘乙酸（MIA）关节内注射诱导滑膜炎并建立模型评价指标，分别将0.2 mg、1.0 mg的MIA融于50 μL的生理盐水大鼠右膝关节内注射，0.1 mg生理盐水左膝关节内注射为对照组。在注射第0，3，5，7，14天取滑膜组织检测。结果显示，0.2 mg组第3，5天出现滑膜炎症，并呈进展性，第7天滑膜炎症开始减退；1.0 mg组各个时间段均有滑膜炎症，为不可逆性。Matsukura等[12]将30 μL的角叉菜胶溶于5 μL的生理盐水注入C57BL/6J小鼠膝关节内，在第3，7，14天处死小鼠，取膝关节髌下脂肪垫及滑膜组织行组织学观察，发现第3，7天滑膜组织逐渐增厚，第14天开始减少。石辉等[13]向兔右膝关节内注射0.4 μg·（0.2 mL）-1的尿激酶型纤溶酶原激活物，对照组注射0.2 mL生理盐水，在第4，8，12周

分别取右膝关节滑膜炎及软骨组织观察。在第

4周滑膜呈急性炎症表现，第8周呈急慢性并存的表现，第12周为慢性滑膜炎修复表现，关节软骨呈进展性破坏表现。Kumar等[14]向大鼠右膝关节内注射0.125 mg·mL-1链球菌细胞壁聚多糖（PGPS）

50 μL，在第14，28天时尾根部注射0.4 mg·mL-1的PGPS 0.5 mL诱发滑膜炎，建立反复发作性滑膜炎动物模型。

2.2 关节内手术 膝关节内前交叉韧带、内侧副韧带及半月板切除，造成膝关节不稳定，可以引起慢性滑膜炎。Jansen等[15]在兔子耳缘静脉麻醉下，采用前内侧切口进入，切断前交叉韧带，术后8周取关节软骨及滑膜组织性病理及免疫组化检查，显示有早期OA、滑膜炎改变。Wu等[16]同样将兔子前交叉韧带切断，在第4、8周分别处死，对关节软骨和滑膜组织分别进行病理及免疫组化，发现随时间的延长滑膜炎逐渐加重。MMP-1免疫组化评分在第4、8周均高于对照组，但在软骨组织中高于滑膜组织。Ashraf等[17]选择左膝关节内侧入路，分离内侧副韧带及肌肉组织，切除半月板，避免损伤关节软骨，产生膝关节不稳定，形成OA及滑膜炎。观察滑膜组织及软骨组织发现，该造模方式出现不同程度的滑膜炎症及关节损伤。Almasry等[18]采用大鼠半月板部分切除手术，术后1周给予关节内注射富血小板血浆（PRP）治疗，6周后处死大鼠，检测软骨、滑膜组织及血清中血管内皮生长因子水平，显示该模型能形成滑膜炎及OA。Wang等[19]研究口服或外用乳香酸对膝关节滑膜炎及OA的疗效，造模采用C57BL/6J小鼠，通过切断前交叉韧带、内侧副韧带构建内侧半月板不稳定模型。

2.3 其他方法 大量的临床观察及实验研究证明，长时间的关节固定、体质量的增加、老年女性雌激素缺乏后容易导致滑膜炎。Yoshida等[20]研究雌激素对大鼠膝OA的软骨及滑膜组织的影响，将大鼠前交叉韧带切除建立骨关节模型，雌性大鼠切除卵巢建立雌激素缺乏模型，第3组是在2种造模的基础上给予雌二醇治疗，结果血清雌激素水平在卵巢切除组最低，滑膜及软骨组织评分均有改变，且雌二醇治疗组优于单纯卵巢切除组。Bellido等[21]切除雌兔卵巢，泼尼松龙肌注4周建立骨质疏松模型，7周后左膝关节内侧半月板及前交叉韧带切断，第22周取软骨下骨观察发现骨质疏松能加重滑膜炎症状。Kc等[22]研究慢性昼夜节律失调和高脂饮食对膝关节滑膜及软骨的影响，通过喂养小鼠高脂饮食，对照组采用12 h灯光及12 h黑暗并保持一个固定周期，模型组在同样灯光时间下每周进行明暗灯光转换一次，成功建立小鼠膝OA并有滑膜炎症改变。孙嘉利等[23]用管型石膏将兔右膝关节固定于伸直位6周，经过治疗后，取滑膜组织病理观察、免疫组化分析，其中模型组滑膜炎症积分、病理评分较高，有明显滑膜炎症状。高鹏吉等[24]在兔耳缘静脉麻醉下结扎一侧股静脉建立膝关节滑膜炎模型，经过治疗后，取滑膜组织免疫组化分析，在模型组中细胞因子反应阳性，存在不同程度滑膜炎症。

3 讨 论

滑膜是覆盖在关节囊内面并附于关节软骨周缘的含丰富血量的结缔组织，滑膜细胞具有很强的再生能力，损伤后可以自我修复，也可能过度增生。滑膜的主要功能是产生滑液，具有润滑关节和营养软骨的作用[25]。当关节受到急性创伤可以引起滑膜的充血、水肿、滑膜增厚，滑膜和软骨长期泡在积液中，受炎性因子的作用又加重滑膜水肿[26]。当急性创伤迁延不愈或慢性劳损导致滑膜细胞增生、血管生成和炎性细胞的浸润等病理改变，引起滑膜增生肥厚、粘连、破坏关节软骨，形成一系列临床症状[27]。以前对于膝关节滑膜炎的研究较少，特别是慢性滑膜炎对OA发生的进展研究。近年来，关于滑膜炎性介质对关节骨与软骨的损害越来越受到重视[1-3，28]。无论是急性还是慢性滑膜炎的动物实验研究，最主要的是有效的、容易复制的动物模型。

创伤性滑膜炎动物模型主要通过被动屈曲膝关节、主动过量运动等方法，在一定程度上模仿人的发病过程；但滑膜炎有一定的自愈性，动物和人的膝关节存在一定的差异，复制动物模型的成功率存在差异。慢性滑膜炎动物造模中无论是关节内药物注射还是关节内手术失稳都存在着不同程度的创伤，与临床发病机制有所差别。相对于关节内手术造成关节失稳而形成滑膜炎，关节内药物注射具有操作方便、时间短等优点。一般滑膜炎在发病的过程中伴随不同程度OA症状，所以在研究滑膜炎与OA的关系中可以选用。同时雌激素缺乏、骨内压增高、长时间固定、体重增加等影响因素在研究特定疗效时可以选用。在判断造模是否成功一般可以通过观察膝关节肿胀、肤色及皮温等直观判断，还可以通过B超、ECT、磁共振等仪器间接检测。

总之，膝关节滑膜炎实验动物造模的方法有很多，目前没有较为统一的标准，各有其优缺点。在实验研究过程中，可以根据自己所研究发病机制的不同选择合适的滑膜炎动物模型，从而获得更准确的

效果。

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收稿日期：2016-06-18；修回日期：2016-08-01