【造模机制】关节失稳和负重关节生物力学紊乱是导致骨关节炎(OA)发生的重要原因，这些异常状况会导致关节软骨细胞退变和胞外基质降解，最终导致关节软骨退行性变。外科手术或人为创伤可使关节失去稳定性，从而改变关节面的相互接触面应力，并引起关节内炎症反应，促进OA的发展。该方法通常用于模拟创伤后OA的形成过程。

【造模方法】采用前交叉韧带横断术和半月板切除术。在实验动物的膝关节后方暴露关节腔，保持其处于屈曲状态，然后单独横断前交叉韧带或切除半月板。若需要更明显的OA动物模型，则可同时切除内侧半月板部分或将其与内侧副韧带全部切除。其中，较为常用的手术方法为Hulth法，即沿着实验动物膝关节内侧做出纵向切口，然后横断前后交叉韧带、内侧副韧带并切除内侧半月板。需要注意的是，手术过程中应尽量避免对关节软骨面的损伤。术后实验动物自由活动，大鼠、家兔、犬、山羊等动物均可采用该类手术方法诱导OA的发生。

【模型特点】

1. 大鼠OA模型：能显示出软骨退化、软骨下骨减少和骨赘的形成等早期特征。此外，软骨胞外基质分解蛋白酶聚蛋白多糖酶(aggrecanase)1和基质金属蛋白酶(matrix metallopeptidase,MMP)13的表达显著升高，从而导致软骨胞外基质降解增强。但由于大鼠的软骨层较薄，且其生长板较为特殊，使得其软骨细胞修复能力较强，因此仅适用于OA的某些研究。

2. 犬OA模型：术后8周即可显示骨赘的形成和软骨破坏等症状。其基因表达水平主要表现为两种骨吸收相关蛋白酶组织蛋白酶(cathepsin)K和MMP-13的高表达。犬的生长板较为成熟，其软骨胞外基质分解蛋白酶MMPs的补体和分解产物更类似于人类OA模型。

3. 家兔OA模型：一般在术后4周就会出现软骨裂痕、侵蚀、软骨缺损以及骨赘的形成。它主要发生在股骨髁和胫骨平台关节面上。在基因表达方面，血管内皮生长因子(VEGF)的表达持续升高，可促进OA软骨细胞合成更多的MMP-1和MMP-3，导致软骨胞外基质的降解。同时，IL-1和IL-1受体的表达也显著上调，可导致软骨基质中蛋白多糖的减少。由于家兔的关节软骨大约在3个月龄时就发育成熟，因此较为适合作为OA模型。

4. 山羊OA模型：在山羊半月板切除OA模型中，术后3个月即可观察到典型的软骨退变。山羊的半月板较大，且OA中半月板损伤病程与人类比较相似，较适合进行OA半月板退变的研究。

【模型评估和应用】通过外科手术诱导OA动物模型可实现时间短、病程发展快、关节软骨结构改变明显等特点，并能快速表现出关节内炎症反应和炎症引起的结构破坏。因此，该模型比较适用于研究抑制软骨退行性变的药物效应等相关实验。同时，外科手术诱导的OA动物模型通过造成关节失稳致使关节面不同承重部位所表现出的受损状况存在差异性，因此更适合于关注该类问题的研究者进行相关应用价值探究。

北检院部分仪器展示