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生物科研实验室

1、人类前交叉韧带断裂自发动物模型


人类前交叉韧带(ACL)断裂是与膝关节疼痛、关节不稳定和继发性骨关节炎(OA)相关的疾病。关节内移植物手术是常用的治疗方法。ACL的病因学、机械生物学、生物力学和分子途径尚不完全清楚。狗模型具有ACL断裂的共同特征，使其成为一种有价值的自发临床前动物模型。本研究我们回顾了ACL断裂的特征，并提供自发犬ACL断裂造模成功的指标，作为具有非常大的受试者群体的人类ACL断裂潜在的临床前模型。ACL断裂在狗中比在人类中更常见，并且使用与人类患者相似的方法进行诊断和治疗。OA的发展发生在两个物种中，但在狗中进展更快，并且通常在诊断时出现。使用狗进行ACL研究可以揭示有影响的分子途径、潜在的因果遗传变异、特定治疗的生物力学效应以及发现新治疗和预防途径。在狗中，ACL断裂具有中等遗传性的多基因结构。与人类相比，狗更适合用于ACL断裂研究。



参考文献：Binversie EE, Walczak BE, Cone SG, Baker LA, Scerpella TA, Muir P. Canine ACL rupture: a spontaneous large animal model of human ACL rupture. BMC Musculoskelet Disord. 2022;23(1):116. Published 2022 Feb 5. doi:10.1186/s12891-021-04986-z

2、退行性脊柱侧凸小鼠模型


退行性脊柱侧凸(DKS)是一种复杂的脊柱畸形疾病，与骨骼、肌肉、椎间盘和小关节的退化有关。本研究的目的是建立退行性脊柱侧凸动物模型，揭示DKS的关键病理特征，并验证衰老加速小鼠(SAMP8)的退行性变化。将30只雄性小鼠分为2组：10只双足C57BL/6J小鼠作为对照组，20只双足SAMP8小鼠作为实验组。小鼠在全身麻醉下双足行走。分别在术后 4、8 和12周使用X光片和体内显微CT图像确定脊柱侧凸的发生率和骨质量。在手术后12周处死后进行肌肉样品的组织形态学研究。第12周，C57BL/6J和SAMP8组后凸畸形发生率分别为50%和100%。总体而言，双足SAMP8组后凸畸形的发生率和角度显着高于C57BL/6J组(44.7°±6.2° vs. 84.3°±10.3°，P<0.001)。基于整个脊柱的3D重建，在双足SAMP8小鼠中观察到椎间盘的退化，包括椎间盘高度的降低和椎体骨赘的形成。与双足C57BL/6J组相比，双足SAMP8组的骨体积比(BV/TV) 显着抑制。此外，椎旁肌肉组织的HE染色和Mason染色显示双足SAMP8组肌肉出现慢性炎症和纤维化。SAMP8小鼠模型可作为DKS的临床模型，肌肉骨骼系统的加速老化促进了脊柱后凸的发展。



参考文献：Hu Z, Tang Z, Kiram A, et al. The Establishment of a Mouse Model for Degenerative Kyphoscoliosis Based on Senescence-Accelerated Mouse Prone 8. Oxid Med Cell Longev. 2022;2022:7378403. Published 2022 Jul 20. doi:10.1155/2022/7378403

3、体积性肌肉损失大鼠模型


体积性肌肉损失(VML)是一种普遍存在的伤害，也是促使受伤服役人员残疾的主要驱动因素。在过去十年中一直是研究的主题，研究人员试图了解这些损伤的病理学并制定治疗策略以恢复相关肌肉功能。迄今为止这项工作大多是在不同动物模型中进行，这些模型所使用的物种、受影响的肌肉(或肌肉群)和肌肉损失存在显着差异。此外这些模型中解剖和功能存在差异。需要对VML模型进行更严格的审查，以更好地评估转化推定疗法的质量。因此本研究描述了一种大鼠胫骨前肌活检穿孔模型，表明该模型具有高度的可重复性和一致性，可用于在研究中得出推论并用于临床前疗法，从而为临床打好基础。



参考文献：Dolan CP, Dearth CL, Corona BT, Goldman SM. Retrospective characterization of a rat model of volumetric muscle loss. BMC Musculoskelet Disord. 2022;23(1):814. Published 2022 Aug 26. doi:10.1186/s12891-022-05760-5

4、小鼠尾动脉吻合模型


建立简单实用的昆明小鼠尾中动脉超显微手术训练模型。从小鼠尾巴根部约1 cm处切开U形切口，露出小鼠尾中动脉以及伴随的静脉。动脉被释放约1厘米长。在该部位横向切开尾中动脉，然后用12-0微缝线按照6点、12点、3点和9点的顺序用4针将切断的尾中动脉端对端吻合。小鼠尾动脉具有恒定的解剖位置。所有小鼠模型血管吻合术后即刻通畅率为100%(15/15)，术后24 h、3天和1周通畅率为100%(5/5)、80%(4/5)、75%(3/4)。小鼠尾中动脉外径为0.2～0.3(0.22±0.03)mm。血管吻合时间为6.5～15(11.0±2.5)min。小鼠尾中动脉位于浅表且解剖学上恒定，使其易于定位和暴露。开口的尺寸使其适合为超显微外科血管吻合术训练建立有用的模型。



参考文献：Wu XQ, Liu HR, Yu ZY, et al. A Super-Microsurgery Training Model: The Mouse Caudal Artery Anastomosis Model. Front Surg. 2022;9:841302. Published 2022 Apr 7. doi:10.3389/fsurg.2022.841302

5、n6-OHDA诱导新生大鼠模型


用去甲肾上腺素转运抑制剂地昔帕明预处理后，神经毒素 6-羟基多巴胺(6-OHDA)选择性地破坏多巴胺能神经元。给予新生大鼠时，6-OHDA(n6-OHDA)穿过血脑屏障，破坏黑质致密部(SNpc)中90-99%的多巴胺能神经。n6-OHDA损伤大鼠被认为是PD合理动物模型：(a)多巴胺能神经元破坏的程度广泛；(b)已确定多巴胺能去神经支配映射；(c)对多巴胺(DA)受体的影响阐明了改变；(d)受体敏感性状态发生变化；(e)5-羟色胺能神经支配(即过度神经支配)反应；(f)5-羟色胺能和多巴胺能系统的相互作用被表征；(g)评估运动和刻板行为；(h) 进行神经化学评估；(i)n6-OHDA 损伤的大鼠可存活；(j)大鼠在行为上与对照组无法区分。n6-OHDA 损伤大鼠是良好的PD模型，因为它在 SNpc 多巴胺能损伤与行为结果有研究价值。



参考文献：Stauch CM, Fanburg-Smith JC, Walley KC, et al. Animal model detects early pathologic changes of Charcot neuropathic arthropathy. Ann Diagn Pathol. 2022;56:151878. doi:10.1016/j.anndiagpath.2021.151878

6、慢性脊髓受压大鼠模型


脊髓受压程度并不总是伴随神经系统症状。我们认为一些代偿性神经保护机制是这种神经表型的基础。氧调节蛋白150(ORP150)具有神经保护作用，并在神经元缺血时的神经元中表达。我们试图阐明ORP150表达是否与慢性脊髓压迫大鼠模型中神经恢复的严重程度和变化有关。我们制作了一个插入可膨胀吸水聚氨酯片材的慢性脊髓压迫大鼠模型。术后10周对瘫痪的严重程度进行神经行为评估。大鼠模型被分为两组：运动功能下降脊髓病组和无症状组。术后10周切除颈段脊髓进行组织学和qPCR。53%的脊髓受压大鼠在术后5-10周出现缓慢进行性麻痹。无症状组没有脊髓病的组织学变化。组织学和qPCR显示无症状组ORP150表达增加，但两组ORP150阳性神经元的比例无显着差异。ORP150在与脊髓受压相关的神经元中的表达表明脊髓因受压而处于缺血性应激状态，但与脊髓病发展的关系尚不清楚。结果表明，无症状大鼠脊髓受压可能存在其他代偿机制。



参考文献：Miura M, Furuya T, Hashimoto M, et al. Differences in the expression of myelopathy in a rat model of chronic spinal cord compression [published online ahead of print, 2022 Aug 22]. J Spinal Cord Med. 2022;1-9. doi:10.1080/10790268.2022.2111048

7、新生大鼠神经转移模型


新生儿周围神经重建最常用于臂丛神经产伤，然而大多研究集中于成年动物模型的神经重建。未成熟的神经肌肉系统对神经损伤和手术有不同反应，并且由于缺乏可靠的实验模型导至研究不充足。这里我们研制了新生大鼠前肢模型，以研究对周围和中枢神经系统的影响。在出生后24小时内分为三组：神经转移组通过选择性转移尺神经重建肌皮神经病变。在阴性对照组中，肌皮神经被分割，阳性对照组进行假手术。Bertelli测试描述了动物适应神经病变的能力和随着时间推移逐渐改善的能力。术后12周动物完全成熟，神经转移成功地重新支配目标肌肉，通过肌肉力量、肌肉重量和横截面积进行评估。相反，阴性对照组没有发现自发再生。逆行标记表明尺神经的运动神经元池在神经转移后减少。由于这种轴突切断后运动神经元死亡，神经转移组中运动神经元重新支配二头肌的数量减少。这些发现表明，未成熟的神经肌肉系统与成年大鼠的病变截然不同，并解释了肌肉力量降低的原因。成熟的神经肌肉系统利用新生儿的再生能力并利用各种补偿机制来恢复四肢的功能。上述新生大鼠模型展示了恒定的解剖结构，适用于神经转移研究，并可以进行所有神经肌肉分析。可以阐明神经肌肉系统内不同层次的病理生理学变化和随后的创伤影响以及新生大鼠的神经重组研究。



参考文献：Sporer ME, Aman M, Bergmeister KD, et al. Experimental nerve transfer model in the neonatal rat. Neural Regen Res. 2022;17(5):1088-1095. doi:10.4103/1673-5374.324851

8、缺血性脑卒中食蟹猴模型


缺血性中风严重威胁人类健康，其特点是发病率、残疾和死亡率高。开发模拟中风的可靠动物模型对于病理学和临床研究至关重要。在这项研究中，我们旨在建立食蟹猴数字减影血管造影 (DSA)引导的大脑中动脉闭塞(MCAO)模型。研究中使用了15只成年雄性食蟹猴。通过将自体静脉凝块注入大脑中动脉(MCA)建立MCAO模型。闭塞3小时对其中8只猴子进行阿替普酶(rt-PA)溶栓治疗。术后进行血液检查和影像学检查，如计算机断层扫描血管造影(CTA)、CT灌注(CTP)、脑磁共振成像(MRI)和脑磁共振血管造影(MRA)，以确定梗死后的变化. 术后7天连续观察食蟹猴的行为表现。术后第8天处死动物，取猴脑组织进行三苯基四唑氯化物(TTC)染色。在15只食蟹猴中，有12只成功建模，成像结果和染色评估证实了这一点。尸检证实，一只猴子死于颅内出血导至的脑疝。DSA、CTA和MRA表明存在动脉闭塞。CTP和MRI显示急性局灶性脑缺血。TTC染色显示脑组织中形成梗塞病变。我们的研究为深入研究局灶性脑缺血的发病机制和治疗提供最佳非人灵长类动物模型。



参考文献：Ye J, Shang H, Du H, et al. An Optimal Animal Model of Ischemic Stroke Established by Digital Subtraction Angiography-Guided Autologous Thrombi in Cynomolgus Monkeys. Front Neurol. 2022;13:864954. Published 2022 Apr 25. doi:10.3389/fneur.2022.864954

9、牙周炎大鼠模型


牙槽骨的破坏是慢性牙周炎的重要表现，使用基于干细胞的生物工程疗法有望治愈疾病。具有可重复性、可量化和更易于制作的牙周炎动物模型对于科学研究具有重要意义。在本研究中，我们分别在丝结扎组、骨缺损组和骨缺损/丝结扎组中建立了牙周炎大鼠模型。结扎组牙周炎症明显，牙槽骨吸收轻微，而骨缺损组手术创伤不足以持续恶化骨缺损区域。骨缺损/结扎组具有显着和稳定的牙周炎症，与人类牙周炎的病理模式相似。此大鼠模型是第一个可靠、稳定、可重现类似于人类牙周炎的病理过程的模型，优于以前方法。第9-12天是该模型再现具有垂直骨吸收的严重牙周炎综合征的最佳时间。



参考文献：Gao J, Cai S, Wang Z, et al. The optimization of ligature/bone defect-induced periodontitis model in rats [published online ahead of print, 2022 Jun 3]. Odontology. 2022;10.1007/s10266-022-00715-7. doi:10.1007/s10266-022-00715-7

10、辐射诱发的小鼠颞下颌关节损伤模型


微型光束系统、图像引导定位系统和剂量规划系统的小动物辐射研究平台 (SARRP) 用于开发和评估辐射诱发的颞下颌关节损伤小鼠模型。使用SARR对成年雄性C57BL/6小鼠和C3H小鼠的左颌椎间盘进行图像引导照射。总辐射剂量为75 Gy。实验1(Scoping study)：C57BL/6小鼠试验组和对照组小鼠分别于照射后1、3、6、9、12、15、18周处死，C3H试验组和对照组小鼠处死在照射后 1、3、6、9 和 12 周。实验2(全面验证研究)：C57BL/6小鼠试验组和对照组小鼠分别在照射后1、3和6周处死。采用苏木精伊红(H&E)和Masson染色对各组颞下颌骨骨骼肌进行组织病理学分析；通过H&E染色检查颞下颌骨。SARRP将额定剂量输送到C57BL/6和C3H小鼠的颞下颌关节。试验组C3H和C57BL/6小鼠在不同时间点出现不同程度的骨细胞坏死和骨质疏松。H&E染色结果表明骨骼肌组织在3周和6周时间点显示出轻微的纤维化。我们建立了C57BL/6小鼠颞下颌关节的辐射损伤模型，类比人类的生理和组织学变化。