股骨头坏死模型构建服务简介

1. 模型模拟疾病介绍

股骨头坏死（Osteonecrosis of the Femoral Head, ONFH）是一种由局部血供中断或骨细胞代谢障碍导致的难治性骨疾病，其特征是股骨头内骨细胞与骨髓成分进行性死亡，最终引发软骨下骨塌陷和继发性骨关节炎[1]。其发病机制复杂，主要与创伤（如股骨颈骨折）、糖皮质激素长期使用、酒精滥用及血管内凝血异常（如抗磷脂抗体综合征）等因素相关，这些诱因通过缺血、脂代谢紊乱或血管内皮损伤等途径导致骨内微循环障碍[2]。全球患病率约为0.01%-0.03%，中青年（30-50岁）为高发人群，其中非创伤性ONFH患者约50%为双侧发病[3]。典型临床症状包括髋关节疼痛、活动受限及跛行，晚期患者需接受关节置换手术。

既往研究显示，ONFH的病理进展与骨修复失衡密切相关，表现为破骨细胞活性增强（如RANKL/OPG比例失调[4]）及成骨分化抑制（如BMP-2/Smad通路下调[5]）。通过构建激素诱导（如甲强龙联合脂多糖）、缺血性（如结扎旋股内侧动脉）或机械性（如液氮冷冻）股骨头坏死动物模型，可模拟人类ONFH的骨小梁断裂和软骨下塌陷过程。此类模型已广泛应用于探究骨坏死分子机制（如缺氧诱导因子HIF-1α的作用[6]）、评估促血管再生疗法（如干细胞移植[7]）及抗骨吸收药物（如双膦酸盐[8]）的疗效验证。

相关疾病: 急性化脓性胆管炎(Acute Suppurative Cholangitis);骨质疏松症(Osteoporosis); 骨关节炎(Osteoarthritis (OA)); 类风湿性关节炎(Rheumatoid Arthritis (RA)); 系统性红斑狼疮(Systemic Lupus Erythematosus (SLE)); 镰刀型细胞贫血症(Sickle Cell Disease (SCD)); 糖尿病性骨(Diabetic Osteopathy)

2. 模型概述

l 普通浏览介绍：

如耀生物基于激素诱导（Glucocorticoid Induction）和缺血性手术建模（Ischemic Surgery）两大核心技术，精准构建股骨头坏死（Osteonecrosis of the Femoral Head, ONFH）动物模型，高度模拟人类骨细胞坏死、微循环障碍及软骨下塌陷的病理特征。该模型可广泛应用于骨坏死机制研究、促血管再生药物开发及骨修复材料评估，为骨科疾病研究提供高效临床前实验平台。

l 专业模型介绍：

如耀生物采用糖皮质激素诱导法和缺血性手术建模两大核心技术构建股骨头坏死动物模型。在糖皮质激素诱导模型中，通过腹腔注射甲强龙（40mg/kg）联合脂多糖（20μg/kg）连续处理14天，成功诱导大鼠股骨头内骨细胞凋亡及微血管栓塞，成模率达75-90%。缺血性手术模型则通过手术结扎大鼠旋股内侧动脉，48小时内即可观察到骨组织缺血性坏死，2周后出现典型软骨下骨塌陷，成模率超过80%。

   该模型系统完整重现了临床ONFH的核心病理特征。组织学检测显示空骨陷窝率超过25%，Micro-CT证实骨小梁体积分数下降30%以上。分子水平检测发现HIF-1α和VEGF表达显著下调，同时破骨标志物RANKL/TRAP上调2-3倍，成骨相关基因BMP-2/Runx2抑制50%以上。功能学表现方面，步态分析显示患肢负重比下降40%，完全模拟了临床疼痛及功能障碍表型。

   在标准化模型构建过程中，我们严格规范手术操作流程，确保在显微外科条件下完成精确的血管结扎。术后管理方面，激素诱导组需每周监测血糖血脂代谢指标，缺血组术后48小时内给予布洛芬（5mg/kg）镇痛。质量控制通过Micro-CT空骨陷窝率和步态异常双重验证，确保实验数据的可靠性和可重复性。

该模型系统为ONFH研究提供全面支持，适用于探究缺血修复失衡机制、评估血管再生疗法（如骨髓间充质干细胞移植）及抗骨吸收药物（如双膦酸盐）的疗效。同时，该模型也是开发靶向治疗策略（如HIF-1α激活剂、VEGF缓释支架）的理想平台，为基础研究和临床转化提供强有力的工具。

l服务亮点/较同行的特长：

1.高临床相关性建模：严格模拟人类ONFH病理进程，提供经组织学、影像学及功能学多重验证的可靠模型。

2.标准化质控体系：从手术操作到术后管理全程标准化，确保实验数据可重复性，支持药物与器械的精准评估。

3. 典型应用(Use Cases)

1. 促血管再生药物筛选：如：皮下注射VEGF缓释制剂（50 μg/kg）在激素诱导模型中4周使Micro-CT血管密度提升60%，空骨陷窝率由35%降至18%（详见参考[9]）

2. 抗骨吸收药物疗效评价：如：口服阿仑膦酸钠（2 mg/kg）在缺血模型中6周使骨小梁体积分数（BV/TV）由22%提升至38%，TRAP+破骨细胞减少45%（详见参考[10]）

3. 干细胞治疗机制研究：如：股骨头内注射骨髓间充质干细胞（1×10^6个）在激素模型中8周使BMP-2表达恢复至正常水平80%，软骨下骨塌陷率由70%降至25%（详见参考[11]）

4. 骨修复材料测试：如：植入多孔羟基磷灰石支架后，缺血模型12周时新生骨面积占比达65%，力学强度恢复至健侧75%（详见参考[12]）

5. 疼痛干预研究：如：腹腔注射塞来昔布（10 mg/kg）在缺血模型中3天内步态负重比由45%升至68%，痛觉评分下降40%（详见参考[13]）

6. 缺血再灌注损伤研究：如：旋股动脉临时阻断（2 h）再通后，模型24 h内HIF-1α表达峰值达对照组的5倍，伴随骨细胞凋亡率上升至50%（详见参考[14]）

7. 生物标志物动态监测：如：血清CTX-I水平在激素模型第14天较基线升高3倍（1200 pg/mL），与Micro-CT骨丢失程度显著相关（r=0.79）（详见参考[15]）

4. 工作流程速览

模型构建阶段

l动物准备：C57BL/6小鼠（8-10周龄，雄性，SPF级）或SD大鼠（250-300 g，SPF级）

分组：空白对照组、假手术组（仅开腹）、胆道感染组、治疗干预组（如抗生素/药物组）

术前处理：禁食12小时（自由饮水）。麻醉前30分钟皮下注射生理盐水（10 mL/kg）预防脱水。术前24小时口服抗生素（如诺氟沙星，5 mg/kg）减少肠道菌群干扰

l手术操作：

1.麻醉与消毒：腹腔注射戊巴比妥钠（50 mg/kg）或异氟烷吸入麻醉（维持浓度1.5-2%）；腹部剃毛，碘伏+75%酒精交替消毒3次，铺无菌手术巾

2.开腹与胆管暴露：沿腹中线切口（小鼠1.5 cm，大鼠3 cm）；用棉签轻柔拨开肠管，暴露肝门部及胆总管（Common Bile Duct, CBD）

3.胆道感染诱导：结扎CBD远端（6-0丝线，距肝门2 mm处）

细菌灌注：用33G显微注射针向CBD近端注入细菌悬液（如E. coli ATCC 25922，10^8CFU/mL，小鼠0.1 mL，大鼠0.3 mL）；注射后保留5分钟，确保细菌逆行至肝内胆管

4.关腹与复苏：温生理盐水冲洗腹腔，6-0可吸收缝合线逐层关腹，术后保温（37℃垫板）至苏醒，自由饮水，术后6小时恢复进食

l关键参数

缺血时间：无（单纯感染模型）

细菌选择：临床分离株（如Klebsiella pneumoniae）或标准菌株

成模时间：术后24-48小时出现典型感染症状

药效研究：

l治疗干预

a. 抗生素组：术后6小时开始给药(如头孢曲松50 mg/kg，腹腔注射，每日1次，连续7天)

b. 抗炎组：如TLR4抑制剂TAK-242（3 mg/kg，术后即刻静脉注射）

l监测指标：每日记录：

体重变化、摄食量、活动状态、生存率

胆汁CFU下降率（如抗生素组需下降≥99%）

肝功能恢复（ALT/AST回落至基线1.5倍内）

组织病理改善（炎症评分下降≥50%）

终点检测

工作过程流程图

l模型验证

图1 两组病理组织学结果

doi:10.20256/j.cnki.zgdxbl.20250318.004

5. 交付成果(Deliverables)

1）动物基本信息与建模数据

(1) 品系/周龄：C57BL/6小鼠（8-10周龄）或SD大鼠（12周龄）

(2) 体重曲线：术前至终点的体重变化（折线图，标注手术/干预时间点）

(3) 成模率：基于空骨陷窝率(>25%)+Micro-CT骨小梁断裂（BV/TV下降≥30%）的成模判定

(4) 体积原始数据：股骨头体积（Micro-CT三维重建，mm³）、骨密度（HU值）

2）组织病理学图像与定量分析

(1) H&E染色切片：全视野高清图像（标注软骨下骨塌陷、空骨陷窝、骨髓脂肪化区域）；病理注释：坏死面积占比（%）、骨小梁连续性评分（0-3级）

(2) Masson染色切片：胶原沉积面积定量（ImageJ分析，%）

3) 分子与生化检测数据

(1) 免疫组化图像：成骨/破骨标志物（BMP-2、Runx2、TRAP）；血管/炎症标志物（CD31、HIF-1α、IL-6、TNF-α）

(2) 定量热图：阳性细胞密度（个/mm²）或表达强度（IOD值）

(3) Micro-CT原始数据：三维重建图像（冠状/矢状位，标注塌陷区域）；骨参数表格（BV/TV、Tb.Th、Tb.Sp、Conn.D）

4) 功能学与血清检测

(1) 步态分析报告：患肢负重比（%）、步幅变化（术前vs术后）

(2) 血清ELISA数据：骨代谢标志物（CTX-I、PINP）、炎症因子（IL-6、TNF-α）浓度（pg/mL）

5）完整项目总结报(PDF) :

(1) 方法：建模步骤（激素/缺血方案）、质控标准

(2) 结果：关键图表（病理图像、Micro-CT参数、分子表达热图）、统计学分析（组间对比p值，t检验/ANOVA）

(3) 原始数据包：所有检测的Excel表格（含个体动物数据）、仪器原始文件（Micro-CT DICOM、流式FCS、WB胶片扫描图）参考文献：建模方法引用（如《JBJS》指南）

6.时间线和价格(Timeline & Pricing)

30-40天，价格面议

7.快速下单 (Get Started)

扫码填写需求表，或直接联系我们：技术顾问：13780009482 | bioslu@163.com （此文档仅作宣传，详细技术协议与质控指标可按需定制）

参考文献：

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[3] Moya-Angeler J, Gianakos AL, Villa JC, et al. Current concepts on osteonecrosis of the femoral head. World J Orthop. 2015;6(8):590-601.

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[15] Wang P, et al. Serum CTX-I as a predictive biomarker for early bone loss in glucocorticoid-induced osteonecrosis. Bone. 2021;153:116161. doi:10.1016/j.bone.2021.116161