基于膝骨关节炎中西医临床病症特点的动物模型分析

桂苗 黄泽灵 施珊妮 何俊君 洪振强

【摘 要】 膝骨关节炎发病机制复杂，发病率逐渐升高，防治形势严峻，目前关于膝骨关节炎的治疗存在两大难题：难治且复发和不可逆损伤，严重危害患者的生活质量。基于膝骨关节炎中西医临床病症特点，依据临床诊断标准，分析归纳现有膝骨关节炎各个动物模型的特征、造模方法、优缺点和中西医诊断标准，对吻合程度进行探讨分析，明确模型的优缺点和研究前景。总结发现膝骨关节炎造模方法多样，但与人类致病因素相似的较少，现有造模方式不能完全体现疾病发生、发展的机制。本研究为探索更符合膝骨关节炎中西医临床病症特点的动物模型，促进疾病机制和药物选择的研究提供思路，以期提升临床防治膝骨关节炎的治疗水平。

【关键词】 膝骨关节炎;动物模型;临床病症;诊断标准

膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是一种退行性变的全关节疾病，关节的退行性变可导致骨与关节的破坏，甚至引发膝关节内、外翻畸形与不可逆性功能丧失，致残率达到53%[1-2]。KOA属中医学“鹤膝风”“痹证”等范畴，临床分型主要为肾虚髓亏型、阳虚寒凝型、瘀血阻滞型。治疗方法多样，包括中医辨证分型治疗和西医治疗。随着现代研究的深入，目前对于KOA的治疗仍存在两大难题：一是KOA的“难治且复发性”问题，久治不愈且易复发[3];二是“不可逆性—关节软骨损伤”问题，关节功能的不可逆性损伤，尚缺乏有效干预手段[4]。因此，本文以KOA中西医临床病症特点为依据，对现有的动物模型进行分析归纳，促进对KOA的认识，为今后KOA的实验研究及其临床药物筛选提供参考。

1 KOA发病机制

1.1 西医学发病机制 KOA患者出现膝关节疼痛、肿胀甚至畸形，多因膝关节表面和边缘继发性骨质增生，膝关节软骨破坏和损伤，半月板病变甚至挤压，并伴有滑膜炎症，引起水肿和疼痛[5-7]。現代研究表明，KOA病理变化主要为炎性因子表达升高、软骨细胞增殖减弱、软骨细胞凋亡加快、透明质酸分泌减少、影响细胞外基质的合成与降解、局部血流量减少、骨内压升高等[8-12]，多种因素共同作用导致KOA发生、发展，但具体发病机制尚未完全明晰。

1.2 中医学病因病机 中医学并无KOA这一病名，本病属“骨痹”“历节病”“膝肿痛”“鹤膝风”等范畴。骨痹最早在《黄帝内经》中被正式提出，曰：“病在骨，骨重不可举，骨髓酸痛，寒气至，名曰骨痹。”近代部分医家认为，骨痹病机多为素体正虚，外感邪气痹阻肢体经络、关节，不通则痛，本虚标实、本痿标痹[13]。《黄帝内经》曰：“血气皆少，感于寒湿，则善痹骨痛。”“风寒湿三气杂至，合而为痹也。”“虚邪之中人也……其入深，内搏于骨，则为骨痹。”其中肝肾亏虚、气血虚弱为骨痹内因，外感风、寒、湿邪侵袭筋骨，痹阻经络、气血凝滞共同导致骨痹的发生、发展[14]。

2 KOA诊断标准

2.1 西医诊断标准 西医诊断KOA常根据临床症状和影像学结果，其中影像学结果是诊断KOA的金标准。KOA致病原因与膝关节功能运动和负重有很大相关性。患者常出现膝关节疼痛、肿胀、僵硬、活动方式改变，甚至关节畸形，其中膝关节反复疼痛是临床可疑KOA的要点。膝关节X线片是临床首选的最简单、有价值的影像学检查。KOA西医诊断依据美国风湿病学会修订标准[15]和《膝骨关节炎中西医结合诊疗指南》[16]，具体标准：①近1个月内反复膝关节疼痛;②年龄≥50岁;③晨僵≤30 min;④活动时有骨摩擦音（感）;⑤X线片（站立位或负重位）示关节间隙变窄、软骨下骨硬化和（或）囊性变、关节缘骨赘形成。符合①和②③④⑤中任意2条即可诊断。KOA临床分期依据《膝骨关节炎阶梯治疗专家共识》（2018版）[17]。

2.2 中医诊断标准 依据《中医内科病证诊断疗效标准》[18]中骨痹的诊断和《膝骨关节炎中医诊疗指南（2020版）》[19]，中医临床诊断KOA表现的共同主症为：①膝关节反复疼痛，随气候改变加重;②活动受限，小于半小时晨僵和黏着感，膝部屈伸不利;③膝关节肿胀，出现关节弹响声或摩擦声;④病程缓慢，患者以中老年多见;⑤发病后期肌肉萎缩，甚至出现关节畸形;⑥X线片检查示关节面不规则，关节间隙变窄，软骨下骨硬化，骨赘形成。中医证型症状及常用方药，见表1。

3 KOA动物模型分析和研究现状

3.1 动物模型的选择 KOA的实验动物主要有大鼠、小鼠、豚鼠、兔、狗、羊等，分析KOA动物模型实验研究发现，最常使用的实验动物是大鼠、小鼠和兔。造模方法多样，可分为自发型和诱发型[23]。自发型模型造模时间相对较长，存在较大局限性。诱发型模型与人类KOA发生机制存在一定差异，且诱发手术型模型容易损伤膝关节的结构，造成创伤、出血、炎症，因此，多用于中晚期KOA的研究。诱发的非手术型较手术型更接近人KOA病理过程，可适用于KOA早期的药物研究。选择KOA动物模型时，应考虑KOA模型的特点、不同动物的特征、造模方法的机制、研究目的和内容等综合考量，选择最适合研究内容的动物和实验方法[24]。

3.2 动物模型与临床吻合点分析 KOA是由多种原因导致的膝关节软骨变性、软骨下骨硬化和骨赘形成的慢性退行性疾病。因此，造模方法主要有药物造模、手术造模、基因技术、外界刺激等[25-49]，具体临床特点与吻合点见表2。

3.3 KOA病证结合动物模型 KOA病证结合的动物模型是未来研究的主要趋势。目前，对于科学评价病证结合模型与临床病症的吻合度存在很大难度，需要在中医诊疗标准确定KOA的基础上，增加中医望问切诊的相关内容，引入动物KOA主次症及舌、爪、耳、尾、眼、心率等变化，结合病因病机、病证结合等方法共同建立中医病证结合动物模型。通过分析发现，现有模型多为病证分开造模，且中医证型模型数量较少。孙力威等[50-51]通过石膏固定，冷水站立，寒冷环境刺激，低温外界刺激，隔日饮食，造阳虚寒凝KOA模型。郭蕾等[52]通过气候箱诱导寒邪，薄荷油诱导阳虚，石膏固定造膝痹模型，共同作用造成阳虚寒凝动物模型。周丽[53]通过Hulth法建立KOA模型，去势法与腺嘌呤灌胃建立肾阳虚模型。刘振峰等[54]Hulth造模法加去卵巢法建立肾虚模型，肾上腺皮质激素和肾上腺素法造出肾虚血瘀模型。这些造模方法均通过病证分开造模，且缺少标准化量表和评分体系评价模型的各项指标，与临床中医发病机制符合程度仍有待考究。

4 讨 论

KOA是临床常见病，年龄越大，患病风险越高，病情越重，严重影响患者的日常生活。现有假说仅能解释KOA发病的部分机制，根本机制尚缺少科学定论，缺乏特效治疗药物，多根据临床症状与检查结果，采取缓解病情的药物，病情严重者需要手术治疗。分析发现，目前KOA动物模型大多基于西医临床诊疗标准，能与KOA某些阶段的病理、生理现象符合，但不能完全代表人KOA发生、发展过程的本质特点。中医药在KOA中发挥着重要作用，病证结合模型对于中医药防治骨关节炎的实验研究、筛选新药、探索发病机制具有重要的意义。众多研究者将研究重心转移到中医药防治骨关节炎上，但缺乏国内外公认的KOA动物模型建立标准，结果难以服众。本文提出基于KOA中西医临床病症特点的动物模型评价标准，对现有KOA动物模型进行分析探讨，提出完善模型的思路，为防治KOA的进一步研究提供参考。

现有的KOA动物模型多从单一病因病机建立，而KOA的发生、发展具有复杂性，且动物与人类构造存在着一定的差异。当前，基础实验研究与临床应用还有很大差距，完善KOA与其他病证结合模型造模方法迫在眉睫。在KOA中医病因病机的基础上，将现有的单因素动物模型结合起来，利用多因素造模方法模拟临床患者的发病因素，基于KOA中西医临床诊疗特点，建立与动物模型相适应的指标评价体系（例如行为学体系、生化指标体系、病理及其他指标体系），不仅体现西医诊疗标准，更要体现中医证候模型特色如四诊信息中形体、步态、呼吸、大小便、体质量、毛发、饮食、睡眠、精神状态、心率等，建立标准化量表和评分体系评价模型的各项指标，是接下来的研究热点，也是研究的难点和重点。

作为与临床吻合度較高的动物模型，不仅要有西医致病因素，还要体现中医证候。深入研究KOA发生、发展的过程机制，需要建立公认的动物模型用于基础研究中。在目前诸多动物模型的构建中，没有最优的标准，只有最契合实验研究内容与目的的造模方式，让实验结果真实有效，其中重要环节是选择适合于研究内容的动物模型。在已有动物模型的基础上，结合KOA中医临床辨证论治的特点，建立符合临床标准化的中医病证结合模型方法是目前研究防治KOA模型的发展方向。

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收稿日期：2022-02-16;修回日期：2022-04-05