前言

據(jù)《中國外科年鑒》統(tǒng)計愕掏，中國每年骨科創(chuàng)傷病例高達2000萬例度秘，其中79.35%需要進行手術(shù)治療。中國每年新增的整體骨科類疾病發(fā)病率居高不下的原因饵撑，除了近年來剑梳，中國慢慢步入老齡化社會，老年人所占人口總量比重的擴大之外滑潘，日常生活中人們諸多不健康的生活及運動習(xí)慣垢乙，都會引發(fā)骨科上的相關(guān)疾病。 

在骨骼疾病的動物實驗研究中语卤，最常用的模式動物包括大鼠追逮、小鼠蓖租、兔等。傳統(tǒng)的動物模型有一系列難以克服的缺點羊壹，如造模用藥周期長、費用高齐婴、工作量大等油猫，研究人員在不斷尋找新的動物模型來克服以上缺點。近年來柠偶，模式動物-斑馬(zebrafish) 逐漸進入了我們的視野情妖。斑馬魚上世紀(jì) 80 年代~90 年代初被確立為一種新的模式動物。經(jīng)過近 30 年的發(fā)展诱担，斑馬魚已成為一種常用的模式生物毡证，也是目前被認(rèn)為可用于提升科研效率的最好的動物模型之一。在骨骼疾病研究中蔫仙，斑馬魚以其獨特的結(jié)構(gòu)與生理料睛，提供了一種全新的、高效而靈活的動物模型摇邦。接下來從斑馬魚在骨相關(guān)疾病研究的優(yōu)勢及應(yīng)用兩方面對其進行介紹恤煞。 

斑馬魚在骨相關(guān)疾病研究的優(yōu)勢 

斑馬魚在骨相關(guān)疾病研究方面具備如下優(yōu)勢：

1、與人類基因施籍、骨骼發(fā)育相似度高居扒。斑馬魚基因序列組合與人類基因相似度達到 87％，即約70％的人類基因至少有一個明顯的斑馬魚直系同源物丑慎。且斑馬魚能夠直接從間充質(zhì)細(xì)胞和軟骨前體育出骨骼喜喂，在解剖學(xué)上類似于哺乳動物骨骼，提供了一種有用的骨骼研究動物模型竿裂。

2玉吁、斑馬魚繁殖快、耗時短铛绰、成本低诈茧、生物安全性好，不易傳染疾病捂掰。通過對比斑馬魚與鼠敢会、兔等哺乳動物在治療骨相關(guān)疾病的藥物毒性發(fā)育中研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚較鼠这嚣、兔具有測試成本低鸥昏、速度快等優(yōu)點，證明脊椎動物斑馬魚已成為高通量藥物篩選的易處理模型生物姐帚。

3吏垮、胚胎發(fā)育迅速、易于觀察。由于斑馬魚能夠體外受精和發(fā)育膳汪，胚胎透明唯蝶，且胚胎發(fā)育過程清晰可見。斑馬魚顱面骨骼的骨化開始于受精后 3d遗嗽，受精約 120h 后斑馬魚各組織粘我、臟器、骨骼均已發(fā)育完全痹换，在顯微鏡下可直接觀察其胚胎發(fā)育情況征字，在第 8 天可使用茜素紅染色通過目視檢查在標(biāo)準(zhǔn)解剖顯微鏡上分析胚胎，拾取不顯示軟骨缺陷的特異性骨突變體娇豫，具有耗時短匙姜，對骨骼發(fā)育畸形易于觀察的優(yōu)勢。

4冯痢、可塑性強氮昧。研究發(fā)現(xiàn)斑馬魚骨模型較鼠、猴骨模型在基因轉(zhuǎn)錄與敲除等方面可塑性強系羞，應(yīng)被視為越來越有價值的骨模型郭计。

總之，斑馬魚骨模型相對傳統(tǒng)的鼠椒振、兔昭伸、猴動物模型具有繁殖快、成本低澎迎、耗時短庐杨、效率高、靈敏度高等優(yōu)勢夹供，被廣泛運用于胚胎發(fā)育灵份、遺傳與基因?qū)W、藥物篩選哮洽、人類疾病模型的研究填渠，目前已有神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)鸟辅、腫瘤及骨相關(guān)疾病系統(tǒng)等人類疾病模型建立氛什，因該生物的骨骼系統(tǒng)發(fā)育迅速，被眾多研究者稱為研究脊椎動物發(fā)育的理想模式匪凉。

斑馬魚模型在骨相關(guān)疾病中的研究

骨發(fā)育方面研究

人類骨骼發(fā)育是由間充質(zhì)干細(xì)胞發(fā)生枪眉，從胚胎早期間充質(zhì)干細(xì)胞骨原基起始。目前再层，骨的發(fā)生方式主要有膜內(nèi)成骨和軟骨成骨兩種方式贸铜，由于斑馬魚與人類骨骼發(fā)育相似度高堡纬，故在骨發(fā)育基因遺傳疾病、骨生長信號通路蒿秦、成骨不全烤镐、脊柱側(cè)彎等方面均有研究。

有研究通過使用 wehTp85c 作為研究鐵缺乏的骨代謝模型棍鳖，發(fā)現(xiàn) wehTp85c 突變幼魚表現(xiàn)出骨形成缺陷职车，同樣得出斑馬魚模型可用于骨骼發(fā)育的基因研究。由于斑馬魚的基因序列組合在許多方面與人類相似鹊杖，骨骼和礦化組織也不例外，故在與人類疾病同源的骨礦化障礙中扛芽，斑馬魚模型可以對遺傳性骨骼疾病調(diào)查的小鼠和組織培養(yǎng)系統(tǒng)形成補充骂蓖。

此外，該幼魚的光學(xué)透明度允許體內(nèi)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的可視化川尖，能夠測試化合物對破骨細(xì)胞的影響登下。斑馬魚由于遺傳資源發(fā)育良好，對脊柱曲率具有天然易感性叮喳，已成為研究特發(fā)性脊柱側(cè)凸（IS）的強大系統(tǒng)被芳，被運用于 IS 的遺傳和生物學(xué)模型的效用研究中，有望進一步投入預(yù)防嚴(yán)重的脊柱側(cè)凸疾病的基礎(chǔ)研究中馍悟。目前畔濒，斑馬魚模型在骨發(fā)育方面的研究應(yīng)用優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)。

骨質(zhì)疏松方面研究

斑馬魚的骨骼具有與人類骨骼相似的性質(zhì)锣咒，這表明它們可以用作研究人類哈弗斯（Haversian）系統(tǒng)的礦化特征以及人類骨骼疾病的模型侵状，并具有研究脊椎動物骨骼正常和病理發(fā)育以及礦化的潛在機制的適用性和優(yōu)勢，尤其在糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松模型研究方面發(fā)展迅速毅整。

對于糖皮質(zhì)激素性骨質(zhì)疏松癥（GIOP）的發(fā)病機制主要有影響鈣穩(wěn)定趣兄，抑制骨形成，影響性激素等悼嫉，其中 Rankl/OPG 通道在發(fā)病機制中影響較大艇潭。To 等研究發(fā)現(xiàn)，在激素誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松模型中由 Rankl 的過度表達誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥戏蔑，并通過體內(nèi)成像方法證實了 Rankl 在硬骨魚中的破骨細(xì)胞發(fā)生中的保守作用蹋凝。通過運用地塞米松使斑馬魚頭骨骼礦化量和骨密度顯著降低，成功誘導(dǎo)斑馬魚產(chǎn)生骨質(zhì)疏松辛臊，建立起糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松模型仙粱，解決了 GIOP 的傳統(tǒng)動物造模既緩慢又昂貴的問題。黃覓等將淫羊藿苷單體混合物對潑尼松龍誘導(dǎo)的 GIOP 斑馬魚模型進行干預(yù)彻舰，采用茜素紅染色對斑馬魚幼魚頭骨發(fā)育積分評價發(fā)現(xiàn)伐割，淫羊藿苷能有效促進斑馬魚顱骨礦化和防止?jié)娔崴升堈T導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥候味，類似的研究同樣表明中藥丹參酮能影響成骨細(xì)胞特異性基因和活性氧（ROS）的表達，從而起到抗 GIOP 的作用隔心。

總而言之白群，斑馬魚模型具有評價周期短、成本低硬霍、藥物篩選活性高等特點帜慢，在中藥藥物活性篩選、中藥抗 GIOP 療效評估等方面具有傳統(tǒng)動物模型不可替代的優(yōu)勢唯卖。

骨腫瘤方面研究

基于斑馬魚與人類癌癥之間高度的遺傳相似性粱玲，提出了斑馬魚作為允許調(diào)查多種候選基因缺陷的快速模型系統(tǒng)，并可作為骨相關(guān)癌癥研究的綜合模式拜轨，被運用于骨肉瘤抽减、骨髓瘤、脊索瘤等方面橄碾，鑒于研究腫瘤方式的多樣化卵沉，斑馬魚胚胎還可運用于新藥物遞送器和免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)劑的組合來篩選藥物方案。

Mohseny等通過用斑馬魚胚胎在體內(nèi)外建立多個骨肉瘤模型法牲，證實該生物具有研究的實用性和新穎性史汗。Roccaro 等通過觀察斑馬魚衍生的 CD41-HSCs歸巢到與 MM 細(xì)胞相同的區(qū)域，表明斑馬魚可用于研究造血細(xì)胞的人類骨髓瘤細(xì)胞的歸巢模型拒垃。而Burger 等通過建立脊索瘤的斑馬魚模型發(fā)現(xiàn)停撞，mTORC1 抑制劑雷帕霉素可延遲斑馬魚模型中的腫瘤發(fā)生并提高存活率，從而推測 RASV12 驅(qū)動的斑馬魚模型可以使?jié)撛诘闹委焺└咄亢Y選并有助于治療該病悼瓮。綜上可見怜森，斑馬魚模型在骨腫瘤方面的優(yōu)勢已逐漸顯現(xiàn)，值得臨床進一步深入研究谤牡。

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis,OA）方面研究

斑馬魚在 OA 模型方面研究在國內(nèi)尚屬新興領(lǐng)域副硅，國外已有報道。由于 OA 軟骨發(fā)生的某些變化概括了軟骨內(nèi)骨化的發(fā)展過程翅萤，而斑馬魚是經(jīng)過遺傳研究和發(fā)育生物學(xué)驗證的模型恐疲，越來越多的證據(jù)表明 OA 具有很強的遺傳成分，該模型在 OA 中的運用或?qū)⒂兄陉U明該病的發(fā)病機制套么。

Mitchell 等發(fā)現(xiàn)斑馬魚幼魚中六種 OA 易感基因的表達模式培己，并在不同的成熟階段產(chǎn)生了兩條標(biāo)記軟骨細(xì)胞的新轉(zhuǎn)基因品系，繼而明確了該模型在 OA 中發(fā)揮作用的基因效用胚泌，進一步證實該模型的基因高通量篩優(yōu)勢省咨。相似的研究通過分析 OA 斑馬魚模型之間的年齡，并評估其胸鰭關(guān)節(jié)以發(fā)現(xiàn) OA 的跡象玷室，通過番紅染色零蓉，發(fā)現(xiàn)較老的斑馬魚始終顯現(xiàn) OA 的常見癥狀（包括骨骼軟骨笤受、軟骨鈣化、軟骨細(xì)胞增殖敌蜂、蛋白聚糖染色增加等）箩兽，得出類似于曼金評分的得分方法評估斑馬魚 OA 的嚴(yán)重程度，證實該模型的胸鰭章喉、肩鰭可用于肩胛關(guān)節(jié) OA 的研究汗贫。此外，還發(fā)現(xiàn)該模型表達出幾種 OA 新的生物標(biāo)志物（Tgf-β1秸脱，Mmp13落包，Ddr2 和 Htra-1）。由此推測摊唇，該模型可作為研究 OA 的模型生物體妥色，并將有助于該模型的技術(shù)推廣，通過斑馬魚 OA 模型的建立和推廣或?qū)⒂兄谥委?OA 的藥物研究或前瞻性的遺傳篩選遏片，為臨床治療該病提供指導(dǎo)。

以上研究皆表明撮竿，可以利用斑馬魚作為一種人類骨關(guān)節(jié)病理學(xué)研究的動物模型吮便，并證實斑馬魚可作為研究人類病因復(fù)雜骨疾病的理想模型。

其他骨相關(guān)疾病方面研究 

斑馬魚還可運用于佩吉特氏骨病幢踏、骨再生髓需、布魯克綜合征 （BS）、脊髓性肌萎縮（SMA）等骨相關(guān)疾病的研究房蝉。Silva 等通過斑馬魚模型研究 SQSTM1 基因在佩吉特氏骨擦糯摇（PDB）和骨骼發(fā)育中的生物學(xué)起重要作用。

此外搭幻，以尾鰭為代表的成年斑馬魚部分組織在截肢或受傷后擁有再生的能力咧擂。尾鰭由基底部骨骼、放射狀鱗質(zhì)鰭條(骨組織) 檀蹋、軟組織和血管組成松申。放射狀鱗質(zhì)鰭條不含細(xì)胞，為膜內(nèi)骨化俯逾，可實現(xiàn)完全再生贸桶，因此被用于研究成熟骨組織的修復(fù)和再生能力。且斑馬魚尾鰭透明度高桌肴，有利于活體染色和放射學(xué)觀察皇筛，為研究帶來了便利條件，目前已有多種轉(zhuǎn)基因品系用于骨再生與修復(fù)坠七。

結(jié)語

斑馬魚以其獨特的結(jié)構(gòu)與生理水醋，為骨骼疾病的研究提供了一種全新的旗笔、高效而靈活的動物模型，經(jīng)過數(shù)十年的不斷研究离例，在分子换团、基因水平均得到了長足的進展，越來越成為人類骨骼疾病基因分析與臨床治療宫蛆、藥物開發(fā)研究方面的重要工具艘包。在中醫(yī)藥研究中，結(jié)合傳統(tǒng)中醫(yī)理論耀盗，斑馬魚將成為一種快速想虎、高通量篩選中藥的一個重要模型，為全面開展藥效學(xué)叛拷、毒理學(xué)及藥物代謝學(xué)等全方面多角度的研究打下基礎(chǔ)舌厨。

以上部分內(nèi)容參考自《風(fēng)濕病與關(guān)節(jié)炎》雜志發(fā)表的黃桂才、黃維琛忿薇、郭禮躍裙椭、梁江、盧云題為”斑馬魚在骨相關(guān)疾病中的研究進展”的論文署浩。