雄性衰老加速小鼠8 (SAMP8)作为自发性骨关节炎模型

背景

自发性骨关节炎(OA)的动物模型稀疏且特征不明确。本研究的目的是研究衰老加速小鼠8 (SAMP8)中与oa相关的变化及其机制，SAMP8表现出加速衰老的表型。

方法

以6 ~ 33周龄的雄性SAMP8和SAMR1 (SAMR1)小鼠作为对照，采用关节组织(软骨、半月板、滑膜和软骨下骨)的组织学分级系统和CT扫描扫描(CT扫描)对其膝关节进行评估。采用实时荧光定量PCR技术分析关节软骨基因表达模式。免疫组化检测oa相关因子、衰老标志物和细胞凋亡。

结果

从14周龄开始，SAMP8表现出轻微的oa样变化，如蛋白多糖丢失和软骨纤维性颤动。从18到33周龄，SAMP8进展为部分或全层缺损，胫骨内侧软骨下骨暴露，并表现为滑膜炎。组织学评分显示，从14周[中位数(四分位数范围):SAMR1: 0.89 (0.56-1.81) vs SAMP8: 1.78(1.35-4.62)]到33周[SAMR1: 1.67 (1.61-1.04) vs SAMP8: 13.03 (12.26-13.57)]， SAMP8的OA明显比SAMR1更严重。胫骨内侧软骨下骨硬化症、股骨干骺端骨密度(BMD)丢失和半月板退变发生的时间远早于SAMP8在14周龄时发生的软骨退变。

结论

SAMP8是一种自发性OA模型，有助于研究原发性OA的发病机制和评估治疗干预措施。

骨关节炎(OA)是最常见的关节疾病，以关节疼痛和关节功能下降为特征，由各种危险因素引起，如衰老、创伤性损伤和肥胖。疾病过程与所有关节组织的改变有关，包括软骨、软骨下骨、小梁骨、滑膜、半月板和韧带[1］．年龄对骨性关节炎影响的中介机制尚未完全阐明。因此，目前还没有预防或治疗骨性关节炎的药理学方法。尽管大多数体内骨性关节炎研究使用的是通过损伤的次生骨性关节炎模型，如内侧半月板失稳伴韧带横断[2]，衰老是最重要的OA风险因素之一[1］．这些模型对研究创伤后骨性关节炎是有用的，但可能不是研究自发性衰老相关骨性关节炎的机制和治疗的有效方法。因此，了解OA发病机制需要有自发性OA样变化的动物模型，这些动物模型在生物化学和组织学上与人类OA相似。

小鼠自发性骨关节炎的发展比诱导性骨关节炎模型要慢得多。在C57BL/6 J易患oa的小鼠中，oa样变化只有在12-18个月时才能检测到[3.，4，5，6］．迄今为止，STR/ort小鼠已被建立为小鼠原发性或自发性骨关节炎的唯一模型[7，8］．这些小鼠在大约15个月后出现严重病变，大多数动物都是如此[8］．衰老加速小鼠(SAM)来源于AKR/J育种群体，许多SAM易感(SAMP)和SAM抗感(SAMR)小鼠的亚系是通过选择性育种开发的[9，10］．SAMP具有快速衰老和缩短寿命的特点，具有相对的株特异性表型。在这些毒株中，SAMP8表现出与年龄相关的疾病，如神经退行性疾病，包括与年龄相关的记忆和学习能力恶化，以及肌肉减少症[10，11］．然而，尽管我们的其他研究小组报告了包括SAMP8软骨下骨硬化在内的oa样变化[12，13]，关于OA的时间发展、OA的机制和SAMP8用于临床前药物试验的适用性的细节尚未被研究。

本研究的目的是检查SAMP8中表现出加速衰老表型的osa相关变化和机制。

Senescence-accelerated老鼠(SAM)

SAMP8和SAMR1来自日本SLC (Shizuoka, Japan)，本研究仅使用雄性小鼠，因为日本市场上只有雄性小鼠。从供应商处共获得了115个SAMR1和115个SAMP8。在衰老研究中，SAMR1和SAMP8分别对90只小鼠进行了组织病理学评估(SAMR1n= 10;SAMP8n= 6、9、11、14、18、28、33周龄10只;SAMR1n= 20;SAMP8n= 23周龄20只)。此外，SAMR1和SAMP8在4周龄时(n=每株15株)用于体外研究。所有小鼠分3 ~ 5组/笼(S 143mm × 293 mm × H148mm)，放置无菌β -芯片垫层，保持在23±1°C, 12 h明暗循环，酸化水和完全的自由食用商业颗粒食品。所有动物实验均按照广岛大学动物护理和使用委员会批准的方案进行。

组织病理学评估

将每只小鼠的膝关节、髋关节和踝关节完整地包入石蜡中，在4℃下用4%多聚甲醛磷酸盐缓冲溶液(PBS)固定48小时，在室温下K-CX (FALMA，日本)脱钙6小时。石蜡包埋膝关节经股骨前、后关节中心负重区冠状面4.5 μm切片。在矢状面对髋关节和踝关节进行切片。每个关节的三个不同部位分别用Safranin O (MUTO PURE CHEMICALS, Tokyo, Japan)和Fast Green (Sigma-Aldrich, USA)染色。对每个切片进行组织学评估，并使用三个不同切片的平均得分进行统计分析。三位不同的研究人员在进行所有评分时都是盲目的。在这项研究中，我们对关节软骨、半月板、软骨下骨和滑膜分别采用了不同的评分系统。关节软骨损伤(每个膝关节截面最多24分;股骨/胫骨内侧和外侧软骨每象限6分)采用OARSI评分系统进行评估[14］．判断OA严重程度的标准由四个象限所能达到的最高分来决定(轻度OA: 0.5;中度OA: 1 - 3;重度骨性关节炎:4 - 6)。软骨下骨改变、半月板退化和滑膜炎的严重程度根据之前描述的组织病理学评分系统进行评估[13，15，16使用左膝关节。

微计算机断层扫描(CT)分析

在4、6、9和23周龄时从SAMR1和SAMP8中采集小鼠下肢，在4%多聚甲醛磷酸盐缓冲溶液(PBS)中固定4℃48 h后，置于70%乙醇中保存。如前所述，用CT对胫骨骨骺和股骨远端干骺端进行了分析[13］．

血清细胞因子分析

小鼠血清从腹腔腔静脉采集SAMR1 (n= 4)和SAMP8 (n= 4)在9周大的时候。采用Milliplex MAP技术测定血清中IL-6含量。获得多重检测试剂盒(MILLIPLEX, Merk Millipore, USA)，按照制造商说明进行检测。

免疫组织化学分析

用抗原检索试剂(免疫活性;Matsunami Glass Ind, Osaka, Japan)在60°C下孵育16 h，然后用10%正常马血清阻断30min。然后用抗p16免疫染色切片^INK4a抗体(abcam ab54210;0.1µg/mL)，抗adamts -5抗体(GeneTex, GTX100332, 10µg/mL)，抗mmp13抗体(Thermo Fisher Scientific, ma5 - 14328, 20µg/mL)稀释在Can Get Signal免疫染色液(TOYOBO, Tokyo, Japan)中，使用vecastain ABC-AP碱性磷酸酶试剂盒和AP底物试剂盒(Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA)，根据制造商说明。X型胶原染色，载玻片用抗原检索试剂(Proteinase K, Dako, CA, USA)在室温下预处理10 min，阻断血清30 min。然后用PBS稀释的X型胶原抗体(DSHB, X- ac9, 5µg/mL)免疫染色，使用vetastain Elite ABC-HRP试剂盒和DAB底物试剂盒。阴性对照采用小鼠IgG1 kappa(赛默费雪科学，14-4714-82)、小鼠IgG2b kappa(14-4731-82)和兔IgG(14-4616-82)作为同型对照抗体(图S5)．

TUNEL染色

根据制造商的说明，使用用于程序性细胞死亡检测的原位检测试剂盒(MEBSTAIN凋亡TUNEL kit direct: MBL, USA)完成TUNEL染色。细胞核用4 '，6-二胺基-2-苯基吲哚(DAPI)染色。

小鼠关节软骨的分离和小鼠关节软骨细胞的培养

从4周龄小鼠膝关节中分离关节软骨组织，在显微镜下进行基因表达分析。软骨细胞分离时，在4周龄时从SAMR1和SAMP8股骨头上切除软骨，用3.5 mg/ml 2型胶原酶(Worthington, Lakewood, NJ, USA)在Dulbecco 's modified Eagle’s培养基(DMEM)中消化(FUJIFILM Wako, Japan)， 37°C 1.5 h。将原代软骨细胞接种于含有10%胎牛血清和1%青霉素/链霉素的DMEM 12孔板上，培养7-10天。然后，使用添加或不添加IL-1β (1 ng/ml, 24 h)的软骨细胞(传代1)进行实验。

定量实时聚合酶链反应

使用Isogen试剂(Nippon gene, Tokyo, Japan)和RNA纯化试剂盒(Direct-zol RNA microprep, Zymo Research, California, USA)从关节软骨组织和软骨细胞中提取总RNA。根据制造商的协议，使用逆转录系统(iScript supermix, BioRad, California, USA)合成互补DNA (cDNA)。用TaqMan基因表达测定探针进行定量聚合酶链反应(PCR)(表S7(赛默飞世尔科学公司)。Gapdh作为内部控制，对样本差异进行归一化处理。使用ΔΔCt值计算相对表达式，结果表示为2^−ΔΔCt．

软骨外植体糖胺聚糖释放量的测定

取4周龄SAMR1和SAMP8小鼠股骨头软骨(股骨头帽)称重。如前所述，使用Blyscan糖胺聚糖测定试剂盒(Biocolor, UK)测定释放到条件培养基中的糖胺聚糖量[17］．经股帽重量归一化后，数据表示为与进入培养基的糖胺聚糖量的倍数差异，对照组SAMR1菌株的平均值设为1。

统计分析

在一项初步研究中，我们比较了SAMR1组和23周大的OARSI评分(n= 5)和SAMP8组(n= 5)检验样本量，用G*幂(版本3.1.9.2)进行幂分析，结果显示效应量为2.5 (SAMR1: 1.62±0.12,SAMP8: 7.54±3.32)。利用这个效应量，我们计算了样本量(0.8的幂和0.05的显著性水平)，发现每组至少需要6只动物。为了考虑到潜在的退出和增加动力，每组的动物数量增加到10只(只有23周大的老鼠n=每组20人)。因此，我们对SAMR1和SAMP8的评估如下SAMR1n= 10;SAMP8n在6、9、11、14、18、28和33周龄时= 10。对于23周的时间点，我们为每个菌株分配20只小鼠，以建立OA评估的合理点，因为SAMP8在所有关节组织(软骨、软骨下骨、半月板和滑膜)中可靠地表现出OA样的病理变化。实际测量值数据以平均值±标准差(S.D)表示。使用Welch’s方法比较平均值t测试。的p-值使用Holm-Sidak方法进行多次比较(GraphPad Prism9)。体重资料采用双向析因方差分析。比较SAMR1与SAMP8在Mann-Whitney老化分析中的评分数据U在每个时间点进行测试。用Wilcoxon符号秩检验在每个时间点对SAMP8小鼠的左右膝进行比较。的p-值使用霍尔姆的方法进行多重比较校正(Excel的贝尔曲线，版本3.23)。采用Kendall 's tau-b偏相关系数检验OARSI、半月板、滑膜和软骨下骨评分数据之间的相关性。差异被认为有统计学意义^＃=P< 0.05和^{# #}=P< 0.01。

膝关节组织随老化的病理变化

SAMP8和SAMR1在4周龄时的整体外观无差异。然而，SAMP8的体重从6周龄开始明显低于SAMR1(图1)。1A, B)。在4周龄时的SAMP8中，既没有观察到生长板(增殖区和X型胶原阳性肥厚区)和关节软骨的细胞数量异常，也没有观察到膝关节及其半月板的结构和形状异常(图1)。1氟)。然而，SAMP8在胫骨内侧平台的软骨细胞密度明显高于SAMR1(图1)。1F).这些结果表明SAMP8正常的关节发育、出生后生长和成熟。在这项研究中，没有老鼠在33周龄时死亡。

为了研究SAMP8是否表现出早期发生的oa样软骨变化，从6周龄开始对SAMP8和SAMR1的膝关节进行评估。从6到9周龄，SAMP8和SAMR1显示完整的关节软骨和相似的蛋白多糖染色(图。2A).从11周龄开始，SAMP8小鼠表现出Safranin O染色减少，特别是在内侧胫骨平台，这表明蛋白多糖丢失，关节表面粗糙，与相同年龄samp1的正常组织外观相比，与滑膜增生无关的颤动。在SAMP8中观察到内侧半月板退变和胫骨内侧边缘软骨植物形成。18 ~ 33周龄时，SAMP8表现出部分或全层软骨缺损，胫骨内侧平台软骨下骨暴露，伴有半月板退变、滑膜增生和骨赘(图)。2A).在年龄匹配的SAMR1中没有观察到这些变化(图。2A)。所有膝关节(左、右膝关节)的个人OARSI评分显示，与SAMP8相比，14周(中位数(四分位数范围)，SAMR1的OA严重程度显著增加[左:0.89 (0.56-1.07)vs 1.78(1.35-4.62)，右:0.28 (0.24-0.53)vs 1.21(0.74-1.36)]， 18周[左:0.94 (0.74-1.14)vs 10.58(1.94-12.35)，右:1.03 (0.46-1.21)vs 4.86(1.88-9.81)]， 23周[左:1.11 (0.63-1.40)vs 10.24(3.11-13.13)，右:1.11 (0.67-1.67) vs 9.22(3.36-12.15)]， 28周[左:1.67 (1.20-2.04)vs 9.14(7.13-10.58)，右:1.41 (1.15-1.76)vs 12.19(7.42-14.68)]， 33周[左:1.67 (1.61-1.81)vs 13.03(12.26-13.57)，右:1.19 (0.89-2.11)vs 12.22 (10.62-15.60)]2A, B，表S1）．

SAMP8患者的左右膝关节OARSI评分在任何时间点均无显著差异(图1)。2B和表S6)．与外侧筋膜室相比，内侧筋膜室的骨性关节炎严重程度明显增加。2A, C)。在SAMP8小鼠中，0%在23周龄时至少一个膝关节发生轻度骨性关节炎，20.0%为中度骨性关节炎，80.0%发生严重骨性关节炎(图S .)1A).在23周龄所有SAMP8的膝关节(40个膝关节)中，22.5%为中度骨性关节炎，65.0%为重度骨性关节炎(图S1B).此外，45.0%的小鼠在23周龄时双膝关节出现严重的骨性关节炎(数据未显示)。因此，SAMP8在23周龄时表现出oa样的膝关节软骨结构变化。随着年龄的增长(23 - 33周)，严重骨性关节炎患者的膝关节骨性关节炎发生率增加到87.5%(图S1C, D)。虽然左右膝骨性关节炎的严重程度在总体上没有统计学上的显著差异，但5/10只小鼠在14周龄时，3/10只在18周龄时，7/20只在23周龄时，3/10只在28周龄时，0/10只在33周龄时存在轻度不对称(图1)。2B).我们接下来调查在14周龄时SAMP8发生软骨损伤之前，其他膝关节组织是否发生了病理改变。11周龄时，通过半月板SAMP8评分对半月板病理进行分析，结果显示内侧半月板结构变化的严重程度显著增加，伴有表面颤动和波动(图1)。3.A, B和表S2)．滑膜评分在18周龄时增加，随后SAMP8在14周龄时出现软骨损伤(图。3.C, D和表S3.)．虽然十字韧带在14周龄时基本正常，但SAMP8在14周龄时发生软骨损伤后，也出现了组织学变化，如破裂、粘液样变性和软骨化，并伴有关节炎症。3.E)。

SAMP8在6周龄时已经显示硬化变化，内侧胫骨软骨下骨的骨髓腔减少，9周龄时骨髓(BM)完全替换(图。2A).使用我们最近建立的评分系统的软骨下骨评分，在4周时处于相同水平[13]显示SAMP8和SAMR1在6到33周时胫骨内侧有显著差异(图。4年代,表4)．用CT检出的小鼠与之前报道的小鼠(4、6、9周龄)相同[13］．我们对胫骨内侧骨骺和股骨远端干骺端进行了额外的CT扫描。事实上，钙积累和骨密度(BV/TV， %)，小梁数(Tb。N, 1/mm)和小梁厚度(Tb。随着年龄的增长，SAMP8与SAMR1相比，内侧胫骨平台的Th， μm显著增高(图。4B, C)。另一方面，在股干骺端，与SAMR1相比，SAMP8的骨密度和小梁数量从9周龄开始显著下降(图1)。4D, E)小梁分离(Tb。Sp， μm)在9周龄时SAMP8与SAMR1相比显著增加(图1)。4E).这些结果表明，在SAMP8中，胫骨内侧骨骺硬化增加，而股骨远端干骺端骨密度降低。

SAMP8在血液和关节软骨中的oa相关标记

为了检查SAMP8的炎症情况，测定了血清中的炎症细胞因子。然而，在软骨损伤开始前的9周龄，SAMR1和SAMP8中IL-6水平都很低(平均值分别为50.8 pg/ml和40.0 pg/ml)(数据未显示)。

我们主要关注在4到11周龄时发生的关节软骨事件，在宏观和组织学软骨退化开始之前。关节软骨软骨细胞肥大被认为是骨性关节炎的病理改变，抑制软骨细胞肥大被认为是骨性关节炎治疗的靶点[18，19，20.］．从6周龄开始，SAMP8中增生性软骨细胞标记物X型胶原广泛表达于胫骨内侧关节软骨的深层到表层(图。5A). SAMR1中X型胶原蛋白仅在关节软骨深层表达(图。5但SAMP8中II型胶原蛋白在4 ~ 14周龄时的表达模式与SAMR1相似(图S2一个)。

软骨细胞凋亡和衰老已在OA软骨中被检测到，并在OA发病机制中发挥重要作用[21，22，23］．在软骨损伤发生前的6 ~ 11周，tunel阳性细胞随年龄增加而增多，主要分布在内侧关节软骨中深区(图1)。5B).然而，SAMR1和SAMP8在关节软骨和半月板方面没有显著差异(图1)。5B). p16阳性细胞的数量^INK4a，是软骨细胞衰老或功能失调的标志[22，23，24，25，26]，从6周龄开始SAMP8关节软骨显著增加。半月板在11周龄时有显著差异。5C).在11周龄时，SAMP8关节软骨中的ADAMTS-5和MMP-13是软骨降解的关键酶，与SAMR1相比，SAMP8关节软骨中的ADAMTS-5和MMP-13也显著增加(图1)。5D).表达这些标记的细胞在内侧明显多于外侧，与OA的严重程度一致(图S4)．我们还检查了SAMR1和SAMP8中的髋关节和踝关节。虽然SAMP8在23周龄时在膝关节表现出严重的骨性关节炎，但在髋关节和踝关节没有表现出SAMP8的软骨退化(图。6A).因此在SAMP8中，膝关节骨性关节炎和髋关节或/和踝关节骨性关节炎之间没有关联(图。6A)。然而，SAMP8和SAMR1在23周龄时都观察到跗跖关节软骨退化(图S3.A)此外，虽然X型胶原蛋白和p16^INK4a-阳性的衰老细胞被检测到，SAMP8在23周时没有在髋关节和踝关节出现严重的OA(图。6B-E)和52周龄(图S3.B)。

SAMP8在膝关节软骨中的基因表达

为了确定SAMP8小鼠软骨细胞是否存在导致早期骨性关节炎的内在变化或缺陷，我们分析了4周小鼠软骨细胞和关节软骨的基因表达模式和体外功能，当软骨中未检测到骨性关节炎样组织学变化时。关节软骨组织中OA或衰老相关基因的表达在SAMR1和SAMP8之间无显著差异(图1)。7一个)。Cdkn2a关节软骨中未检出衰老相关分泌表型(SASP)因子IL-6。培养的关节软骨细胞显示基础水平或IL-1β诱导的Adamts5的表达显著增加，而Col2a1，能,Mmp13SAMR1和SAMP8之间无差异(图。7B).为了进一步评估SAMP8关节软骨细胞的表型，我们在4周龄时量化SAMR1和SAMP8小鼠股骨头软骨外植体释放的糖胺聚糖。IL-1β显著增加了蛋白多糖的释放，但SAMR1和SAMP8之间无显著差异(图1)。7C)。

SAMP8与膝关节组织变化的关系

最后，我们分析了14 - 33周龄SAMP8小鼠关节组织(关节软骨、半月板、滑膜和软骨下骨)病理变化的相关性(表S5)．滑膜炎与软骨损伤有相关性(r= 0.8827,p< 0.0001)，半月板退变和内侧腔室软骨损伤(r= 0.8310,p< 0.0001)，软骨下骨硬化和软骨损伤(r= 0.5702,p< 0.0001)。这些结果表明SAMP8的软骨损伤与膝关节组织的病理改变相关，是典型的OA病理。

骨性关节炎是一种与衰老相关的疾病，在很长一段时间内发展缓慢。因此，在大多数小鼠品系中，伴有严重软骨损伤的oa样结构变化进展缓慢，直到15-22月龄左右才可检测到[3.，4，5，6］．此外，OA的发病率和严重程度在鼠株内部和鼠株之间存在差异[2，27，28］．尽管STR/Ort小鼠是自发性骨性关节炎最广泛使用的模型，在80多项研究中都有研究[8]，本研究表明，在SAMP8小鼠中，OA的发展变化较小，进展更快，因此使用SAMP8的实验可以在压缩的时间尺度上进行。因此，雄性SAMP8是一种小鼠骨性关节炎模型，有助于研究原发性骨性关节炎作为全关节疾病的发病机制和评估治疗干预措施。

虽然SAMP8表现出加速衰老和各种疾病的原因尚不清楚，但致病基因突变的不同组合可能是SAMP品系产生各种表型的原因[29］．SAMP8发展出各种与衰老相关的表型，如自主神经功能和昼夜节律的破坏[30.，31，32，神经退行性疾病[10，以及肌肉减少症[11］．然而，骨质减少(9周)和骨性关节炎(14周)发生的时间远早于这些疾病的发展。因此，阐明由骨软骨变化引起的系统性变化之间的关系，可能为衰老相关疾病的研究开辟新的思路。8,表5,年代6)．

软骨细胞肥大和衰老细胞在6周时增加，14周龄软骨开始退化。在骨关节炎发展过程中观察到关节软骨中肥大软骨细胞数量的增加，抑制肥大软骨细胞已被证明可降低骨关节炎的严重程度[18，19，20.］．年龄相关疾病的特征是衰老细胞在包括软骨在内的各种组织中积累，并与年龄相关的发病机制有关[24，33，34，35，36］．根据另一项研究，p16^INK4a-阳性衰老细胞在关节软骨中随年龄增长而增加，而p16^INK4a-阳性细胞对SASP的产生不是必需的，也不参与OA的发展[26］．尽管p16^INK4a是否被认为是衰老细胞标志物，加速衰老表型与p16的关系^INK4aSAMP8中的-阳性衰老细胞尚未被鉴定。在本研究中，虽然4周龄时SAMP8中的许多软骨细胞未表达衰老标志物p16^INK4a， p16的速率^INK4a与SAMR1相比，SAMP8中的阳性软骨细胞随年龄增长而增加。然而,p16^INK4a在23周龄时，在胫骨外侧平台、踝关节和髋关节的软骨细胞中也检测到SAMP8，其软骨退行性变比膝关节内侧间室的软骨退行性变少。此外，踝关节和髋关节表达p16^INK4a但即使在52周龄时也没有表现出oa样软骨缺损(图S3.A).因此，X型胶原蛋白和p16表达异常^INK4a在SAMP8中，关节软骨中的-阳性软骨细胞可能不是OA发生发展的必要触发器。

骨性关节炎是全关节疾病[37]，半月板和交叉韧带的病变形成和退行性变导致了OA的发生和发展[38，39］．在我们的研究中，在软骨退变前观察到SAMP8中半月板的病理变化，而在14周龄后观察到软骨退变的膝关节中交叉韧带和滑膜的病理变化。因此，交叉韧带退行性变和滑膜炎是软骨损伤的继发病变，这些很可能不是SAMP8中OA的主要引发因素。SAMP8中软骨下骨硬化和股骨干骺端骨密度丢失是发生在14周龄软骨退化开始前6 ~ 9周的病理改变。软骨下骨和关节软骨是关节的功能单位。骨性关节炎关节软骨下骨硬化症虽然常被认为是继发性的，但发生在骨性关节炎过程的早期阶段，与软骨的变化密切相关[37，40，41，42］．此外，各种软骨下骨靶向治疗药物，如双磷酸盐在骨关节炎治疗中具有潜力[40，43］．胫骨内侧软骨下骨硬化症和股骨远端干骺端骨密度损失应作为骨关节炎治疗的目标。SAMP8中骨重塑和骨髓间充质干细胞的功能可能随着年龄的增长而降低。事实上，从6月龄SAMP8的骨髓中分离的培养骨髓间充质干细胞对衰老标记p16呈阳性^INK4a［12］．尽管骨髓炎随年龄增长而增加的脂肪和炎症细胞因子与异常骨重塑相关[44]，在6 ~ 14周龄的BM中未观察到SAMP8的脂肪形成。将正常的年轻BM移植到SAMP6中，可以使BM微环境正常化，骨质疏松倾向的SAMP6小鼠中观察到的骨形成和吸收之间的不平衡得到改善[45，46］．然而，尚不清楚常驻骨骼干细胞是否有助于关节软骨的维护[47］．因此，确定BM移植是否可以挽救SAMP8中OA的发展可能是很有趣的。在SAMP8中，软骨下骨的原发性异常可能是OA的触发因素。然而，我们应该进一步研究机械应力的原因，因为我们还没有得出结论，为什么只有膝关节和内侧腔室显示加速软骨下骨变化和软骨退变。进一步阐明不同关节组织的顺序病理变化是相互联系的还是独立的对OA的发病机制很重要。与雌性小鼠相比，C57BL6/J小鼠发生OA的时间更早且更严重[48］．虽然本研究只评估了男性SAMP8，但我们还需要进一步研究SAMP8中OA的严重程度是否与性别有关。此外，SAMP8在20周龄时的运动能力与SAMR1相似[31］．OA严重程度与疼痛之间的关系应结合各种新工具进行评估，如基于动作捕捉系统的步态分析，使用标记较少的AI技术[49]，尽管在小鼠OA模型中很难评估疼痛。

总之，我们的研究表明SAMP8是一种自发性和早发性OA小鼠模型，有助于评估OA的发病机制。SAMP8表现为严重的骨性关节炎，并伴有膝关节组织的病理改变。因此，对SAMP8骨性关节炎发病机制中涉及的基因、分子和过程的更好理解，将大大有助于确定原发性骨性关节炎的新的预防、保护和治疗方法。

在当前研究中使用和/或分析的数据集可根据要求从相应作者处获得。

办公自动化:

骨关节炎

SAMP8:

衰老加速小鼠倾向8

SAMR1:

Senescence-accelerated mouse-resistant 1

弹道导弹防御:

骨矿物质密度

DAPI:

4, 6-Diamidino-2-phenylindole

BM:

骨髓

SASP:

Senescence-associated分泌表型

感谢T. Miyata, E. Ueda, DVM。，M. A. Saito, and Y. Takagi for excellent technical support, and M. Miyaki, DVM. Ph.D. for statistical analysis. A part of this work was carried out at the Analysis Center of Life Science, Natural Science Center for Basic Research and Development, Hiroshima University.

本研究由MEXT/JPS KAKENHI科学研究资助基金(B) 15H04959 (SM)， 18KT0018 (MS)，促进国际联合研究基金15KK0308 (SM)，三井住友保险福利基金会(SM)，铃木纪念基金会(SM)和NIH资助AG059418 (ML)。研究发起人在研究设计、数据收集、分析和解释中没有任何作用;手稿的写作;或者决定将手稿提交出版。

作者和联系

1. 广岛大学医院转化和临床研究医学中心，日本广岛南隅1-2-3,734-8551

   Sanada Yohei, Ishitobi Hiroyuki & Miyaki Shigeru

2. 日本广岛大学生物医学和健康科学研究生院整形外科

   Sanada Yohei, Yasunari Ikuta, Chenyang Ding, Dilimulati Yimiti, Hiroyuki Ishitobi, Masakazu Ishikawa, Tomoyuki Nakasa, Nobuo Adachi & Shigeru Miyaki

3. 运动功能康复部，国家残疾人康复中心，琦玉，日本

   Masahiro筱原

4. 日本鸟取大学矫形外科

   凯塔Nagira

5. 日本早稻田大学运动科学系

   Minjung Lee & Takayuki Akimoto

6. 广岛大学教育研究生院人类生命科学教育系，日本东广岛

   柴田Sachi &松原Kiminori

7. 分子医学系，斯克里普斯研究所，拉霍亚，圣地亚哥，加州，美国

   马丁·k·Lotz

贡献

S.M和Y.S为研究的构思和设计做出了贡献。由Y.S、Y.I、C.D、M.S、D.Y、H.I、K.N、S.S、M.L和T.A进行实验。Y.S, C.D, yi, M.S, T.N, M.I, K.M, M.L, N.A和S.M对数据的分析和解释都有贡献。Y.S, C.D和S.M贡献了初稿。所有作者阅读并批准提交的最终稿件。

相应的作者

对应到茂Miyaki．

伦理批准和同意参与

所有动物实验都是根据广岛大学动物保护和使用委员会批准的协议进行的。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

作者声明他们没有竞争利益。

出版商的注意

卡塔尔世界杯常规比赛时间施普林格自然对出版的地图和机构附属的管辖权要求保持中立。

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