目的：由于它們的大小（~1mm），小鼠模型在繪制其關節(jié)表面的生物力學特性方面提出了重大挑戰(zhàn)。本研究的目的是確定是否可以使用自動壓痕技術來繪制小鼠膝關節(jié)表面的生物力學特性，并確定自發(fā)發(fā)展為骨關節(jié)炎的小鼠品系 (STR/ort) 的關節(jié)軟骨的早期改變（OA）在他們膝蓋的內側。

材料和方法：生物力學測量是在五只健康的 Balb/c 雄性（12-15 周齡）和五只年齡和性別匹配的 STR/ort 小鼠的左股骨髁和脛骨平臺上進行離體的，使用 3 軸機械配備多軸稱重傳感器的測試儀（Mach-1 v500css，Biomomentum，Laval）。使用直徑為 0.35 mm 的球形壓頭（1 秒內壓入 30 m，松弛 20 秒）進行壓痕測量（30-42/表面）。在進行生物力學測試后，將關節(jié)表面固定在 4% 多聚甲醛中進行組織學評估。報告的數(shù)據(jù)是壓痕深度為 10m 的結構剛度。為了比較健康和 OA 發(fā)育動物之間的結構剛度，每個關節(jié)表面分為 4 個區(qū)域，外側內側 (I)、內側內側 (II)、內側 (III) 和外側 (IV)。數(shù)據(jù)報告為每個這些區(qū)域的平均值 ± SE (n = 5)。通過方差分析進行統(tǒng)計分析。

結果：在健康動物中，10 m 壓痕深度處的結構剛度映射顯示出與大型動物相似的空間分布（圖 1 和 2，插入）。OA 和健康小鼠的內側髁外側和內側半部的結構剛度（圖 1）相似。OA 和健康小鼠的外側平臺剛度也沒有顯著差異。相比之下，OA 小鼠內側髁外半部的剛度 (5.9±0.7 N/mm) 顯著低于健康小鼠 (10.2±1.1 N/mm, ANOVA, p<0.05)。OA 小鼠外側髁突和外側平臺內半部的結構剛度低于健康小鼠（ANOVA，p<0.05）。

結論：本研究表明，這種自動壓痕技術可以繪制小鼠膝關節(jié)的生物力學特性。機械特性的映射顯示出與先前觀察到的較大物種（人類、綿羊和大鼠）相似的分布模式。在已知會在 STR/ort 應變中發(fā)生 OA 的部位識別出結構剛度較低的軟骨區(qū)域，表明該方法可用于識別和表征 OA 影響的關節(jié)表面。正在進行研究以通過組織學驗證受影響區(qū)域的軟骨質量。這些結果表明，壓痕映射可用于小鼠模型，以測試旨在抑制軟骨降解或改善其在 OA 或關節(jié)損傷后愈合的藥物的功效。