椎间盘退变动物模型的研究进展

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椎间盘退变动物模型实验研究进展

椎间盘退变动物模型实验研究进展
l S N inw i ( p r etf5ia u e ,epeSH si l Taj ,ini 0 1 1 C ia ) u— , U Ta —e. Deat n pn l r r P ol o t ini Taj 30 2 ,hn i m o sg y pa o f n n
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医学 综 述 20 0 8年 9月 第 1 4卷 第 1 8期
Mei lR cptlt,e 0 8 V 11 N .8 dc eai ae Sp2 0 , o.4, o 1 a u
椎 间盘退 变 动物 模 型 实验 研 究进 展
刘 献 强 , 学利 , 天威 张 孙
( 天津市人 民医院脊柱外科 , 天津 30 2 0 1 1)
中 图分 类 号 : 6 15 R 8 . 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 62 8 (0 8 1 -7 60 10 -0 4 2 0 ) 82 8 -3
摘要 : 制作和应用椎间盘退变动物模型是研 究椎 间盘退变疾 病的一种 重要手段 , 时为其修 复 同 研 究提供 良好 的实验载体 。椎 间盘退 变的动物模 型分 为诱 发型和 自发 型两大 类。其 中前者可通 过 改变腰椎 间盘生物力学环境 、 损伤椎 间盘 自身结 构诱发 退变 , 后者 则是 自发 的椎间 盘退变。 虽然 目 前各 类模 型均有一定 的局 限性 , 随着动 物模型和 人类 椎 间盘退变 之 间的相 关性和 可 比性逐 渐 明 但 确, 其在椎 间盘退变性疾病 的研 究 中将具 有更 好 的应 用前 景。文章 就椎 间盘 退变建 模新进 展进 行
综述。
型是 通 过手 术 问接破 坏 关 节
关 键词 : 退变椎 间盘 ; 动物模 型; 损伤 ; 综述

椎间盘退变模型研究进展

椎间盘退变模型研究进展

椎间盘出现纤维化、髓核破裂及结构紊乱等改变。
Nemoto
模型。模型的局限性主要是:①研究结果可能由于动
物种类、饲养环境的不同而产生差异。例如:同种类 的两组小鼠可能由于饲养环境不同.其椎间盘的解
Y等[孔]的研究也提示吸烟可能与椎间盘退
变有关。 2体外椎间盘退变模型 2.1单层培养椎间盘细胞模型
Ichimura
细胞和纤维细胞的培养。Helen H E等㈨单层培养
人纤维环细胞。分析体外单层培养人纤维细胞的增
殖能力与年龄、性别、椎间盘退变程度的关系。发现 女性、高龄及退变后期椎间盘均不利于细胞增殖。
Preradovic
变模型中可能无法模拟出人慢性退变的椎间盘存在 的营养问题、胶原分解、基质破坏以及细胞凋亡等变 化;⑤无法模拟由椎间盘退变而引起的疼痛表现。疼
能和形态学改变。发现受压迫的神经纤维中。较大的
神经纤维较较小的神经纤维更早发生损伤。 1.6营养障碍模型 现在普遍认为椎间盘的营养供应障碍也会导致 椎间盘退变。于是出现了营养障碍模型.其对于评估 新的椎间盘退变和修复的生物学干预措施也有重要 意义。Wed

J等[18]建立羊椎间盘营养障碍诱导椎
间盘退变模型。结果显示此种干预措施可严重影响
痛往往是患者寻求治疗的主要原因,虽然通过对神 经形态以及功能的观察.可以得到部分研究结果。但
A等㈣进行人髓核细胞单层培养。发现传

代细胞的I型胶原mRNA表达水平持续降低。Ⅱ型 胶原及蛋白聚糖mRNA水平保持稳定。Chou
I等
【麓J单层培养羊内、外层纤维环细胞,发现细胞传至第 2代时,外层细胞的I型胶原表达水平高,而内层细
Greg Anderson
等[:]构建静态加压模型。结果显示模型大鼠尾椎间 盘的厚度、轴向顺应性葡糖胺聚糖含量明显升高。

实验介导椎间盘退变动物模型的研究进展

实验介导椎间盘退变动物模型的研究进展

Expe i e nd e nt r e t br lDi c D e e r t o r m ntI uc d I e v r e a s g ne a i n Ani a m l
M ode s l
● 。
Q a —t ,X o g ig UK i a i UY n —qn ,WAN e GF i ( n n e ee Ho i Ku mi G nr s t g d p d,Y n a rvne u mi u nn 6 0 3 ,C ia u n nPo i ,K n n Y n a 5 0 2 hn ) c g
p r nc f n iaos o e i i a h s f t e o ce o i o t te o d c t r f t l a e o h r s lr s a i h t ni p a s
i pt n wt mi oaelr g a J. Bo d P p n ae  ̄ ih e v ua i l i i rs n a n J me a
Me a nv a cyOo oc 20 ,4 ( ) 0 dF c iP l k lm u ,0 3 17 2 : 7—2 0 U a 2 1
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281
脉粥样硬化和高胆 固醇血症 兔模型动脉僵硬度 的实验
研究 [] 中 国医学影像技术 ,0 6 2 () 1 — J. 20 ,2 2 :2 6
21 8
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椎间盘退变模型的研究进展

椎间盘退变模型的研究进展

椎间盘退变模型的研究进展王凯【摘要】目前国内外关于椎间盘退变的病因和发病机制尚无定论,构建能模拟人退变椎间盘的动物模型是研究的关键.常用于研究椎间盘退行性疾病的模型可分为体内、体外模型.目前已成功建立的椎间盘动物模型均具有一定的局限性,尚无公认的能够完全模拟人类椎间盘退变的标准模型.随着大型动物与灵长类动物模型的建立,动物椎间盘退变模型与人类椎间盘退变之间的相关性和可比性逐渐明确,其在椎间盘退变疾病的研究中具有广阔的前景.%The etiology and pathogenesis of intervertebal disc degeneration is still not clear at home and abroad, and an animal model which can simulate the human intervertebral disc degeneration is the key to the study. Presently,the intervertebral disc degeneration model can be divided into two kinds:in vivo and ex vivo models. The established intervertebral disc animal models have certain limitations, and there is no acknowledged standard model which can completely simulate human intervertebral disc degeneration. With the large animal and primate animal models established,the relativity and comparability between animal and human intervertebal disc degeneration are gradually clear, and the animal models have broad prospects in the research.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2013(019)001【总页数】3页(P117-119)【关键词】椎间盘退变;体内;体外;动物模型【作者】王凯【作者单位】长江大学临床医学院,湖北,荆州,434023【正文语种】中文【中图分类】R681.5椎间盘退行性疾病是中老年人的常见病和多发病,流行病学显示其发病正在逐年上升,并有年轻化趋势。

小鼠椎间盘退变模型实验进展

小鼠椎间盘退变模型实验进展

㊃综述㊃DOI:10.12095/j.issn.2095⁃6894.2018.03.011小鼠椎间盘退变模型实验进展刘佳鑫1,崔㊀颖2,徐海栋2(1新疆维吾尔族自治区昌吉市93864部队医院,新疆昌吉831112;2南京军区南京总医院,江苏南京210002)收稿日期:2017-01-02;接受日期:2017-01-20基金项目:国家自然科学基金青年基金项目(81501925);中国博士后科学基金(2016M593038)作者简介:刘佳鑫㊂E⁃mail:jiaxinliu1013@foxmail.com通讯作者:徐海栋㊂博士,副主任医师㊂研究方向:脊柱外科㊁生物材料㊂E⁃mail:Xuhaidong1980@163.comTheexperimentalprogressofmousediscintervertebraldegenerationmodelsLIUJia⁃Xin1,CUIYing1,XUHai⁃Dong2193864MilitaryHostipal,Changji831112,China;2NanjingGeneralHospitalofNanjingMilitaryCommand,Nanjing210002,ChinaʌAbstractɔEstablishmentofanimalintervertebraldiscdegenerationmodelisanimportantwayfortheresearchofdiscdegeneration.Atpresent,thecommonlyusedmousentervertebraldiscdegenerationmodelsaredividedintothefollowingtypes;biomechanicalmodel,physicaldamagemodel,geneknockoutmodelandchemicaldamagemodel.Inthispaper,thecontentsoftheabovemodelsanditscharac⁃teristicsarereviewed.ʌKeywordsɔdegenerationofintervertebraldisc;animalmodel;injuryʌ摘㊀要ɔ建立动物椎间盘退变模型是研究椎间盘退行性变的重要方式㊂目前常用的小鼠椎间盘退变模型分为生物力学模型㊁物理损伤模型㊁基因敲除模型和化学损伤模型㊂本文就以上几种模型的内容及其特点作一综述㊂ʌ关键词ɔ椎间盘退变;动物模型;损伤ʌ中图分类号ɔR681.5㊀㊀㊀ʌ文献标识码ɔA0㊀引言腰椎间盘突出是一种比较常见的疾病,而且随着社会节奏的加快,该病患者人数每年都有所增长,且呈现出年轻化发展的趋势[1]㊂随着人年龄的增长,椎间盘会逐渐发生退变,纤维环和髓核的含水量逐渐下降,髓核失去弹性,纤维环逐渐出现裂隙㊂由于其发病机制尚不明确,防治手段尤其是预防手段尚不完善㊂所以,建立有效㊁成熟的动物模型能够帮助我们更好地了解和研究该病的发病机制,并对治疗提供新的策略和方法㊂因小鼠椎间盘与人类椎间盘在生理结构和病理改变上具有相似性,同时小鼠饲养周期较短,存活率较高,故使用小鼠建立椎间盘退变模型最为理想㊂本文旨在讨论一些近年来常用的㊁成功率较高的椎间盘退变模型实验进展㊂1㊀生物力学模型1.1㊀去双前肢直立模型㊀去双前肢是指通过手术或其他方式改变小鼠的活动方式,使其变成与人类相同的双足直立,以此来改变其脊柱的生物力学状态,椎间盘因压力的增大和方向的变化逐渐发生退变,这与人类椎间盘退变的机制基本相同㊂刘盾等[2]将幼鼠双前肢血管及神经束结扎,然后将肱骨截断,缝合伤口后继续饲养㊂六月龄时处死并提取椎间盘标本,经染色后观察,髓核出现皱缩,与纤维环界限不清,椎体表面产生裂痕,软骨终板出现钙化,腰椎间盘软骨细胞发生变性㊁坏死,椎间盘高度降低㊂免疫荧光检测显示:CollagenⅠ㊁CollagenⅩ㊁TNF⁃α阳性细胞比例较正常小鼠均有明显升高㊂1.2㊀椎间盘加压模型㊀通过在小鼠腰椎上直接增大压力会导致小鼠椎间盘间压力增大,进而增大了髓核之间的压力,纤维环的压力也随之增大,当外界压力超过椎间盘所承受的压力上限时纤维环会逐渐发生破裂,髓核突出并发生退变㊂在此压力增大的基础上,髓核细胞会发生凋亡,纤维环破裂,融媒体的活性相应增加㊂Lindblom[3]构建了世界上最早的椎间盘加压模型㊂孙春光等[4]通过手术方法,以尾椎C5㊁C6为中心,将两枚交叉克氏针钻入尾椎㊂相继固定定制碳纤维环于交叉克氏针上,给予弹簧螺帽固定加压㊂压缩4枚弹簧均为10mm/kg体质量(模拟小鼠直立行走时腰椎所承受的自身体质量)弹㊂术后两个月在MRI下发现椎体间椎间盘信号强度呈低强度改变,椎体周围纤维环弯曲变形,椎间盘部位出现压迹㊂生物力学模型其优势在于能很好地模拟人类脊柱的生理特性,使小鼠椎间盘退变符合人类椎间盘退变的过程,可重复性高,可控性强㊂2㊀物理损伤模型2.1㊀纤维环穿刺法㊀纤维环穿刺法是目前最常用的动物椎间盘造模方法㊂通过纤维环穿刺可以同时损伤纤维环和髓核,导致椎间盘的高度显著下降,硬度明显降低,同时内部压力减小[5]㊂Issy等[6]将Wistar鼠麻醉后在X线引导下用20g针经皮穿入6-7㊁8-9尾椎椎间盘㊂针头穿过髓核直到对侧纤维环,然后360ʎ旋转两次,静置30s后拔出㊂之后,在X线和MRI引导下测量损伤7㊁30d后的椎间盘高度㊂同时使用苏木素染色和胶原纤维取向进行组织学检查㊂最终影像学与组织学评分都能表明椎间盘的显著退变㊂Ohnishi等[7]在经典纤维环穿刺的基础上加以改进,利用Micro⁃CT对小鼠L4⁃5椎间盘进行多维平面重建,确定椎间盘上的针刺区域㊂为了明确针刺的位置,将椎间盘平面正中的矢状径分为三部分,同心椭圆为中心区(central),外围被分成腹侧(ventral)和背侧(dorsal)(图1)㊂图1㊀椎间盘平面示意图㊀㊀数周后处死小鼠,通过MRI分析证实针刺椎间盘发生退变性改变,将针刺部位椎间盘固定㊁包埋㊁切片㊁染色后利用四种经典组织学分析方法分析,证明其退变性改变㊂这种通过针刺损伤中心区域的方法更有效地损伤纤维环,导致椎间盘的退变㊂利用针刺纤维环建立椎间盘退变模型是一种经济有效㊁操作简便㊁成功率高㊁重复性好的方法,模型椎间盘的缓慢退变与人类椎间盘退变的发展规律相似㊂2.2㊀脊柱失稳模型㊀在脊柱的稳定因素中,骨骼和韧带维持关节平衡和稳定的作用称为静力平衡,肌肉维持该作用称为动力平衡㊂脊柱失稳法是通过手术切除脊柱的棘突㊁关节突㊁椎板间韧带等结构,破坏静力平衡和动力平衡,改变正常脊柱和椎间盘的受力大小和分布,从而间接诱发IDD发生㊂Miyamoto等[8]建立了小鼠的脊柱失稳椎间盘模型,主要是咬除棘突组织并同时松解椎旁肌肉组织,对模型行免疫组化及影像学检查发现骨赘增生,纤维结缔组织形成,纤维环破碎㊂陈德胜等[9]通过切除鼠L1⁃L6棘突,关节突,棘上㊁棘间韧带,切断双侧竖脊肌来破坏脊柱后柱的稳定性㊂在X线下发现,与对照组相比,实验组椎间隙狭窄,椎体不稳,软骨终板钙化㊂病理示髓核细胞减少,外周纤维环纤维化样变㊂3㊀基因敲除模型相比于手术方法获得小鼠椎间盘模型,基因敲除模型具有数量多,可控性强等优点㊂目前报道的基因敲除模型主要分为两类,一类是敲除对椎间盘结构决定性的相关基因,例如Col9a1[10]㊁双糖链蛋白聚糖[11]㊂还有一类是对椎间盘正常代谢过程中的相关基因进行敲除,如核苷酸切除修复交叉互补基因(ERCC1)[12]㊂DNA切除修复基因ERCC1⁃XPF的缺失会导致早衰症或者是疾病的加速进展,影响到皮肤㊁神经系统㊁肾脏㊁肝脏㊁肌肉骨骼㊁血液和内分泌系统[13]㊂相似的,Ercc1和XPF之中任何一个的缺失都会加速小鼠的老化[14-16],Hern ndez等[17]将缺乏核苷酸切除修复交叉互补基因和着色性干皮病基因的小鼠模型和野生型老鼠共同饲养,20周后在Micro⁃CT和X线下进行观察,发现缺乏核苷酸切除修复交叉互补基因和着色性干皮病基因的小鼠的椎间盘减少的高度相当于正常两岁的小鼠,同时会表现出病理性的脊柱后凸,还包括骨矿物质减少,椎体多孔性增加㊂基因敲除模型是具有广阔前景的建模办法,其稳定性强,可控性强,可获得模型数量较大㊂但目前由于技术限制,其所花费的时间和经费要多于其他方式㊂4㊀化学损伤模型Mao等[18]将不同剂量的磷酸盐缓冲盐溶液(PBS)注入到椎间盘中,4周后在影像学㊁组织学及免疫组化检测下提示鼠椎间盘发生了退变,同时发现椎间盘退变速度与注入的PBS剂量成正相关㊂Manu⁃script[19]将三个月大的小鼠直接暴露于烟草烟雾中来模拟人类的长期吸烟,结果发现这些小鼠椎间盘内蛋白聚糖含量降低,细胞衰老加快,椎体骨质疏松㊁终板孔隙度增大,进而导致椎间盘退变㊂化学损伤模型虽然易操作,创伤小,但实验结果受到单一变量的限制,同时又不符合人类的生理规律㊂5㊀结语以上建模方法是目前使用率和成功率较高的几种方法,除此之外,汪国宏等[20]还利用人巨细胞病毒(humancytomegalovirus,HCMV)感染小鼠,HE染色下见椎间盘组织局部灶性淋巴细胞浸润等慢性炎症反应,纤维环板层结构紊乱,关节软骨钙化层增厚,大量黏液及泡沫细胞,软骨下血管明显减少,证明了HCMV可以感染小鼠椎间盘组织㊂动物椎间盘退变模型的建立对于了解人椎间盘的退变机制,对临床治疗和预防人椎间盘退变具有十分重要的的意义㊂年龄相关导致的变性疾病重要却充满了挑战,因为在人类中受制于研究时间长和样本量的大小,同时要考虑遗传和环境的变量㊂所以,动物模型的建立在现在以及未来的科研工作中都占据重要角色㊂ʌ参考文献ɔ[1]李㊀燕.CT诊断应用于腰椎间盘突出诊断中的临床价值分析[J].转化医学电子杂志,2015,2(9):10,12.[2]刘㊀盾.去双前肢直立诱导大鼠腰椎间盘退变模型的建立及骨痹合剂干预机制研究[D].昆明:云南中医学院,2014.[3]LindblomK.Intervertebral⁃discdegenerationconsideredasapressureatrophy[J].JBoneJointSurgAm,1957,39-A(4):933-945.[4]孙春光,周其佳,孙月柏,等.大鼠尾椎椎间盘退变模型的建立及磁共振检查[J].中国医药导报,2015,12(7):29-32.[5]吴靖平,陈统一,陈中伟,等.双后肢大鼠椎间盘退变动物模型的建立[J].中国实验外科杂志,2004,21(1):105-107.[6]IssyAC,CastaniaV,CastaniaM,etal.Experimentalmodelofinter⁃vertebraldiscdegenerationbyneedlepunctureinWistarrats[J].BrJMedBiolRes,2013,46(3):235-244.[7]OhnishiT,SudoH,IwasakiK,etal.Invivomouseintervertebraldiscdegenerationmodelbasedonanewhistologicalclassification[J].PLoSOne,2016,11(8):e0160486.[8]MiyamotoS,YonenobuK,OnoK.Experimentalcervicalspondylosisinthemouse[J].Spine,1991,16(10Suppl):495-500.[9]陈德胜,金群华,李㊀燕,等.大鼠腰椎间盘退变模型的建立及X线和病理学观察[J].宁夏医学院学报,2006,28(3):199-201.[10]AllenKD,GriffinTM,RodriguizRM,etal.DecreasedphysicalfunctionandincreasedpainsensitivityinmicedeficientfortypeⅨcollagen[J].ArthritisRheum,2009,60(9):2684-2693.[11]FurukawaT,ItoK,NukaS,etal.Absenceofbiglycanacceleratesthedegenerativeprocessinmouseintervertebraldisc[J].Spine,2009,34(25):E911-E917.[12]NastoLA,RobinsonAR,NgoK,etal.Mitochondrial⁃derivedreactiveoxygenspecies(ROS)playacausalroleinaging⁃relatedintervertebraldiscdegeneration[J].JOrthopRes,2013,31(7):1150-1157.[13]NiedernhoferLJ,GarinisGA,RaamsA,etal.Anewprogeroidsyndromerevealsthatgenotoxicstresssuppressesthesomatotrophaxis[J].Nature,2006,444(7122):1038-1043.[14]McWhirJ,SelfridgeJ,HarrisonDJ,etal.MicewithDNArepairgene(ERCC⁃1)deficiencyhaveelevatedlevelsofp53,livernuclearabnormalitiesanddiebeforeweaning[J].NatGenet,1993,5(3):217-224.[15]WeedaG,DonkerI,deWitJ,etal.DisruptionofmouseERCC1resultsinanovelrepairsyndromewithgrowthfailure,nuclearabnor⁃malitiesandsenescence[J].CurrBiol,1997,7(6):427-439.[16]杨㊀斐,赵建宁,徐海栋.椎间盘髓核细胞修饰的相关研究进展[J].转化医学电子杂志,2017,4(2):53-56.[17]MillecampsM,CzerminskiJT,MathieuAP,etal.Behavioralsignsofaxiallowbackpainandmotorimpairmentcorrelatewiththeseveri⁃tyofintervertebraldiscdegenerationinamousemodel[J].SpineJ,2015,15(12):2524-2537.[18]MaoHJ,ChenQX,HanB,etal.Theeffectofinjectionvolumeondiscdegenerationinarattailmodel[J].Spine,2011,36(16):E1062-E1069.[19]WangD,NastoLA,RoughleyP,etal.Spinedegenerationinamurinemodelofchronichumantobaccosmokers[J].OsteoarthritisCartilage,2012,20(8):896-905.[20]汪国宏,吴建贤,黄金华,等.人巨细胞病毒感染Balb/c小鼠椎间盘的相关检测[J].安徽医科大学学报,2008,43(2):128-131.。

椎间盘退变动物模型研究进展

椎间盘退变动物模型研究进展

椎间盘退变动物模型研究进展【关键词】椎间盘退变常用于研究椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IVDD)的发生机制和检测介入治疗手段有效性的动物实验模型可分为体内、体外和计算机模拟实验三种。

体外实验模型和计算机模拟实验模型研究IVDD有明显的局限性,所以常用的实验方法仍然是体内研究。

体内椎间盘退变模型可分为自发性和诱导性两种。

自发性椎间盘退变模型是通过系统方法引起动物遗传改变,或通过改变喂养食物引起动物行为方式改变而引起IVDD发生。

诱导性椎间盘退变模型又可分为机械性损害模型和结构性损害模型。

为了更好地了解各种动物模型的优缺点,本文对椎间盘退变动物模型进行了比较,分析其与人类可能的相关性。

1 动物模型的要求及动物选择关于IVDD动物模型的方法已经有多种报道,所选择的动物和方法的可靠性、可重复性亦存在较大差异[1]。

建立的动物模型要求与人类的IVDD具有相似性和可比拟性。

应包括以下几个方面:a)能再现椎间盘退行性病变的客观规律;b)模型重复性好;c)所选的动物解剖和生理特点尽可能与人类近似。

动物模型制备已经有近75年的历史。

Lob等(1933)损伤兔的纤维环后观察到椎间盘产生与人类椎间关节病相似变化。

Key等(1948)首先报道实验动物椎间盘退行性改变。

灵长类在生物进化方面同人类的亲缘关系比较密切,解剖生理特点与人类最为近似,如恒河猴是用于制作人椎间盘退变模型最为理想的动物,但是由于经济因素,其应用受到一定限制。

近十几年来,倾向于选用猪、狗、羊等传统动物制作模型。

目前大鼠是最常用的实验动物,具有价格低廉,饲养方便,可适用大规模实验等优点,而且其椎间盘在解剖和生化结构上与人类椎间盘非常相似[2]。

2 椎间盘退变动物模型的建立诱发性椎间盘退变模型机械模型应力改变致椎间盘退变模型流行病学研究显示IVDD与应力有关。

生物力学因素在IVDD中的作用非常突出,首先异常的应力可直接损伤椎间盘结构。

腰椎间盘退变模型研究进展

腰椎间盘退变模型研究进展

第十一章腰椎间盘退变模型研究进展上海第二医科大学附属第九人民医院骨科侯筱魁腰椎间盘突出症的基本病理变化是椎间盘的退变。

退变蕴涵了两方面的涵义:一方面为组织衰老,即随年龄而出现的改变的积累;另一方面,退变是指随着细胞或组织的退行性病理改变而出现的生物化学的改变,进而引起组织物理特性的衰变,并最终表现为功能的破坏和丧失。

在今天,对腰椎间盘退变及由其而引起的下腰痛的关注,已不仅仅局限于医学领域,更逐渐成为一个严峻的社会问题。

据统计,70%的成年人在一生当中都经历过下腰痛的折磨。

目前已知许多因素都与椎间盘退变有关,包括遗传、环境、年龄、慢性长期负重、强体力劳动、肥胖、吸烟、酗酒、糖尿病等等,都被发现能够加速椎间盘的退变。

此外,退变也可继发于某些外科操作,如脊柱内固定、长节段融合、后路突出髓核摘除,经皮融核或激光减压有时也会诱发腰背痛和神经症状。

最近的实验研究焦点已经把目光放在了对未来的退变性椎间盘疾病的处理上。

建立一种可靠而容易重复的椎间盘退变模型而实现对其的系统研究是非常必要的。

本章通过对文献的复习和归纳,对于目前的腰椎间盘退变模型的建立方法和相关研究做一总结。

第一节实验动物的要求及选择首先,医学科研中应用的实验动物应该具备以下完整的资料:①品种、品系及亚系的确切名称;②遗传背景或其来源;③微生物检测状况;④合格证书及合格的饲育条件等。

根据不同的实验目的,应当选择相应的合适的实验动物。

人类属于陆生脊椎动物门,相应的脊椎疾病动物模型的选择也必然局限于此范围内。

椎间盘退变的模型动物应该具备类似人类脊椎的解剖和生理特点,建立的模型应该与人类的椎间盘退变相似和具有可比性。

而模型的可重复性和能够模拟再现人类疾病的客观规律也是基本要求。

目前已经使用并证实效果确切的椎间盘退变模型动物包括鼠、兔、羊、猪、狗、猴等。

鼠尾椎间盘常被用以制作退变模型,缘于其操作容易,对动物的损伤不大,但其对于人类的腰椎间盘疾病的代表性尚需商榷。

化学法制备椎间盘退变动物模型的研究进展

化学法制备椎间盘退变动物模型的研究进展

织 学 检测 .结 果 显 示 4、 时 椎 间 盘 重 量 和 MR 检 测 无 8周 I 明显 改 变 . 组 织 学 检 查 有 退 变 信 号 出 现 :2周 时 所 有 研 而 1
究 指 标 均 出现 了退 变信 号 。且 退 变 程 度 增 加 至 1 8周 .6 2 周 时退 变 水 平 下 降 。同时 又 将 0 、. 、- 03 Uml . 02 03和 .5 / 四 2 5 个 不 同 剂 量 软 骨 素 酶 A C注 射 人 山 羊腰 椎 间盘 内 ,在 注 B 射后 1 2周进 行 椎 间盘 的重 量 、 I 组 织 学 等 检 测 , 果 MR 及 结
以证 实 。 瓜 凝 乳 蛋 白酶 可 选 择 性破 坏 蛋 白多 糖 . 成 髓 木 造
核 蛋 白粘 稠度 下 降 , 维 环 层 状 排 列 松 弛 , 而 椎 间 盘 细 纤 进 胞 形 态 发 生改 变 + 脊柱 生 物 力 学 稳定 性 降低 [ i b 9 1 t e等 。N o
使 用 木瓜 凝乳 蛋 白酶 对 犬 椎 间盘 细 胞 进 行 体 外 培 养 结 果 显 示 , 核 和 纤 维 环 中 大 多数 细 胞 在 加 入 木 瓜 凝 乳 蛋 白酶 髓
为 目前 常 用 的方 法 之 一 l l _ 。
1 应 用木 瓜 凝 乳 蛋 白酶 制备 椎 间盘 退 变 动物 模 型 木 瓜 凝 乳 蛋 白酶 是 较 早报 道 的根 据 髓 核 化 学 溶 解 术 的原 理 制 备椎 间盘 退 变 模 型 的方 法 。 过 注入 木 瓜 凝 乳 蛋 通
3Hale Waihona Puke 3 中国脊柱脊髓杂志 2 1 0 0年第 2 0卷第 4期 C ieeJunlfS i n pnl od 2 1 , o. N . hns ora o pn adS ia C r ,0 0 V 1 0,o4 e 2
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茜金项目: 国家自 然科学基金资助项目(0713 3526)
作者单位 四川大学华西医院骨科( 成都.101 604)
功地建立了椎间盘退变动物模型。按退变发生的原因 不同可将模型分为两大类 , 即诱发性和 自发性椎间盘
退变模型。 前者是通过实验方法诱发椎间盘退变, 进一 步分为 3 : 种 ①改变椎间盘生物力学环境诱发退变 ; ② 损伤椎间盘 自身结构诱发退变; ③通过基因敲除技术
21 改变椎间盘生物力学环境诱发退变模型 . 211 应力型椎间盘退变动物模型 流行病学资料 .. 证实脊柱受力和椎间盘退变两者间存在联系, 一些动 物模型中可以观察到在外力经常作用的部位容易产生
间 改 是 致 [3 盘 变 一 的2 17 . 1
22 损伤椎间盘 自身结构诱发退变模型
221 手术直接损伤型动物模型 通过外科手术的 ..
压力可 以导致应力在椎 间盘重新分配, 继而引发局部 生物学反应。 当椎间盘被施加压力的时候 , 首先髓核压
当髓核移位至伤口处时, 退变也进一步加重。 在损伤恢 复早期, 脊椎节段活动度增加, 但随着退变的进一步加 重, 椎间盘纤维化又使其重新变得稳固起来。
C iee ma o R prt e d cntute rey N vmbr 7 V l 2 h s Ju l eaai a R os ci S gr, e e 20 , . n o f v n e r v u o 0 o 1 N .
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泛C。 2 无论采用哪种方法或物种, 1 理想的椎间盘退变动 物模型应满足以下条件[ ①与人椎间盘退变过程具 3 7 有相似性和可比性; ②具有良好的可重复性; ③具有易
Me os h r av a ie i r et r w r et s e r i e. ui bt a hm ad r d r t d l i rc s e n yas e e i l e e d S d s h o e a o w e h T e te l n e t c e e x n v y w v t e o t n ba e
渐明确, 其在椎间盘退变性疾病的研究中具有广阔应用前景 . 【 关健词】 椎间盘退变 损伤 修复 动物模型
中图分类号 8 8. R 3 : 615 32 文做标识码 : A
RE E C A A E I A MA MOD L O I ER R E RA DIC GE RA I S AR H DV NC S N NI L E S F NT VE T B L S DE NE T ONI HANG ni Z Wel,
复[ 然而, [ 1 4 J 随着纤维环细胞转变为软骨细胞及胶原 产物的增加, 仍会出现蛋白多糖和水分丢失, 最终演变 为髓核纤维化。 a a r等[ 在羊外周纤维环损伤的 Fz li 1 za 5 7
研究中发现, 这种损伤最终将波及内层纤维环及髓核,
间盘退变的影响, 并对其生化指标、 基因表达改变以及 退变机制进行深人研究[J M c a 等1研究表明, [ o l n 7 s s ae 3
D D) D 是骨科临床常见病和多发病, 目前关于 D D 但 D 的病因和病理生理机制尚未明确。建立一种可靠的椎 间盘退变动物模型能够为研究椎间盘退变发病机制提 供有利条件 , 同时为修复治疗退变椎间盘的各种研究 提供良好的实验载体[。我们就近年来建立椎间盘退 D 1 变动物模型的研究进展作一综述。 1 椎间盘退变动物模型的分类及物种选择 从 Lb 13) o 等(93通过损伤兔椎间盘纤维环观察 到退变现象至今, 制作椎间盘退变动物模型已有 ? 余 7 0 年历史。 许多学者选择不同的动物, 通过不同的方法成
结缔组织破坏 , 细胞数减少 , 出现明显退变征象。他认
一种建模方法。早期研究, O t 19) 2 如 s (90 将 岁的 l Men 羊, r 。 通过手术造成纤维环前份边缘性损伤而建 i
立椎间盘退变模型, 术后观察椎间盘变化。 切开纤维环 仅在外 1 层见肉芽组织形成, 邝 术后 10 8 d内儿乎均 继发出现内层纤维环断裂及向切开部位突出的髓核样
中国修 复重建外科杂志 20 年 1 月第 2 卷第 1 期 07 1 1 1
.1 5 . 2 9
椎间盘退变动物模型的研究进展
张闻力
【 要】 摘
刘浩
李坛珠
目的 对国内外建立椎间盘退变动物模型的研究进展进行综述。 方法 广泛查阅近年来国内外有
关椎间盘退变动物模型的文献, 对不同的建模方法进行分类和综合分析。 结果 椎间盘退变的动物模型分为两大类: 诱发性和自 发性推间盘退变模型。 其中前者可分别通过改变椎间盘生物力学环境、 损伤椎间盘自身结构以及用基因技术 改变动物的遗传性状来诱发退变。 在各类建模方法中, 以鼠或兔制作的诱发性椎间盘退变模型应用最为广泛。 结论 椎间盘退变的动物模型是研究椎间盘退变性疾病发病机制的一种重要手段, 同时为退变椎间盘的修复研究提供良好的 实验载体. 虽然目 前报道的各类模型均具有一定的局限性, 但随着动物模型和人类椎间盘退变之间的相关性和可比性逐
类在解剖生理上最为接近 , 但由于动物实验伦理和经
通讯作者 刘浩, 教授, 博士导师, 研究方向 脊柱外科 Em i - a; l
h h o 30 3 6. u a6 0 13cm o
济因素的限制, 也难以广泛应用。因此目 前研究中, 以 鼠或兔制作 的诱发性椎间盘退变模型应用最为广
.1 6 . 2 0
操作性和经济性 。 2 诱发性椎间盘退变模型
在早期不明显 。
总之, 以上两类模型均是通过改变椎间盘生物力 学环境来加速椎间盘退变。 应力型模型促使椎间盘从 内到外发生退变, 而脊柱不稳所致退变模型通过外力 作用刺激椎体边缘重塑, 外向内加速椎间盘退变。 并由 无论哪种方法, 在刺激因素长期存在的前提下, 最终椎
m dlad as ihs r t se s d o h m n c ee t n oe n hm n , a a a popc i t y u a d dgnr i . s u t ge r t n u f i e s ao
[ e wr ] I r r bad c eeao r a iam dl s e e erl dgnrtn I uy Rpi K y d o n vt t i e s i n j e r A m l e n o
制作退变模型。自发性模型是一些特殊的可 自发出现 椎间盘退变的动物种系, 其中包括通过特殊方法饲养 或改变遗传性状而出现椎间盘退变的动物。到 目前为
止, 已用于建立椎间盘退变模型的动物包括鼠、 犬、 兔、 羊、 猴以及拂拂等十余种。 猪、 在建立动物模型的方法选择上, 发性退变动物 自 模型由于动物少、 退变机制不清且实验周期长等限制, 应用较少。 在动物模型的物种选择上, 虽然灵长类与人
物质。相关研究也表明椎间盘在创伤后短期内出现蛋
为退变的程度取决于弯曲时间长短, 椎间盘退变的实
质是一种应力性萎缩 。另一些早期的研究 2 周内, 部分得以恢
除新生大鼠前肢, 使其在饲养过程中改变姿态, 依靠双
后肢直立行走, 使腰椎间盘负重增加从而产生退变。
近年来, 许多学者开始采用动力轴向加压的方法 . 研究不 同强度、 频率和持续时间的轴向载荷对动物椎
F ud t I in m: t n l trl ine u d t n C ia 0 7 1 3 on a o t e Nai a Naua S e c F n ai o hn ( 5 2 6 ) o c o o f 3
椎间盘退变性疾病(i dgnr i d e e d c ee te a , s e av i s s
方法损伤纤维环或终板引发椎间盘退变是广泛应用的
椎间盘退变〔。在早 期的研究 中, Lnb m 等 4 ) 如 i l do (92利用弯曲鼠尾部的方法建立椎间盘退变模型, 15) 通过将鼠尾部弯成 U形 , 日保持 1 , 每 2h 持续观察 2 周一1 个月后发现, 4 在鼠尾部凹侧可见纤维环肿胀,
c sfd ehr eietl i ue m dl o sot eu m dl T e ue m dl w r sbidd l si a i e epr nay c ai e s t x m l n d e r na os e . i c d o s p n o s h n d e e ud i a d o s e v e s
604 , R C i . a ,wbx 6.o 10 1 P . n E m i z l @I3cm . h a - l o
Cr sodn u o: Ha, al i a60@13cm i at r LU o E m i I ho34 6. orpn g h e I - : u a [ bt c] O j t e r e h e a h ac n m l e f a d dgnr i . cv o i t r er avne i aia m dl o hm n c ee tn A sa rt be i T e w e c d v s s n o s u i e ao s
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