椎间盘退变模型的研究现状及进展

目的：探讨椎间盘退变模型的研究现状及进展。方法：在Pubmed、中国知网查阅有关椎间盘退变模型研究的文献,进行汇总分析。结果：椎间盘退变模型可以通过体外和体内两种方法构建,前者包括椎间盘细胞模型和椎间盘组织模型,后者包括诱发性椎间盘退变模型和自发性椎间盘退变模型。体外模型适用面较广,但培养要求较高,不能全面模拟体内环境;体内培养干预技术较容易实现,但适用面较窄。结论：人椎间盘退变的影响因素繁多,目前的椎间盘退变模型往往具有一定的局限性,无法全面地模拟出人的椎间盘退变情况。无创、微创构建椎间盘退变模型将是未来的发展趋势。     

椎间盘退变与修复动物的体内模型和体外模型

背景:动物模型可以用于研究一些具体的椎间盘生物学方面的科学问题。椎间盘退变的模型主要用于解决相关疾病机制及其治疗的科学与安全问题。目的:总结目前用于椎间盘退变研究的实验动物模型,根据椎间盘影像学、形态学、生物力学以及生化组分等指标的改变,动态观察并证实椎间盘退变的病理过程。方法:以Intervertebral disc degeneration,Animal models,In vivo,In vitro等为检索词,检索Cochrane图书馆(2009年第1期),Cochrane图书馆临床对照试验资料库(2009年第1期),MEDLINE(1990/2009-03),EMbase(1990/2009-03)、Current Controlled Trials,The National Research Register。文献检索语种限制为英文。以椎间盘影像学、形态学、生物力学以及生化组分等指标的改变和椎间盘退变的病理过程为评价指标。纳入涉及椎间盘细胞培养模型、全椎间盘组织培养模型、力学模型,损伤模型,生物学模型,基因改造模型,自发模型等的相关文章。排除重复性研究和所述内容与椎间盘退变动物模型相关度不高的研究。结果与结论: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。椎间盘退变的动物模型可分为两大类:椎间盘退变与修复体外模型和体内模型。其中前者可分为椎间盘细胞培养模型与全椎间盘组织培养模型;后者分为力学模型,损伤模型,生物学模型,基因改造模型,自发模型等。以上模型常用于研究椎间盘退变的发生机制和各种治疗手段的可行性、有效性。但是目前仍无公认的理想椎间盘退变动物模型,已报道的各类模型也均有各自的优缺点。     

椎间盘退变模型的研究进展

椎间盘退变疾病发病率越来越高,但退变的机制尚不明确.椎间盘退变模型是现今研究椎间盘退变疾病的主要方式,退变模型主要分为体内退变模型和体外退变模型两大类.两种退变模型从不同角度研究椎间盘退变的病理生理过程,为揭示退变机制及预防、治疗椎间盘退变疾病起着重要作用.本文就目前国内外关于两种不同椎间盘退变模型研究的进展作一综述.     

椎间注射转化生长因子β1对兔退变腰椎间盘蛋白多糖表达的影响

背景：体外研究证实转化生长因子β1可以促进蛋白多糖合成,延缓椎间盘退变,但体内实验鲜见报道。 目的：观察局部应用转化生长因子β1对兔退变腰椎间盘髓核蛋白多糖表达的影响。 方法：取30只新西兰大白兔建立兔腰椎间盘退变模型,造模12周,经X射线证实退变后,随机选择6只模型兔及6只未造模正常兔,处死取材。分别向剩余24只模型兔L_4~5椎间隙注射转化生子因子β1和生理盐水。末次给药2,4周取材,间苯三酚法测定兔椎间盘髓核内蛋白多糖的水平。 结果与结论：造模12周,兔退变椎间盘髓核中蛋白多糖水平明显降低(P < 0.01)。经局部注射转化生子因子β1后,兔退变椎间盘髓核中蛋白多糖表达明显增多(P < 0.01)。说明在兔椎间注射转化生子因子β1 可以促进髓核蛋白多糖的合成,延缓椎间盘退变。     

如何构建能较全面模拟人类椎间盘退变性疾病的椎间盘退变实验动物模型

背景：椎间盘退变性疾病的发病机制目前尚无定论,建立理想的椎间盘退变动物模型是研究该病发病机制或治疗的重要途径。 目的：对近年来各种椎间盘退变动物模型研究的模型选择、建模方法以及优缺点做一综述。 方法：计算机检索万方数据库、知网数据库、PubMed数据库以及FMJS数据库近5年国内外关于椎间盘退变的体内及体外动物模型的文献。 结果与结论：目前的文献报道显示中小型动物是现阶段较为常用的模型动物;造模方法可以分为体内和体外模型两大类,体外模型通过细胞或组织培养,从细胞及分子水平揭示椎间盘退变的机制,体内模型则使用不同种物理或化学方法对椎间盘进行干预,模拟椎间盘退变的结果,并从干预过程中反证椎间盘退变的机制。但因人类的椎间盘退变性疾病发病机制复杂,目前尚无定论,所以目前的动物模型均不能较全面的模拟人类椎间盘退变性疾病。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植;肝移植;移植;心脏移植;组织移植;皮肤移植;皮瓣移植;血管移植;器官移植;组织工程全文链接：     

体外培养条件下兔脊柱运动节段髓核组织的变化

背景：椎间盘器官体外培养模型作为体内试验和细胞培养的联系,能够在原生基质中维持细胞活性,从而保留了重要的细胞与细胞及细胞与基质的相互作用。 目的：观察体外培养兔脊柱运动节段模型髓核组织的变化。 方法：将13只新西兰白兔处死后在无菌条件下取出脊柱运动节段50个,在高渗培养基中进行整体培养  (410 mOsm/kg),于培养前及培养后第3,7,14,21天,各取10个椎间盘分别进行苏木精-伊红染色、Ⅱ型胶原免疫组织化学、蛋白多糖含量和髓核细胞活力测定。 结果与结论：培养14 d苏木精-伊红显示椎间盘组织结构基本保持完整,21 d椎间盘组织形态学破坏;Ⅱ型胶原免疫组织化学染色强度14 d无显著差异(P > 0.05),21 d染色变浅,与之前各时间点相比有显著差异(P <   0.05);蛋白多糖PAS/AB染色7 d内强度无降低,14 d强度有所减弱,21 d染色强度进一步减弱;髓核细胞荧光检测21 d髓核细胞荧光强度减弱,细胞活性降低,与之前各时间点比较差异明显(P < 0.05)。结果表明,培养14 d兔脊柱运动节段椎间盘髓核组织退变不显著,培养21 d模型髓核退变明显,脊柱运动节段目前在14 d内可作为研究生物力学对椎间盘影响的体外实验模型。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程      

兔退变椎间盘中BNIP3的免疫组织化学研究

目的探讨兔退变椎间盘中BNIP3蛋白的表达情况。方法建立兔椎间盘穿刺退变模型,分别培养2、4、8周后对目的椎间盘进行组织HE染色、番红O染色及BNIP3免疫组织化学染色,与正常椎间盘随机对照,检测椎间盘退变程度及BNIP3蛋白表达情况。结果成功建立兔椎间盘退变模型,随椎间盘退变程度加重,BNIP3蛋白在中央髓核组织中的阳性表达逐渐增强。结论兔椎间盘退变过程中,BNIP3蛋白表达增强诱导髓核细胞死亡增加。     

可控轴向压力致兔腰椎间盘退变模型的建立及评价

目的：建立可控轴向压力诱发的椎间盘退变动物模型并考察其特性。方法:取4月龄日本大白兔40只，将其随机分入5组（每组8只）。采用基于横穿椎体的克氏针的自制加压装置，分别对2-4组动物腰椎间盘施加10 kg压力1周、2周、4周及8周，第1组作为假手术对照组。Thompson分级法及兔腰椎间盘磁共振（MRI）评价退变程度，HE染色及Ⅰ、Ⅱ型胶原免疫组化染色考察其组织学改变。另外，构建纤维环损伤致兔腰椎间盘退变模型，并对标本行HE染色以供比较。结果:①Thompson分级：第2组7只均为Ⅱ级，第3组6只Ⅲ级，第4组5只为Ⅳ级，第5组4只动物退变程度达到Ⅴ级。②MRI评分显示，第2组椎间盘以轻度退变为主；第3组椎间盘主要为中度退变。第4组、第5组则以重度退变为主。③HE染色显示，该模型椎间盘各区域的退变情况较纤维环损伤模型更为均匀。④免疫组化染色显示，退变过程中椎间盘基质成分退化的趋势与人体相符。结论:可控轴向压力致兔腰椎间盘退变模型可以高效诱发椎间盘退变，尤其在轻、中度椎间盘退变方面具有优势。该模型可供深入研究，并用于椎间盘退变的治疗研究。     

椎间盘退变过程中MMP/Timp基因表达变化的研究

目的:采用新西兰大白兔的纤维环损伤制作腰椎间盘退变模型,以证实和比较在人椎间盘退变中的基因变化情况.方法:损伤L4.5、L5.6纤维环,行核磁共振及计算机扫描摄影拍片证实椎间盘退变情况,同时取椎间盘行精确定量逆转录聚合酶链式反应观测MMP/Timp系列基因的变化.结果:证实了兔腰椎纤维环损伤后腰椎逐渐退变,且与人类退变结果相似,基因表达情况MMP-1、MMP-2、MMP-3、Timp-1、Timp-2早期均上调,MMP-3、Timp-1在退变的晚期出现下调.结论:人类腰椎间盘退变中明显上调的基因在此退变模型椎间盘中被发现同样上调,从而在分子水平证实了此动物退变模型与人类的相似性.     

针刺损伤兔椎间盘退变模型组织病理变化及软骨样细胞的迁移规律**☆

背景：兔椎间盘退变模型间盘退变表现为随时间进展脊索细胞将被软骨样细胞逐渐替代,但兔针刺纤维环间盘退变模型中软骨样细胞的来源和移行规律尚不明确。 目的：观察针刺兔纤维环间盘退变模型椎间盘病理变化过程,并初步探讨软骨样细胞来源及移行规律。 方法：将24只新西兰大白兔随机分为手术组与假手术组。手术组使用16 G穿刺针针刺L2/L3、L3/L4、L4/L5及L5/L6椎间盘纤维环,假手术组暴露至相同椎间盘前方后冲洗闭合伤口。 结果与结论：针刺损伤椎间盘退变过程中的软骨样细胞来源于终板。在髓核与上下终板交界处,软骨细胞脱离终板成串向髓核中心迁移;在髓核与内层纤维环交界处,软骨细胞沿纤维走行迁移并随之向皱缩的髓核边缘迁移。椎间盘退变过程中非钙化层逐渐变薄,非钙化层/钙化层比值逐渐降低。 关键词：椎间盘退变;软骨细胞;软骨终板;纤维环穿刺;新西兰大白兔  doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.09.018     

透视引导下穿刺构建兔椎间盘退变模型的影像和病理变化

背景：国内外构建的椎间盘退变动物模型大部分是在手术直视下进行的,手术切开操作对动物的损伤较大。 目的：透视引导下穿刺构建兔椎间盘退变模型,观察椎间盘退变过程中影像学及病理学的变化规律。 方法：透视引导下穿刺新西兰大白兔L2/3、L3/4、L4/5椎间盘,不同时间点进行X射线及MRI扫描与病理学检测,测量椎间盘的T2WI信号强度。 结果与结论：椎间盘穿刺后,随着时间的推移,椎间盘逐渐退变,椎间隙逐渐变窄,椎间盘T2WI信号逐渐减低,椎体边缘骨质增生,髓核、纤维环变性、坏死,最终纤维环完全撕裂。表明透视引导下穿刺后椎间盘逐渐发生退变,病理改变与人类椎间盘退变的病理改变相似,且建模方法具有操作简单,创伤小,成功率高等优点。     

经皮纤维环穿刺法建立兔椎间盘退行性变动物模型

背景：合适的椎间盘退变动物模型是椎间盘组织工程研究的必要条件,但目前尚缺乏公认的模型制备方法。 目的：采用C形臂辅助下经皮纤维环穿刺法制备兔椎间盘退变动物模型,并评估其可行性。 方法：选定新西兰大白兔L2/3和L3/4椎间盘作为穿刺干预椎间盘,L1/2和L5/6椎间盘作为空白对照组,采用C形臂辅助下经皮穿刺法干预椎间盘。于术后2,4,8,12周各选择2只兔麻醉后拍摄兔腰椎核磁共振影像,处死动物采集椎间盘,进行椎间盘髓核蛋白多糖测定。核磁共振检查观察椎间盘退行性改变,二甲基亚甲蓝染色分光光度法测定髓核中蛋白多糖含量变化。 结果与结论：术后4周穿刺干预椎间盘髓核区域核磁共振信号强度及髓核内蛋白多糖含量同空白对照组相比均下降(P < 0.05),其后两者呈现逐渐下降趋势。结果证实,C形臂X射线机辅助下经皮纤维环穿刺法可用于椎间盘退变动物模型的制备。     

Reliability of radiographic intervertebral disc height measurement for in vivo rat-tail model

Quantification of changes in intervertebral disc height is critical for studying intervertebral disc degeneration. Reliability of disc height measurement is therefore especially important for in vivo studies using animal models of disc degeneration. In this study, the effects of image intensity and percentage of disc width used for disc height measurement from radiographic images were evaluated in a rat-tail model. Radiographs were taken for 10 Sprague-Dawley rats using a standardized protocol. Average disc heights of the caudal 8-9 discs were determined using original and intensity adjusted images with different percentages of disc width. The average disc height was found to be significantly affected by both the image intensity and the percentage of disc width measured. A higher reliability was found in the measurement for image with adjusted intensity and using smaller disc width. Image intensity is suggested to be controlled and the disc width should be taken into account in quantifying the disc height.     

经皮纤维环穿刺与经肌间隙纤维环刀刺建立兔椎间盘退变模型

背景：有研究表明椎间盘退变模型的建立可为椎间盘退变治疗提供实验载体,但目前尚缺乏公认的最佳实验动物模型。 目的：比较经皮纤维环穿刺法和经肌间隙纤维环刀刺法建立兔椎间盘退变模型的差异。 方法：将新西兰大白兔分别采用经皮纤维环穿刺法和经肌间隙纤维环刀刺法建立兔椎间盘退变模型,穿刺后4,8,16周通过磁共振和组织病理学检查观察腰椎间盘髓核变性及组织病理情况。 结果与结论：穿刺后4周,两组兔椎间盘髓核内T2加权像信号降低、变暗,椎间隙高度下降,但经皮纤维环穿刺组T2信号强度评分较经肌间隙纤维环刀刺组低(P < 0.05);穿刺后8周,两组T2信号强度评分均增高,经皮纤维环穿刺组T2信号强度评分较经肌间隙纤维环刀刺组低(P < 0.05);穿刺后16周,两组兔椎间盘髓核内T2信号强度评分达最高且差异无显著性意义,两组椎间隙均明显变窄,椎间盘均亮度变黑,两组差异不明显;经皮纤维环穿刺组手术时间少于经肌间隙纤维环刀刺组(P < 0.05),经肌间隙纤维环刀刺组感染率为5.6%,而经皮纤维环穿刺组无感染。结果证实,经皮纤维环穿刺法建立兔椎间盘退变模型建模时间短,感染率低,效果优于经肌间隙纤维环刀刺法造模。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程全文链接：     

Intervertebral disc degeneration: an experimental and numerical study using a rabbit model

Animal models have been extensively used for the study of degenerative diseases and evaluation of new therapies to stop or even reverse the disease progression. The aim of this study is to reproduce lumbar intervertebral disc degeneration in a rabbit model by performing a percutaneous annular puncture at L4L5 level. The effect of this damage on the spine behaviour was analysed combining three different techniques: imaging processing, mechanical testing and computational modelling. Twenty New Zealand white rabbits were divided into control and experimental groups and followed up during 6 months. Intervertebral disc height, as well as nucleus area and signal intensity, decreased with degeneration while storage and loss moduli increased. Both changes may be related to the loss of water and tissue fibrosis. Similar but slighter changes were reported for adjacent discs. A finite element model was built based on MRI and mechanical testing findings to add new biomechanical information that cannot be obtained experimentally. Four stages were computationally simulated representing the different experimental phases. The numerical simulations showed that compressive stresses in the damaged and adjacent discs were modified with the progression of degeneration. Although extrapolation to humans should be carefully made, the use of numerical animal models combined with an experimental one could give a new insight of the overall mechanical behaviour of the spine.     

间断直立位下兔椎间盘退变模型的影像及病理表现*

背景：已有大量的动物模型用于研究椎间盘退变,但是尚缺乏一种符合人类椎间盘退变规律的动物模型。 目的：探讨直立位下构建椎间盘退变模型的可行性及造模的简便、易行性。 方法：新西兰大白兔42只,随机数字表法均分为实验组和对照组。将兔子固定在PVC管中,实验组将PVC管直立,对照组将PVC管平放。 结果与结论：4周时实验组和对照组间椎间盘高度指数、MRI及纤维环改变差异无显著性意义(P > 0.05),髓核PAS染色后灰度值明显增加(P < 0.05)。8,12周实验组和对照组椎间盘高度指数相比差异有显著性意义,退变椎间盘T2加权像信号明显降低,苏木精-伊红染色显示纤维环排列紊乱,PAS染色显示退变椎间盘髓核的灰度值明显变大(P < 0.05)。说明通过强迫直立位下因自身身体重力负荷对椎间盘产生影响可以成功建立椎间盘退变模型。