椎间盘退变动物模型研究进展

椎间盘退变动物模型用于研究椎间盘退变机制和检测介入治疗手段的有效性。该文综述了腰椎间盘退变研究常用的几种动物实验模型的制作方法和原理,分析各种模型的优缺点及其与临床的相关性。     

椎间盘退变机制及动物模型建立的研究进展

椎间盘退变常会引起腰背痛.长期以来人们对椎间盘退变机制进行了大量的探索与研究,目前普遍认为椎间盘退变是一个多因素诱导的(遗传因素、环境因素、年龄因素)、多种因子(生长因子、炎性因子)参与的不可逆的过程,其确切机制尚不明确.模型的建立可与退变机制的研究相互论证,益于对退变机制的探索.     

椎间盘退变动物模型的研究进展

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:诱发性和自发性椎间盘退变模型。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。     

应用纤连蛋白片段建立椎间盘退变动物模型

目的:探讨应用N端30kDa纤连蛋白片段(Fn-f)建立模拟人类椎间盘退变规律的椎间盘退变动物模型的可行性,为椎间盘退变的防治提供实验模型及实验依据.方法:选取雄性6月龄新西兰大白兔28只,麻醉后使用30G微量注射针和微量注射器,在透视引导下经皮将25μl 1.5μmol/L Fn-f(Fn-f组)或25μl磷酸缓冲液(PBS,0.01mol/L,pH值7.2;PBS组)随机分别注射入不同节段的腰椎间盘中心区.分别于注射4、8、12、16周后获取椎间盘,对椎间盘进行组织学检测(HE、Masson三色及番红O染色),并以RT-PCR法对椎间盘聚集蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的基因表达水平进行分析.结果:与注射PBS椎间盘相比,注射Fn-f椎间盘造模后4周时椎间盘的髓核、纤维环结构以及胞外基质蛋白聚糖等无明显差别;8周时髓核细胞数量减少、细胞簇状分布,被胞外基质分隔开来,纤维环层状结构排列部分出现紊乱,蛋白聚糖染色变浅;12和16周时髓核细胞数量明显减少,细胞变圆,呈明显的成簇聚集分布,纤维环排列明显不规整,各层间出现裂隙,甚至断裂,蛋白聚糖染色明显变浅,甚至部分未见染色.Fn-f组椎间盘聚集蛋白聚糖mRNA表达水平在8、12和16周3个时间点均明显低于PBS组(P＜0.05);Ⅱ型胶原mRNA表达水平在12和16周时明显低于PBS对照组(P＜0.05).结论:透视引导下兔椎间盘内注射N端30kDa Fn-f可诱导椎间盘产生渐进性退行性病变,该法建立的动物模型可作为研究椎间盘退变的发病机制及防治的实验模板.     

纤维环穿刺法建立兔椎间盘退变模型

[目的]通过纤维环穿刺法建立兔椎间盘退变模型,分析其特点.[方法]将16只新西兰大白兔随机分为2组.经腹膜外入路暴露X2、3、L3、4椎间隙.A组为纤维环穿刺组,采用16号针头穿刺,B组为假手术对照组.术后2,4,6,8周通过MRI和组织病理学检查观察髓核变性及组织病理情况.[结果)纤维环穿刺组髓核信号强度在术后呈现逐渐降低趋势,髓核面积逐渐缩小,椎间隙高度也逐步下降,从术后4周开始两组差异有统计学意义(p＜0.O5 ).随着时间的进展,纤维环穿刺组髓核内细胞含量逐渐减少.[结论]纤维环穿刺法可成功建立椎间盘退变模型,比较真实地模拟了人类椎间盘损伤后的退变过程.     

椎间盘退变模型的建立及其历史和现状

腰腿痛是影响人类健康的常见病和多发病。研究表明约２３％的腰腿痛患者其病因与椎间盘的退行性改变有关［１］。但椎间盘退变的确切病因及病理生理机制目前仍不十分清楚。为深入探讨椎间盘退变的病理过程,有必要建立类似人类椎间盘退变的动物实验模型,对椎间盘退变的诱发因素,早期发生的形态学、生物化学及其它方面的变化进行较为详尽的研究。 一、动物模型的要求及动物选择 建立的动物模型要求与人类的椎间盘退变具有相似性和可比拟性。应包括以下几个方面：（１）能再现椎间盘退行性病变的客观规律;（２）模型重复性好;（３）所选动…     

椎间盘退变动物模型研究进展

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。[第一段]     

实验性无创兔颈椎间盘退变模型的建立

目的 :观察长时间异常应力环境下兔颈椎间盘的组织形态、基质生化成分和生物力学性能变化 ,为防治颈椎病的研究提供动物模型和实验依据。方法 :选取 35只家兔 ,随机分为对照组 (2 0只 )、模型组 (15只 ) ,造模家兔颈椎处于低头屈曲 4 5°位异常应力环境下 5h/d。动物处死后 :①颈椎间盘光镜和电镜下观察组织形态学变化 ;②免疫组化和生化方法测定基质胶原和蛋白聚糖 (proteoglycan ,PG)含量和成分的变化 ;③功能节段生物力学性能测试。比较各组间可能存在的差异。结果 :①对照组颈椎间盘组织形态、基质胶原和PG含量和成分及生物力学性能无明显变化 ;②模型组颈椎间盘发生软骨细胞变性、坏死 ,髓核皱缩 ,纤维环胶原纤维变性、排列紊乱 ,软骨终板钙化、断裂 ,胶原纤维排列紊乱等组织形态学改变。髓核和软骨终板中PG总量、硫酸软骨素 (chondroitinsulphate,CS)含量和Ⅱ型胶原表达下降 ,纤维环中Ⅰ型胶原表达增加 ,椎间盘压缩、扭转生物力学性能下降 ,并随着异常应力作用时间的延长而表现更为显著。结论 :长时间处于异常应力环境下能使兔颈椎间盘组织形态、基质生化成分及生物力学性能均发生明显退行性改变 ,成功建立家兔颈椎间盘退变模型     

椎间失稳致兔椎间盘退变磁共振影像计量分析

目的 :探讨由于椎间失稳诱发的椎间盘退变在磁共振成像 (magneticresonanceimaging ,MRI)中的表现。方法 :选用新西兰兔 15只 ,随机分为手术组 9只、对照组 6只 ,手术组沿L3～ 6棘突作后正中切口 ,剥离骶棘肌和关节突附丽肌肉 ,切除棘上、棘间韧带和关节突关节外后 1/ 2 ;对照组作相同皮肤切口即缝合。所有动物在标准条件下饲养 ,分别于术后 2、 4、 8个月行腰椎MRI检查及髓核信号值测量。结果 :术后 2～ 8个月 ,对照组腰椎未见异常 ,而手术组L3～ 6椎间盘则相继出现T2 加权像低信号、腰椎后凸畸形、T1加权像低信号、椎间盘后突和硬膜囊受压等改变。对手术组手术节段及其邻近节段椎间盘髓核信号值的定量分析显示 ,T2 加权像信号值减低在术后 2、 4、8个月均具有统计学意义 ,而T1加权像信号值减低在术后 8个月具有统计学意义 ;T2 信号值减低主要发生于术后 2个月 ,T1信号值减低发生于术后 8个月。结论 :脊柱失稳可诱发椎间盘退变。髓核T2 加权像低信号是椎间盘退变的早期和先发征象 ,T1加权像显示形态改变较好 ,但T1信号值在退变早期变化不明显。     

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个月龄日本大白兔40只,将其随机分为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、2、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.     

纤维环穿刺诱导椎间盘退变动物模型的实验研究

目的：探讨纤维环穿刺诱导椎间盘退变建立动物模型的可行性。方法：新西兰大白兔24只，用持针器夹持18G皮肤穿刺针从左前外侧刺人L3/4、L4/5、L5/6椎间盘的纤维环，深度控制在5mm。术前及术后3、6、10周对造模后的椎间盘及对照的椎间盘（L2／3）行MRI检查，并行免疫组化及组织学观察。结果：术后第3周到第10周，造模后的椎间盘MRI T2WI信号呈现持续减弱趋势，免疫组化及组织学观察发现髓核细胞的数量及Ⅱ型胶原含量较对照间盘进行性减少（P〈0．01）。结论：纤维环穿刺法可以诱导兔椎间盘的缓慢退变，为研究椎间盘的退行性变提供有效的动物模型。     

椎间盘内注射医用臭氧对椎间盘退变模型自身免疫反应的影响

目的:观察椎间盘内注射医用臭氧对椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IDD)动物模型自身免疫反应的影响,探讨其作用机理.方法:50只新西兰兔随机分为A、B、C、D、E共5组,其中A组为正常组,不作处理;B组为假手术组,仅暴露纤维环而不穿刺;C、D、E组采用后外侧纤维环穿刺的方法建立腰椎间盘退变模型(L6/7),在造模后14dD组模拟临床手术椎间盘内注射臭氧干预,E组椎间盘内注射医用纯氧,于造模后14d、21d对5组动物进行自由行走疼痛行为学评分,并于21d获取各组动物外周血,L6、L7神经根及L6/7髓核,运用透射比浊法测定各组动物血清中免疫球蛋白IgG和IgM水平,ELISA法测定血清中TNF-α、IL-1、IL-6的含量;免疫组化染色观察髓核中抗原抗体复合物沉积情况,应用图像分析系统记录染色阳性细胞的累积光密度值(integrated optical density,IOD);BCA蛋白定量法检测腰神经根中PLA2的活性.结果:造模后1周左右(平均7.4d)C、D、E组动物手术侧后肢活动减少,并在爬行前进时明显偏离手术侧,行走疼痛学评分分别为2.81±0.13分、2.69±0.11分、2.64±0.31分,组间比较差异无统计学意义(P＞0.05);D组注射臭氧后上述异常行为逐渐减轻,处死前行走疼痛学评分为0.54±0.12分,低于C组(2.75±0.17分)及E组(2.52±0.96分)(P＜0.05);D组动物血清中IgG、IgM水平(6.05±0.49g/L,1.98±0.28g/L)低于C组(8.98±0.77g/L,2.40±0.25g/L)及E组(8.52±0.63g/L,2.91±0.3 1g/L) (P＜0.05),与A组(5.43±0.29g/L,1.72±0.15g/L)及B组(4.97±0.35g/L,1.66±0.27g/L)比较差异无统计学意义(P＞0.05);D组炎性细胞因子TNF-α、IL-1、IL-6的含量(98±11pg/ml,247±21pg/ml,149±23.4pg/ml)亦低于C组(256±39pg/ml,404±19pg/ml,231±41.3pg/ml)及E组(244±45pg/ml,410±15pg/ml,249±21.7pg/ml) (P＜0.05),与A组(70±6pg/ml,223±17pg/ml,141±12.6pg/ml)及B组(79±1 1pg/ml,238±32pg/ml,138±17.4pg/ml)比较差异无统计学意义(P＞0.05);D组髓核中抗原抗体复合物阳性沉积光密度值(7.40±3.56)小于C组(27.49±12.84)及E组(29.55±10.38)(P＜0.05),其相应节段腰神经根PLA2活性(0.0189±0.0072μmol/min·L)较C组(0.1685±0.0103μmol/min·L)及E组(0.1994 ±0.080μmol/min·L)明显下降(P＜0.01),与A组(0.0036±0.0081μmol/min·L和B组(0.0098±0.0043 μmoL/min·L)比较差异无统计学意义(P＞0.05).结论:医用臭氧能够在一定程度上抑制腰椎间盘退变模型中异常的自身免疫反应,这可能是臭氧治疗椎问盘退变引起的腰痛的作用机制之一.     

CT引导下经皮纤维环穿刺建立兔腰椎间盘退变模型

【摘要】 目的：在CT引导下经皮纤维环穿刺建立兔腰椎间盘退变模型,并通过影像学和病理学验证其退变过程及效果。方法：3月龄新西兰大白兔18只,体重2.7~3.3kg,雌雄不限,术前均行X线及MRI检查。每只兔在螺旋CT引导下,用18G穿刺针经侧方皮下穿刺兔L5/6椎间盘（穿刺组）,确认刺入椎间盘纤维环深度约为5mm,并对L4/5椎间盘进行假性穿刺（穿刺达椎间盘边缘,但不刺入纤维环内;假穿刺组）,L3/4椎间盘作为对照椎间盘（对照组）。术后4周、8周、12周随机选取6只兔行X线片及MRI检查,观察各组椎间隙高度、邻近骨质改变及椎间盘信号改变,以“术后椎间隙高度/术前椎间隙高度×100”计算椎间盘高度相对值(DHRV),并进行椎间盘改良Thompson分级法分级;X线片及MRI检查结束24h内处死动物,选取对照、假穿刺和穿刺组椎间盘进行组织形态学及免疫组织化学分析。结果：对照组及假穿刺组术后4、8、12周,X线片示椎间隙高度无降低,无终板骨质硬化与骨赘形成;MRI T2加权成像图像示各椎间盘均呈高信号;组织学检查见髓核细胞数量较多,分布均匀,纤维环排列呈同心圆层状;免疫组化分析髓核呈Ⅰ型胶原染色强阳性,Ⅱ型胶原染色阴性,在各时间点表现无明显差别。穿刺组椎间盘在术后4周X线片即可见椎间隙高度轻度降低（DHRV=70.78±4.55）,MRI示椎间盘信号强度轻度下降,组织学上见纤维环结构紊乱、髓核细胞轻度减少;术后8周椎间隙高度明显降低（DHRV=50.63±4.04）,开始出现终板骨质硬化,MRI示椎间盘信号强度明显下降,组织学上髓核被胶原组织分裂为含较多椭圆形细胞的细胞岛,出现纤维软骨细胞,纤维环层状结构变形、部分断裂;术后12周椎间隙高度继续下降（DHRV=44.78±2.61）,骨赘形成、终板骨质硬化明显,MRI示椎间盘信号强度继续减弱,组织学上见髓核被纤维软骨组织所代替,纤维环层状组织碎裂、解体;免疫组织化学分析示术后4、8、12周髓核Ⅰ型胶原染色逐渐增强,Ⅱ型胶原染色逐渐减弱。各时间点对照组椎间盘的DHRV及改良Thompson分级与假穿刺组比较均无统计学差异（P＞0.05）;穿刺组在术后不同时间点的DHRV降低、改良Thompson分级增高与对照组及假穿刺组比较均有统计学差异（P<0.05）;随着穿刺时间的延长,穿刺组DHRV呈进行性降低趋势,改良Thompson分级进行性升高,两者在术后4、8、12周间均有统计学差异（P<0.05）。结论：CT引导下经皮纤维环穿刺法诱导兔椎间盘退变模型构建成功,操作方法简单、创伤小,经影像学及病理学证实其退变过程为渐进性。     

椎体终板下微循环障碍直接导致椎间盘退变的实验研究

目的 通过建立椎体终板下微循环障碍动物模型,探讨椎间盘退变发病的可能机制.方法 将24只新西兰白兔随机分为实验组和对照组,实验组采用联合应用内毒素与激素的方法制备典型椎体终板下微循环障碍模型,并通过终板微血栓染色证实;对照组为阴性空白对照,不给予任何药物干扰,仅标准饲料喂养.3个月后分析实验组和对照组动物椎间盘的水含量、生化成分含量和组织形态学,从而评估椎间盘的退变程度.结果 终板微血栓染色证实实验组成功构建椎体终板下微循环障碍模型,3个月后实验组动物椎间盘水含量、生物化学成分含量均低于对照组,椎间盘切片染色可见椎间盘退变的表现.结论 椎体终板下微循环障碍可直接导致椎间盘退变,椎间盘营养供给障碍是椎间盘退变的发病机制之一.     

细胞衰老及衰老相关分泌表型在椎间盘退变中的研究进展

椎间盘细胞在不断分裂增殖和外界不利因素的持续刺激下极易发生老化。衰老细胞在影响椎间盘结构和功能同时异常表达衰老相关分泌表型(SASP),通过分泌促炎因子、趋化因子、生长因子和蛋白酶类等物质加速椎间盘退变的进程。目前已证实抗衰老治疗在椎间盘退变疾病中有很好的应用前景,包括减少衰老细胞发生、细胞移植抗衰老治疗等,特别是近些...