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：     

兔椎间盘退变与修复模型的研究现状*

椎间盘退变模型是研究椎间盘退变疾病的基础和关键之一。兔退变椎间盘模型具有操作简单、可重复性好等特点被国内外学者广泛应用。兔椎间盘退变模型包括体内模型、体外模型等。体内模型根据损伤类别包括:机械损伤模型、化学损伤模型、异常应力模型、脊柱不稳模型、脊柱融合模型等;体外模型包括椎间盘细胞模型、椎间盘组织模型等。本文根据近年兔腰椎间盘各种退变模型与修复的研究现状与进展作一综述。     

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。     

退变腰椎间盘内细胞凋亡的检测与分析

目的:从基因水平探讨椎问盘退变病因病理机制.方法:日本大耳白兔60只,分实验组和对照组各30只,建立腰椎间盘退变模型,6个月后行透射电镜观察及原位细胞凋亡检测与分析.结果:椎间盘内有细胞凋亡的发生,椎间盘细胞凋亡发生率:实验组为(34.0±2.9)%,对照组为(28.0±2.8)%.退变椎间盘内细胞凋亡率高,与对照组相比,差异显著(P＜0.01).结论:退变椎间盘内细胞有较高的凋亡率,且有明显的部位差异,椎间盘退变与细胞凋亡的调控基因有关.     

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.     

双上肢去势联合椎间盘刺破诱导建立大鼠椎间盘退变模型

背景：寻求一种相对合适的椎间盘退变动物模型,对深入研究椎间盘退变的发病机制有着重要意义。目的：探索一种新的椎间盘退变动物模型,希望为椎间盘退变疾病的基础研究提供新的造模方式选择。方法：将20只雄性SD大鼠随机分为假手术组与模型组。采用双上肢去势联合椎间盘刺破的方式制备椎间盘退变模型,于造模当天及造模后4周、8周进行MRI检查,观察造模前后椎间盘形态变化并评估Pfirrmann分级;造模4,8周后取出大鼠L₄-L₅及L₅-L₆椎间盘,运用苏木精-伊红染色、Masson染色法观察椎间盘病理学变化及免疫组化观察Ⅱ型胶原蛋白表达量。结果与结论：(1)模型组在造模当天仅呈现轻微退变;(2)在造模第4周时与假手术组相比,模型组MRI上T2加权信号降低,在Pfirrmann分级上可见明显差异(P<0.05),在造模第8周时与假手术组相比,模型组MRI上T2加权信号明显降低,与纤维环边界模糊不清,且髓核向后纵韧带膨出,在Pfirrmann分级上可见显著差异(P<0.01);(3)病理染色结果显示,在造模...     

不同运动状态下模拟人体腰椎结构特征变化的有限元分析

目的比较不同运动状态下正常与退变腰椎节段三维有限元模型的应力变化特点及量效关系,分析中医推拿手法对退变腰椎节段力学调衡作用机制。方法建立完整、真实人体脊柱退变腰椎节段(L4~5)三维有限元模型,模拟腰椎节段前屈与后伸的生理活动。在加载外力即中医推拿手法作用下,分析退变腰椎节段的应力变化特点以及外加载荷逐渐递增过程中退变腰椎节段的应力变化,并与正常腰椎节段在不同运动状态下的应力、应变改变趋势进行对比。结果在不同运动状态下,人体腰椎节段椎间盘内应力分布、髓核、纤维环等结构的弹性模量随着腰椎退变程度的增加呈逐渐增大的趋势。中医推拿手法作用后能改变椎间盘内的应力分布,一定程度地增大椎管内的空间,使神经根所受的应力减小,椎体、小关节应力、椎弓根应力后伸位大于前屈位;椎间盘内部应力前屈位大于后伸位;且均由上至下呈逐渐增大的趋势。结论中医推拿手法对人体退变腰椎节段力学环境的调衡起到改善和治疗腰椎间盘病变的目的。同时,与人体正常腰椎节段三维有限元模型对比,从生物力学环境与特性改变角度研究腰椎退变的过程,能够为中医推拿手法在临床中预防和治疗脊柱退行性疾病的推广应用提供科学依据,也为中医推拿手法有效地预防和治疗脊柱腰椎节段病损的生物力学机制的研究提供新研究思路。     

椎间盘高度降低及退变对腰椎生物力学影响的有限元分析

目的：分析椎间盘高度降低及退变对腰椎活动节段生物力学的影响。方法：首先采用一种新型CAD方法精确构建腰椎L4-5，活动节段正常高度椎间盘（NHD）、单纯高度降低椎间盘（PHDD）、椎间盘高度降低合并严重退变（DHDD）三种有限元模型。垂直压缩载荷下，分别对3种有限元模型的生物力学参数进行测试。结果：椎间盘高度降低及退变对腰椎活动节段轴向移位、后外侧椎间盘膨出、纤维环纤维应力最大值有明显的影响，DHDD模型的椎体一终板界面应力分布与NHD和PHDD模型明显不同。结论：高度降低后椎间盘刚度明显增加，DHDD最不易发生内层纤维环纤维破裂，关节突关节间隙与轴向移位比值是决定椎间盘承载力大小的关键因素，退变椎间盘对压缩应力有明显分散传递作用。     

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。     

生长因子治疗椎间盘退变的研究进展

目的：探讨椎间盘退变的发生机制,总结生长因子治疗椎间盘退变的相关研究成果,并提出尚待解决的问题和未来研究的热点。方法：从刺激椎间盘细胞增殖,促进椎间盘基质的合成,抑制椎间盘细胞的凋亡,应用方式,现阶段研究中存在的问题等方面对国内外相关研究进行总结。结果：使用生长因子治疗椎间盘退变可以从生理结构上阻止、逆转椎间盘退变,恢复椎间盘丢失的高度和生物学功能。结论：椎间盘的生长因子治疗尚存在一定的问题和不足,随着研究的深入和应用方法的改进,生长因子治疗有望为椎间盘退变提供一条新的治疗途径。     

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。     

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。     

山羊腰椎间盘退变模型硬膜外胶原酶的注射

背景：采用椎间盘外、硬膜外腔注射胶原酶治疗椎间盘突出症的机制,目前尚不完全清楚。 目的：观察硬膜外注射胶原酶对椎间盘退变动物模型的作用。 方法：成年山羊6只,麻醉后作侧外方切口至腰椎体腹侧,椎板加压并用钢板螺钉固定,L₁/L₂,L₃/L₄椎间盘分别注射0.5 mL无水乙醇建立椎间盘退变模型。硬膜外注射实验用胶原酶1 mL,2周后处死动物,取出椎间盘,作电镜切片观察。 结果与结论：电镜下显示：退变的椎间盘纤维环上有裂隙,退变的椎间盘的胶原纤维明显溶解,未退变的椎间盘未有明显溶解。提示硬膜外注射胶原酶通过纤维环上的裂隙渗透到盘内,发生化学溶解作用,从而达到治疗作用。     

X射线引导建立大鼠椎间盘退变模型

背景:目前国内外对于椎间盘退变的造模方法较多,但存在定位不精准问题.目的:对比X射线引导下与非X射线引导下建立大鼠椎间盘退变模型的效果.方法:取9只成年SD大鼠,按照随机数字表法分3组,每组3只,空白组不进行任何操作;对照组手动定位尾椎Co6/7椎间盘,用注射器针头进行垂直穿刺,并均匀缓慢注入无水乙醇,建立椎间盘退变模...     

Experimental model of intervertebral disc degeneration by needle puncture in Wistar rats

Animal models of intervertebral disc degeneration play an important role in clarifying the physiopathological mechanisms and testing novel therapeutic strategies. The objective of the present study is to describe a simple animal model of disc degeneration involving Wistar rats to be used for research studies. Disc degeneration was confirmed and classified by radiography, magnetic resonance and histological evaluation. Adult male Wistar rats were anesthetized and submitted to percutaneous disc puncture with a 20-gauge needle on levels 6-7 and 8-9 of the coccygeal vertebrae. The needle was inserted into the discs guided by fluoroscopy and its tip was positioned crossing the nucleus pulposus up to the contralateral annulus fibrosus, rotated 360° twice, and held for 30 s. To grade the severity of intervertebral disc degeneration, we measured the intervertebral disc height from radiographic images 7 and 30 days after the injury, and the signal intensity T2-weighted magnetic resonance imaging. Histological analysis was performed with hematoxylin-eosin and collagen fiber orientation using picrosirius red staining and polarized light microscopy. Imaging and histological score analyses revealed significant disc degeneration both 7 and 30 days after the lesion, without deaths or systemic complications. Interobserver histological evaluation showed significant agreement. There was a significant positive correlation between histological score and intervertebral disc height 7 and 30 days after the lesion. We conclude that the tail disc puncture method using Wistar rats is a simple, cost-effective and reproducible model for inducing disc degeneration.     

Transplantation of mesenchymal stem cells embedded in Atelocollagen gel to the intervertebral disc: a potential therapeutic model for disc degeneration

Intervertebral disc degeneration is considered to be one of the major causes of low back pain. Despite this irreversible phenomenon, attempts to decelerate disc degeneration using various techniques have been reported. However, to date there has been no proven technique effective for broad clinical application. Based on previous studies, we hypothesize that maintenance of proteoglycan content in the disc is achieved by avoiding the depletion of nucleus pulposus and preserving the structure of the annulus is a primary factor in decelerating disc degeneration.One novel approach to solve the dilemma of intervertebral disc degeneration is found at the stem cell level. Mesenchymal stem cells (MSCs) are known to possess the ability to differentiate into various kinds of cells from mesenchymal origin. Although the majority of cells that contribute to disc formation are known to obtain chondrocyte-like phenotypes, no reported study has emphasized the correlation with mesenchymal stem cells.To evaluate the possible potential of MSCs in disc cell research and treatment of degenerative disc disease, autologous MSCs embedded in Atelocollagen gel were transplanted into the discs of rabbits which had undergone a procedure proven to induce degeneration. The results suggest that MSC transplantation is effective in decelerating disc degeneration in experimental models and provided new hopes for treatment of degenerative disc disease in humans. Atelocollagen gel served as an important carrier of MSCs in transplantation, permitting proliferation, matrix synthesis and differentiation of MSCs. This study strengthens the viable efficacy of practical application of MSCs in treatment of intervertebral disc disease.     

MicroRNA影响椎间盘退变过程的研究进展及可发展空间

文题释义：miRNA：属于一种受内源性非蛋白质编码调控的单链小分子RNA,可以调控人体近1/3的蛋白编码基因参与机体发育与疾病发生,与许多生物进程的调控密切关联,包括生长发育、细胞增殖、凋亡和分化等。其不仅在许多正常人体发育过程中起着关键作用,而且与多种疾病的发生和发展有关。 自噬：是细胞通过溶酶体吞噬和降解自身细胞质和细胞器的过程。自噬在生长、发育、细胞稳定和成熟分化等方面起着重要作用,作为一种独立的Ⅱ型程序性细胞死亡过程,自噬与细胞凋亡存在着密切关联。 背景：在细胞与分子水平上明确MicroRNA(miRNA)在椎间盘退变过程的作用机制,可为早预防或治疗椎间盘退变继发的一系列脊柱疾患提供新的思路。 目的：综述miRNA在椎间盘退变原因和机制中的研究现状。 方法：应用计算机检索PubMed数据库、万方数据库和中国知网数据库,英文检索词为“miRNA、Intervertebral disc degeneration、Extracellular matrix、Apoptosis、Autophagy、Cartilage endplate、Nucleus pulposus、Fibrous ring”,中文检索词为“miRNA、椎间盘退变、细胞外基质、凋亡、自噬、软骨终板、髓核、纤维环”,最终纳入58篇文章进行综述。 结果与结论：miRNA在椎间盘退变过程中的作用已被广泛研究,部分具体机制得到验证;研究多局限于髓核组织,对软骨终板及纤维环报道较少;随着miRNA深入研究,临床方面的研究仍有较大发展空间。 ORCID: 0000-0002-2312-4255(胡宝阳) 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