直立体位下无创轴向加载建立兔椎间盘退变动物模型

目的:通过直立体位下无创性轴向加载的方式,建立一种新型兔腰椎间盘早期退变的动物模型。方法:24只4月龄雄性新西兰大白兔随机分为实验组及对照组。将实验组动物置于特制筒内使之保持直立体位,并自颈部施以600g轴向载荷,每日6h;对照组动物不接受任何处理而常规饲养。在实验开始前及实验开始后4周、8周、12周时对全部动物行X线及MRI检查,观察实验组动物在筒内时腰椎的骨性结构,通过椎间盘高度指数(disc height index,DHI)测量,比较两组动物侧卧位时L2/3、L4/5和L6/7节段椎间隙高度改变;通过髓核相对灰度值测量比较两组动物髓核含水量变化。14周后全部动物处死,取L5/6节段胶冻状髓核组织,应用rtPCR检测Ⅰ型胶原、Ⅱ型胶原及蛋白多糖表达水平;取L6/7节段椎间盘连同上、下各1mm软骨下骨,应用HE及天狼星红染色观察各组动物椎间盘组织结构改变。结果:2只实验组动物在实验过程中死亡,其对应的实验数据从结果中剔除。腰椎X线片显示,在直立体位负重条件下,实验组兔腰椎形成明显后凸,较侧卧位下腰椎间隙明显变窄,在L2/3节段,直立体位下椎间隙高度为侧卧位时的75.1%(P0.05);在L4/5节段为54.8%(P0.05);在L6/7节段为47.9%(P0.05)。DHI测量显示两组动物腰椎各节段DHI在任何时间点均无显著差异(P0.05)。MRI结果显示,在L2/3节段,实验组与对照组髓核灰度值在任何时间点均无统计学差异(P0.05),在L4/5节段,实验组与对照组髓核相对灰度值在12周时开始具有显著差异(P0.05);在L6/7节段,两组间在8周时即开始有显著性差异(P0.05)。rt-PCR结果显示,实验组Ⅰ型胶原m RNA表达明显高于对照组(3.57倍,P0.05);而Ⅱ型胶原及蛋白多糖表达明显低于对照组(分别为0.35倍和0.43倍,P0.05)。病理学检查显示对照组与实验组椎间盘组织结构存在显著差异,对照组髓核组织与纤维环间边界清晰,髓核内富含均匀分布的髓核细胞;实验组内层纤维环明显增生,而髓核区域相应减小。结论:直立体位下无创性轴向加载方式可显著加速兔腰椎间盘的退变进程,其在发病机理上与人类椎间盘退变更加相似,该腰椎间盘退变动物模型操作简单、可重复性强。

Upright posture combined with noninvasive axial loading-induced rabbit intervertebral disc degeneration