椎间盘退变动物模型研究进展.doc

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1、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(intervertebraldiscdegeneration，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

2、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

3、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　　2.1诱发性椎间盘退变模型　　2.1.1机械模型　　2.1.1.1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

4、突出，首先异常的应力可直接损伤椎间盘结构。Kuga等［3］用两岁大鼠(相当于20～40岁的人)椎单位进行疲劳应力试验发现纤维环易于发生破裂，有时可伴软骨终板破裂，显示椎间盘突出是纤维环破裂引起，而与髓核无关。然而，更重要的是力学因素可通过影响椎间盘组织的生物学特性而引起进一步作用，导致椎间盘生物力学性能改变及其细胞合成分泌代谢紊乱。VanDeursen等［4］发现在持续压应力作用下，牛椎间盘髓核发生蠕变，应力下降，而纤维环应力增高。Chiu等［5］通过MRI发现，在压应力下椎间盘髓核的脱水程度明显大于纤维环。陈立等［6］实验研究表明，正常力学环境

5、下，增龄因素对软骨终板蛋白聚糖(proteo6glycan，PG)代谢影响较小，PG各组分含量保持相对稳定。而异常生物力学环境可直接导致终板PG含量不断减少和成分比例改变。为了阐明和理解脊柱受力与椎间盘退变之间的关系，许多研究者通过施加轴向压力［7］和张力［8］来建立椎间盘退变动物模型。Lindblom等首次利用弯曲鼠尾的方法建立椎间盘退变模型后，有很多人用该法作实验。Lotz等［9］将大鼠的尾巴屈曲固定，观察屈曲侧椎间盘的退变情况，结果发现椎间盘损害程度与屈曲的区间有关。由此推断椎间盘退变可能是一种椎间盘细胞的压迫性萎缩。Sarver等［10］

6、研究发现，大鼠尾巴椎间盘比腰椎椎间盘有更大的过渡区，以致有更好的弹性力和粘弹性力。早期对IVDD的研究主要是通过两足鼠完成，因为两足鼠腰椎承受一定的重力，随着年龄增加，腰椎退变加速，神经核脊索细胞在早期即被纤维软骨细胞替代，引起IVDD。吴靖平等［11］用双后肢普通大鼠建立椎间盘退变动物模型。在实验中发现，正常老年大鼠髓核中脊索细胞随年龄的增长而逐渐发生退变，双后肢大鼠的退变更严重，髓核细胞的这种退变与人类椎间盘细胞的退变规律完全一致。截肢法是因为改变脊柱的生物力学致腰椎椎间盘承受较大压力而发生退变。人类椎间盘承受重力是导致椎间盘退变的因素之一。

7、故本法所致IVDD的原因和发展规律与人类IVDD有相似，因此不仅适用于进行椎间盘和脊柱退行性疾病的研究，还可以对椎间盘摘除、脊柱融合、椎间盘移植等各种手术引起的变化进行系统的研究，是一种比较经济实用、简单科学的直立动物模型，但它只能适用于小型动物。　　2.1.1.2脊柱运动节段不稳致椎间盘退变模型采用手术破坏脊柱的一些支持组织(如小关节［12］、棘突等)、一定频率和一定时间内反复刺激脊柱周围的肌肉［13］、椎体内固定和椎间关节融合［14］等手段可使脊柱过度运动，产生脊柱不稳。研究证明，椎间盘过度反复运动可促发椎间盘退变，如纤维环分层破坏、细胞组织

8、变形和凋亡、骨赘形成等。运动干扰早期，纤维环周围细胞增殖并分化为类软骨细胞。如果刺激持续存在，软骨增殖使椎体边缘骨赘增生，碱性成纤维细胞