腰椎間盤突出癥(lumbar disc herniation,LDH)已成為我國臨床常見多發(fā)疾病之一。目前認為LDH基本病理改變?yōu)樽甸g盤的退變,然而椎間盤退行性變(intervertebral disc degeneration,IDD)的主要病因和其發(fā)病機制尚未明確,也無適宜的治療措施。動物模型研究是應用于生物醫(yī)學科技研究中的一種重要工具,針對特定疾病設計對應的動物模型,通過動物模型進行研究動物發(fā)病機制與檢測驗證診斷治療的有效性,在臨床研究中具有無法替代的優(yōu)勢和作用。
動物的選擇
目前zui常用的是大鼠模型,飼養(yǎng)方便、價格便宜、繁殖迅速,最重要的是其椎間盤解剖結(jié)構與人類椎間盤結(jié)構極為相似。
近年來,也有研究者選用兔、羊、豬等動物制備IDD動物模型。
靈長類動物無論在進化方式或解剖結(jié)構方面來說均與人類最為相似,如恒河猴,是目前為止理想的動物模型,但由于經(jīng)濟方面的制約不能大量的應用。
造模方法
一、直接結(jié)構損傷模型
01纖維環(huán)損傷模型
纖維環(huán)模型是目前zui常用的動物模型。
造模方法:研究者選取兔,利用各種規(guī)格不同的穿刺針(16、18、21g)在兔子的纖維環(huán)上進行穿刺,構建一種可令MRI分級及椎間盤高度均有所下降的IDD 模型。將兩種不同尺寸和規(guī)格的針頭進行對照,通過結(jié)構學和影像圖形學的研究和觀察,以25g針頭作為對照,21g針頭所引起的椎間盤退變更加嚴重,且椎間盤突出的發(fā)生率與針頭的大小呈正比。
優(yōu)缺點:這種穿刺纖維致使結(jié)構破壞的造模方法周期短、可行性高、操作簡易,但創(chuàng)傷大、易感染、損傷程度各異等缺點也很明顯。經(jīng)皮穿刺纖維法雖可彌補這方面的不足,但是盲穿難度大,需要C臂機進行配合。
02終板損傷模型
該模型通常采用鉆孔方式破壞終板結(jié)構,由椎體斜穿一個孔洞直達終板和髓核。
造模方法:研究者選取家豬,通過穿刺家豬的椎體終板,3個月后在T2加權像磁共振下發(fā)現(xiàn)纖維環(huán)水份和蛋白多糖含量明顯減少。
03化學損傷模型
造模方法:研究者選取兔,在兔腰椎間盤注射纖維連接蛋白片段,8~16 周后聚集蛋白聚糖和Ⅱ型膠原mRNA表達明顯下調(diào)。
二、機械間接損傷型模型
01機械應力型模型
機械負荷是引起IDD的重要因素之一。
造模方法:有研究者選取兔,聚氯乙烯管將兔雙腿固定于直立位,8周后,MRI顯示椎間盤高度指數(shù)下降,T2加權信號降低,證明IDD的程度與椎間盤應力變化有關。
優(yōu)缺點:該模型操作簡單、損傷小、易獲得,且高度類似人體正常行走的狀態(tài),但所需時間長,成功率低,只能用于小型動物。
02椎體不穩(wěn)的造模
此類造模技術主要是通過使用手術方法損傷關節(jié)面或者棘突等所能支持的組織,反復不斷地對局部的脊柱和肌肉進行一定的刺激,從而導致椎間盤受力不平衡達到IDD的方法。
造模方法:有研究者利用手術橫向切除羊脊柱后部棘突等支撐性組織,模型組隨后即出現(xiàn)了椎間隙狹窄、髓核纖維化等IDD的表現(xiàn)。
03自發(fā)模型
選取沙鼠為試驗動物。
沙鼠以含鹽量較高的灌木為食,IDD有顯著的遺傳性。其中大多數(shù)18~30個月齡沙鼠在椎間盤內(nèi)可以同時發(fā)現(xiàn)纖維骨贅環(huán)囊性生長改變、裂隙和纖維骨贅囊性生長,并有纖維環(huán)膨出和髓核突入終板。沙鼠的飲食習慣(高鹽低水)一定程度影響了代謝情況,從而引起了 IDD的發(fā)生,尤其特別是對于髓鞘單核細胞功能異常性的改變。
有研究者發(fā)現(xiàn)10%的沙鼠動物細胞IDD改變發(fā)生在3個月,而50%的沙鼠動物則可能會逐漸發(fā)生一次性細胞退化改變在5個月。
總結(jié)
IDD是隨著年齡的不斷增長而出現(xiàn)的復雜的退行性變化,以目前的情況而言,構建wan全與該退變相同的動物模型十分困難。且動物和人類的生活方式、解剖生理及病理差異使該模型更加復雜。IDD模型通常會造成椎間盤及附屬器件出現(xiàn)各種形態(tài)學的變化,使方法、變化程度及時間也不同。雖然,動物造模所能提供的 IDD 信息存在局限性,但相比于直接研究人類IDD時間要短得多,且更具有操控性和選擇性。
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