實驗性脊髓型頸椎病動物模型研究進展

王 亮,夏建龍

(南京中醫藥大學,江蘇南京210046)

脊髓型頸椎病(Cervical Spondylotic Myelopath,CSM)占頸椎病比例較大,CSM患者輕則四肢痿軟,重則四肢癱瘓,其高致殘性一直被臨床醫師所重視。CSM的發病機制及病變過程尚未完全清楚,隨著現代醫學技術對CSM研究不斷深入,進行相關的動物實驗研究有其必要性,本文就目前國內外的脊髓型頸椎病動物模型常用制備方法行一簡要綜述,并對不同造模方式進行討論分析。

1 實驗動物選擇

選擇實驗動物首先需選擇種系接近人類者,其次其可重復性以及來源、價格狀況也必須考慮。目前用于CSM 動物模型的動物主要有:猴、狒狒、羊、狗、貓、兔、大白鼠以及小白鼠等[1]。動物脊髓的生理特性與解剖與人類脊髓越相近,則其實驗結果的價值越大[2],因此最理想的實驗動物為靈長類動物,但因其來源有限,費用昂貴,應用受到限制。大白鼠價格低廉、容易管理、可重復性好,目前為最常用的CSM動物模型。近年來國外學者也常運用小白鼠制作CSM動物模型[1],而國內目前尚無報道。

2 CSM動物模型制作

CSM是一種由于頸部脊髓、血管等組織受壓迫、刺激而出現相應癥狀的疾病[3]。慢性壓迫性的脊髓損傷常見于CSM中[4-5],縱觀國內外研究設計,多從壓迫機制著手,通過制造頸髓前方或后方的壓迫完成CSM造模。因此所期望的CSM模型便是一個有相應癥狀的慢性頸髓損傷模型。

2.1 動態造模法 動態造模是指通過一次或多次手術,使頸髓受到漸進性壓力,導致頸髓形態結構發生改變,形成CSM動物模型。

2.1.1 螺釘壓迫法 此造模方法是經頸前路或后路使螺釘在椎管內形成占位,從而造成頸髓壓迫。國外Hukuda等[6]早在1972年,便采用經頸前路于C5椎體中植入螺釘,并每日擰入約1 mm,制造了亞急性壓迫性脊髓損傷模型。Tsukasa等[7]用特氟隆螺釘建立了兔脊髓慢性壓迫性損傷的動物模型,并證實了該模型的可靠性。但上述兩種模型共同的缺陷在于產生的頸髓壓迫是一種非線性壓迫,造成的結果就是在早期即使快速壓迫脊髓后脊髓誘發電位也無明顯變化,而后期則恰恰相反。在國內,蔡欽林等[8]經過長期研究摸索,成功建立了兔CSM模型。該方法采用經頸前路在兔下頸椎置入一直徑為4 mm的螺釘,間隔一定時間擰入一定長度的螺釘,經多次手術,完成造模,測得螺釘椎管侵占率平均為54%(30%～78%)。吳葉等[9]選擇大動物山羊作為實驗動物,其方法為選擇羊下頸椎的某椎體為入孔點,打一孔道至硬膜囊后測量深度,然后選用適合長度空心鈦合金螺釘擰入,到測得的深度時停止,透視以確定螺釘位置處于已進入椎管,但尚未對頸髓形成壓迫。再次擰入螺釘,同時監測誘發電位波形,出現輕微的變化時即停止,造模完成。此種模型的缺點在于當山羊頸椎可自由活動,頸椎活動時,其螺釘深度會有所改變,影響準確性。

2.1.2 可控氣囊壓迫法 具體方法是在實驗動物的椎管前側或后側置入一可控性的氣囊,產生對頸髓的慢性進行性的壓迫過程,以此形成CSM動物模型,該造模方式可避免多次手術帶來的創傷。Kikuchi等[10]將一氣囊置入頸椎椎板下,固定后,通過充氣使氣球緩慢膨脹,產生長期可控性的壓迫。Takahashi等[11]也用相似的方法模擬慢性的脊髓壓迫過程,其方法為在球囊內注入一定量的空氣形成一定的壓力后,緩慢向球內注射一種“Konnyaku”的物質。也有報道向氣囊內注入其它一些物質如滅菌用水、生理鹽水、水混合淀粉等[12]。此外,隨著技術發展,已有研究人員采用介入方式將氣囊推進到頸椎指定部位進行造模[13],此法降低了對頸髓周圍內環境的損害。但運用球囊壓迫制作的模型的缺點類似于螺釘壓迫法,氣囊內壓力和注入物質體積并非呈直線性相關關系,因此壓迫與所注入物質體積呈非線性關系。

2.1.3 生物材料植入法 該方法是利用某些生物材料可誘導相關組織骨化或可膨脹的特性,形成頸髓壓迫,制作CSM動物模型。PhyoKim等[14]在實驗動物頸椎椎板間,植入聚氨酯合成橡膠,利用其逐漸膨脹特性,形成對脊髓的慢性進行性壓迫,術后第26周取脊髓組織,行相關免疫及病理學檢測,顯示造模成功。趙定麟等[15]采取誘導骨化形成壓迫的方法進行造模,方法是在家兔C4、5椎間隙中部注入少量滅菌生理鹽水,術后經過一段時間,頸椎椎體后方骨贅形成,頸髓受壓,從而建立了CSM動物模型。戎利民等[16]利用重組人骨形態發生蛋白(BMP)可誘導頸椎間盤及相關組織骨化的特性[17-18],在實驗動物頸椎間間隙注入少量BMP/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)復合制劑,成功建立了實驗動物模型。該方法對實驗動物的創傷較小,可完整的模擬頸髓慢性受壓的病理過程,但其缺點在于造模時間長,可控性較差,在行相關實驗研究時有局限性。

2.1.4 其它方法 Pinazo等[19]于1999年通過在動物頸椎植入肝臟腫瘤細胞,誘導腫瘤組織在局部生長,導致頸髓受壓,形成CSM動物模型。此模型制備方法簡單,但是缺點也十分明顯,即腫瘤組織生長速度快,難以控制。且其為侵襲性生長,頸髓相關的結構,及頸髓神經細胞都可能被腫瘤細胞破壞,不適宜研究CSM的慢性脊髓壓迫。王華等[20-21]采用咬骨鉗咬除椎板,不破壞硬膜和脊髓的方法,形成脊髓損傷。近年來,CSM動物模型也用到了轉基因技術,通過該技術,培育成一種轉基因小鼠,隨著小鼠的生長發育,其椎體內鈣化質會不斷沉積,頸髓壓迫緩慢形成,當壓迫到一定程度,即形成CSM動物模型。該法有較好的穩定性、持續性,因此其是制作CSM動物模型的很好選擇[22]。鉗夾壓迫脊髓損傷模型[23]是利用夾子鉗夾脊髓,產生頸髓壓迫,其可通過調節鉗夾壓力與夾閉時間可得到不同壓迫程度的CSM動物模型。

2.2 靜態造模法 靜態造模是指只通過一次手術,使頸髓受到一恒定的壓力(如將一固定的壓迫物置入椎管,形成CSM動物模型。徐遠坤等[24]采用的壓迫物為大鼠自體C7棘突。其具體方法為:大鼠麻醉后,經頸椎后路行3～4 cm切口,找到最高骨性突出便為C7棘突。離斷并取出后,刮除骨面附著組織修剪后備用。取相應直徑的骨塊植入 C3～4、C4～5椎間隙,骨塊植入椎間隙的深度以上肢肌肉出現反射性抽搐為最大限度。術后對實驗大鼠行體感誘發電位檢查、斜板試驗及相關組織學觀察,證實造模成功。都興林等[25]采用的壓迫物為硅膠顆粒。其特點在于將4 mm×2 mm×0.6 mm的硅膠顆粒通過椎弓根置入椎管,使其位于中線區,再將固定線固定于附近肌肉上防止硅膠顆粒在椎管內滑動,造模成功。上述兩個模型簡單經濟,可重復性好,但其最大缺點在于可控性差。Miyamoto等[26]通過破壞頸椎局部穩定性的方法來造模,其方法是剝離實驗動物脊柱后部椎體上的肌肉,并切斷棘間、棘上韌帶,頸椎局部穩定性被破壞,術后從病理學上證實成功制備CSM動物模型。該方式較為簡單,但造模周期較長,創傷較大,可控性較差。

3 結語

CSM的臨床發病率較高,且其病情重,嚴重影響患者的生活質量,通過相關動物實驗為臨床上該疾病的預防和治療方法提供理論基礎是必要及迫切的。目前國內關于CSM的實驗研究不多,需要探索能較好地模仿CSM臨床病理特點的模型,并形成一個標準化得動物模型。上述的CSM動物模型制備方法為現今國內外較為常用的一些方法,比較動態造模與靜態造模,動態造模則更能模仿CSM的臨床病理變化過程,當然不同的動態造模方式又存在各自不足之處。筆者所尋求的理想的CSM動物模型是要有高度可重復性的、操作簡單、經濟實用、可控性好的動物模型。文中提到的轉基因小鼠模型因為技術及費用問題,雖然還未被廣泛應用,但通過科技發展,技術進步,其費用也必將降低,其將會是一種理想的CSM動物模型。

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