實(shí)驗(yàn)性脊髓型頸椎病動(dòng)物模型研究進(jìn)展

王 亮,夏建龍

(南京中醫(yī)藥大學(xué),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(yī)師所重視。CSM的發(fā)病機(jī)制及病變過(guò)程尚未完全清楚,隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)對(duì)CSM研究不斷深入,進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究有其必要性,本文就目前國(guó)內(nèi)外的脊髓型頸椎病動(dòng)物模型常用制備方法行一簡(jiǎn)要綜述,并對(duì)不同造模方式進(jìn)行討論分析。

1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選擇

選擇實(shí)驗(yàn)動(dòng)物首先需選擇種系接近人類者,其次其可重復(fù)性以及來(lái)源、價(jià)格狀況也必須考慮。目前用于CSM 動(dòng)物模型的動(dòng)物主要有:猴、狒狒、羊、狗、貓、兔、大白鼠以及小白鼠等[1]。動(dòng)物脊髓的生理特性與解剖與人類脊髓越相近,則其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的價(jià)值越大[2],因此最理想的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為靈長(zhǎng)類動(dòng)物,但因其來(lái)源有限,費(fèi)用昂貴,應(yīng)用受到限制。大白鼠價(jià)格低廉、容易管理、可重復(fù)性好,目前為最常用的CSM動(dòng)物模型。近年來(lái)國(guó)外學(xué)者也常運(yùn)用小白鼠制作CSM動(dòng)物模型[1],而國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)報(bào)道。

2 CSM動(dòng)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(xiàn)相應(yīng)癥狀的疾病[3]。慢性壓迫性的脊髓損傷常見(jiàn)于CSM中[4-5],縱觀國(guó)內(nèi)外研究設(shè)計(jì),多從壓迫機(jī)制著手,通過(guò)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(gè)有相應(yīng)癥狀的慢性頸髓損傷模型。

2.1 動(dòng)態(tài)造模法 動(dòng)態(tài)造模是指通過(guò)一次或多次手術(shù),使頸髓受到漸進(jìn)性壓力,導(dǎo)致頸髓形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,形成CSM動(dòng)物模型。

2.1.1 螺釘壓迫法 此造模方法是經(jīng)頸前路或后路使螺釘在椎管內(nèi)形成占位,從而造成頸髓壓迫。國(guó)外Hukuda等[6]早在1972年,便采用經(jīng)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(dòng)物模型,并證實(shí)了該模型的可靠性。但上述兩種模型共同的缺陷在于產(chǎn)生的頸髓壓迫是一種非線性壓迫,造成的結(jié)果就是在早期即使快速壓迫脊髓后脊髓誘發(fā)電位也無(wú)明顯變化,而后期則恰恰相反。在國(guó)內(nèi),蔡欽林等[8]經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究摸索,成功建立了兔CSM模型。該方法采用經(jīng)頸前路在兔下頸椎置入一直徑為4 mm的螺釘,間隔一定時(shí)間擰入一定長(zhǎng)度的螺釘,經(jīng)多次手術(shù),完成造模,測(cè)得螺釘椎管侵占率平均為54%(30%～78%)。吳葉等[9]選擇大動(dòng)物山羊作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,其方法為選擇羊下頸椎的某椎體為入孔點(diǎn),打一孔道至硬膜囊后測(cè)量深度,然后選用適合長(zhǎng)度空心鈦合金螺釘擰入,到測(cè)得的深度時(shí)停止,透視以確定螺釘位置處于已進(jìn)入椎管,但尚未對(duì)頸髓形成壓迫。再次擰入螺釘,同時(shí)監(jiān)測(cè)誘發(fā)電位波形,出現(xiàn)輕微的變化時(shí)即停止,造模完成。此種模型的缺點(diǎn)在于當(dāng)山羊頸椎可自由活動(dòng),頸椎活動(dòng)時(shí),其螺釘深度會(huì)有所改變,影響準(zhǔn)確性。

2.1.2 可控氣囊壓迫法 具體方法是在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的椎管前側(cè)或后側(cè)置入一可控性的氣囊,產(chǎn)生對(duì)頸髓的慢性進(jìn)行性的壓迫過(guò)程,以此形成CSM動(dòng)物模型,該造模方式可避免多次手術(shù)帶來(lái)的創(chuàng)傷。Kikuchi等[10]將一氣囊置入頸椎椎板下,固定后,通過(guò)充氣使氣球緩慢膨脹,產(chǎn)生長(zhǎng)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(guò)程,其方法為在球囊內(nèi)注入一定量的空氣形成一定的壓力后,緩慢向球內(nèi)注射一種“Konnyaku”的物質(zhì)。也有報(bào)道向氣囊內(nèi)注入其它一些物質(zhì)如滅菌用水、生理鹽水、水混合淀粉等[12]。此外,隨著技術(shù)發(fā)展,已有研究人員采用介入方式將氣囊推進(jìn)到頸椎指定部位進(jìn)行造模[13],此法降低了對(duì)頸髓周?chē)鷥?nèi)環(huán)境的損害。但運(yùn)用球囊壓迫制作的模型的缺點(diǎn)類似于螺釘壓迫法,氣囊內(nèi)壓力和注入物質(zhì)體積并非呈直線性相關(guān)關(guān)系,因此壓迫與所注入物質(zhì)體積呈非線性關(guān)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(dǎo)相關(guān)組織骨化或可膨脹的特性,形成頸髓壓迫,制作CSM動(dòng)物模型。PhyoKim等[14]在實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(duì)脊髓的慢性進(jìn)行性壓迫,術(shù)后第26周取脊髓組織,行相關(guān)免疫及病理學(xué)檢測(cè),顯示造模成功。趙定麟等[15]采取誘導(dǎo)骨化形成壓迫的方法進(jìn)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(shù)后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,頸椎椎體后方骨贅形成,頸髓受壓,從而建立了CSM動(dòng)物模型。戎利民等[16]利用重組人骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)可誘導(dǎo)頸椎間盤(pán)及相關(guān)組織骨化的特性[17-18],在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物頸椎間間隙注入少量BMP/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)復(fù)合制劑,成功建立了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。該方法對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的創(chuàng)傷較小,可完整的模擬頸髓慢性受壓的病理過(guò)程,但其缺點(diǎn)在于造模時(shí)間長(zhǎng),可控性較差,在行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究時(shí)有局限性。

2.1.4 其它方法 Pinazo等[19]于1999年通過(guò)在動(dòng)物頸椎植入肝臟腫瘤細(xì)胞,誘導(dǎo)腫瘤組織在局部生長(zhǎng),導(dǎo)致頸髓受壓,形成CSM動(dòng)物模型。此模型制備方法簡(jiǎn)單,但是缺點(diǎn)也十分明顯,即腫瘤組織生長(zhǎng)速度快,難以控制。且其為侵襲性生長(zhǎng),頸髓相關(guān)的結(jié)構(gòu),及頸髓神經(jīng)細(xì)胞都可能被腫瘤細(xì)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(lái),CSM動(dòng)物模型也用到了轉(zhuǎn)基因技術(shù),通過(guò)該技術(shù),培育成一種轉(zhuǎn)基因小鼠,隨著小鼠的生長(zhǎng)發(fā)育,其椎體內(nèi)鈣化質(zhì)會(huì)不斷沉積,頸髓壓迫緩慢形成,當(dāng)壓迫到一定程度,即形成CSM動(dòng)物模型。該法有較好的穩(wěn)定性、持續(xù)性,因此其是制作CSM動(dòng)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(chǎn)生頸髓壓迫,其可通過(guò)調(diào)節(jié)鉗夾壓力與夾閉時(shí)間可得到不同壓迫程度的CSM動(dòng)物模型。

2.2 靜態(tài)造模法 靜態(tài)造模是指只通過(guò)一次手術(shù),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(dòng)物模型。徐遠(yuǎn)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(jīng)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(yīng)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(xiàn)反射性抽搐為最大限度。術(shù)后對(duì)實(shí)驗(yàn)大鼠行體感誘發(fā)電位檢查、斜板試驗(yàn)及相關(guān)組織學(xué)觀察,證實(shí)造模成功。都興林等[25]采用的壓迫物為硅膠顆粒。其特點(diǎn)在于將4 mm×2 mm×0.6 mm的硅膠顆粒通過(guò)椎弓根置入椎管,使其位于中線區(qū),再將固定線固定于附近肌肉上防止硅膠顆粒在椎管內(nèi)滑動(dòng),造模成功。上述兩個(gè)模型簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),可重復(fù)性好,但其最大缺點(diǎn)在于可控性差。Miyamoto等[26]通過(guò)破壞頸椎局部穩(wěn)定性的方法來(lái)造模,其方法是剝離實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(wěn)定性被破壞,術(shù)后從病理學(xué)上證實(shí)成功制備CSM動(dòng)物模型。該方式較為簡(jiǎn)單,但造模周期較長(zhǎng),創(chuàng)傷較大,可控性較差。

3 結(jié)語(yǔ)

CSM的臨床發(fā)病率較高,且其病情重,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量,通過(guò)相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為臨床上該疾病的預(yù)防和治療方法提供理論基礎(chǔ)是必要及迫切的。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于CSM的實(shí)驗(yàn)研究不多,需要探索能較好地模仿CSM臨床病理特點(diǎn)的模型,并形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化得動(dòng)物模型。上述的CSM動(dòng)物模型制備方法為現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外較為常用的一些方法,比較動(dòng)態(tài)造模與靜態(tài)造模,動(dòng)態(tài)造模則更能模仿CSM的臨床病理變化過(guò)程,當(dāng)然不同的動(dòng)態(tài)造模方式又存在各自不足之處。筆者所尋求的理想的CSM動(dòng)物模型是要有高度可重復(fù)性的、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可控性好的動(dòng)物模型。文中提到的轉(zhuǎn)基因小鼠模型因?yàn)榧夹g(shù)及費(fèi)用問(wèn)題,雖然還未被廣泛應(yīng)用,但通過(guò)科技發(fā)展,技術(shù)進(jìn)步,其費(fèi)用也必將降低,其將會(huì)是一種理想的CSM動(dòng)物模型。

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