羅板鑫,朱文科,周 中,2,3*
(1.南京中醫(yī)藥大學,南京 210023; 2.南京中醫(yī)藥大學附屬 中西醫(yī)結合醫(yī)院,南京 210028;3.江蘇省中醫(yī)藥研究院,南京 210028)
凍結肩是一種常見的肩關節(jié)疾病,其特征是肩關節(jié)主動及被動活動度的逐漸喪失。凍結肩的發(fā)病率為3%~5%[1],常見于 40~60 歲的中老年人群,多數患者為單側發(fā)病,雙側受累較少[2-3],并且女性發(fā)病率較高[4-5]。臨床醫(yī)學研究發(fā)現,包括糖尿病、外傷、偏癱、腦出血、甲狀腺功能亢進、頸椎間盤突出癥、高膽固醇血癥、高脂蛋白血癥等在內的許多系統(tǒng)性疾病均和凍結肩的發(fā)病有關[6-7]。凍結肩的原發(fā)病理部位[8]是盂肱關節(jié)囊組織,尤其以肩袖間隙為主,隨著病程進展,局部的慢性炎癥反應和纖維化增殖[9-12]是導致肩關節(jié)疼痛、運動受限的主要原因。盡管對于凍結肩的臨床癥狀已經研究的較為透徹且已經存在相應的治療方法,然而,導致肩周炎發(fā)生的病因和病理生理機制尚不明確,因此,臨床上并沒有公認的最佳的治療方案。近年來,通過建立有效的動物模型對凍結肩發(fā)病機理開展探索,取得了一系列重要的成果。隨著研究的不斷進展,國內外學者嘗試了多種有效的造模方法并制定了相應的檢測指標。本文在對主要實驗動物進行分類的基礎上,著重就當前凍結肩動物模型的多種主流造模方法進行歸納及綜述,從方法論的角度對凍結肩的發(fā)病機制進行多維度的描述,為臨床上發(fā)展真正有效的治療方案提供思路。
隨著臨床技術及實驗研究的不斷進展,動物模型在研究凍結肩的發(fā)病機制及治療新方案中愈發(fā)不可缺少。動物模型可以動態(tài)地觀察凍結肩的發(fā)病起始過程,通過對動物標本的分析,可以精確知悉發(fā)病部位,明確病理變化。目前已有嚙齒類、犬類以及多種大型動物被用來制作凍結肩模型并開展針對性的研究?,F就以下幾種主要的實驗動物進行簡要描述。
小鼠是凍結肩動物模型中比較常用動物類目,小鼠飼養(yǎng)方便,易于獲取,費用合理,造模周期短。但是由于體型較小,小鼠操作相對困難,目前用于人的凍結肩模型研究不多。現最常用的小鼠品系為C57BL/6,該品系于1921年被培育出來,屬于近交品系。該品系的最主要的兩個特點就是品系穩(wěn)定和易于繁殖。
大鼠在實驗研究中不僅具有小鼠的優(yōu)勢、還具有生存能力強、抗感染能力強、環(huán)境要求不高、易于獲得和大量復制、實驗成功率高的特點。其岡上肌很發(fā)達,并穿過喙突、鎖骨、肩峰和連接這些骨性結構的韌帶共同形成的拱形結構,這和人類相似[13-14],且大鼠肩關節(jié)外展活動度大,可達到50°,它是目前較為廣泛應用的凍結肩疾病研究模型動物。但較兔子、犬類、其他大型動物而言,大鼠的缺點與小鼠相似,其肌腱、關節(jié)囊、韌帶等軟組織細小,不適于觀察疾病的病理變化,也難以承擔修復損傷效果的觀察研究。現最常用的動大鼠品系為SD(Sprague-Dawley)大鼠,其性情溫順,造模時對肩部外固定物的刺激反應較小,易于固定制動。
另一類常用的嚙齒類動物是家兔,其性格溫順,體型較大,便于凍結肩發(fā)生的局部操作。家兔肩胛下肌與人類有類似的解剖學和生物力學特性,實驗兔價格相對不高、生長繁殖速度較快、便于飼養(yǎng)和管理,兔在籠養(yǎng)時,常用雙下肢站立而以雙上肢抱持他物,比其他實驗動物上肢單獨活動的機會更多,并且其上肢承擔體質量行走的負荷較少,是廣泛適用的凍結肩模型動物,不足為兔的肩峰是相對發(fā)育不全的結構[15],其下通過的是岡下肌腱、小圓肌腱而非岡上肌腱。常用的品系為新西蘭兔。
犬類不僅易于組織形態(tài)學觀察,并且對于關節(jié)內容積、關節(jié)活動度的實時測量也非常方便,實驗可重復性和準確性比較好,犬的解剖結構明顯與人類更相似,但犬類生長發(fā)育周期較長,造模成本較高、飼養(yǎng)難度系數較大,不利于進行大樣本的研究。常用的品系為比格犬(Beagle),屬于獵犬中體型較小的一種,適用于長期的慢性疾病實驗研究。
牛、羊、馬[16-19]等大型動物可用于制作肩袖損傷及骨關節(jié)炎動物模型,現尚未有直接使用大型動物制作凍結肩模型的相關文獻報道。但理論上,大型動物極其適宜來觀察肌肉萎縮程度及韌帶、關節(jié)囊等的病理變化,對于治療后康復情況的觀察也比較直觀。
從上世紀90年代開始,凍結肩的動物模型逐步建立并發(fā)展。根據Zuckerman等[20]的分類方法,凍結肩可分為原發(fā)性凍結肩、繼發(fā)性凍結肩。原發(fā)性凍結肩也可以稱為特發(fā)性粘連性關節(jié)囊炎,發(fā)病與系統(tǒng)性疾病或外傷均無關。繼發(fā)性凍結肩分為系統(tǒng)性、外源性和內源性。系統(tǒng)性凍肩關節(jié)患者更為常見,因為全身系統(tǒng)性疾病常常會有潛在的結締組織方面的異常,如糖尿病、帕金森氏綜合征。外源性凍結肩是指肩關節(jié)以外的疾病引發(fā)的凍結肩,如肱骨骨折、頸椎病。內源性凍結肩是指由肩關節(jié)直接發(fā)生病理變化的,如肩袖損傷、肱二頭肌炎。繼發(fā)性凍結肩的具體誘因對其預后有重要影響。比方說,與糖尿病相關的凍結肩,其病程更長,治愈困難。原發(fā)性性凍結肩與繼發(fā)性凍結肩,其病理過程都以炎癥、纖維化為主,肩部的臨床癥狀基本一致。由于繼發(fā)性凍結肩造模的方便性,故現在都是從繼發(fā)性凍結肩作為理論出發(fā)點,來制作凍結肩動物模型。本文根據現有的國內外相關文獻,將凍結肩動物模型的制作方法歸納為模擬理化條件法、外固定制動法、外科手術法三大類。
人為的制造利于凍結肩發(fā)病的內、外在環(huán)境,然后將動物放置于這種環(huán)境中,以此刺激動物的肩部從而誘發(fā)凍結肩。
2.1.1 模擬風寒濕刺激模型
王緒輝等[21]從中醫(yī)理論角度出發(fā),結合實際臨床經驗,認為風寒濕邪對凍結肩的產生具有重要作用。以風寒濕為出發(fā)點,采用兔子作用動物模型造模。在家兔一側肩部,脫毛后以室溫7℃、相對濕度97%、風力6級進行間斷性刺激造模。經造模48 h后發(fā)現肩部略有腫脹但活動受限不明顯,造模14 d后出現明顯的活動受限癥狀。病理結果顯示了這一過程中肩部局部微血管呈收縮、擴張、收縮、再擴張的變化過程。局部組織厚度增加,周圍組織炎性浸潤,同時可見皮下、肌腱、關節(jié)周圍組織粘連。實驗闡述了寒冷、潮濕造成的刺激是局部微循環(huán)障礙、炎性反應是肩部疼痛及活動受限的主要因素。
肩周炎屬中醫(yī)痹癥范疇,《黃帝內經·素問》言“風、寒、濕三氣雜至合而為痹,其風氣勝者為行痹,寒氣勝者為痛痹,濕氣勝者為著痹”。該模型揭示了風寒濕對肩周炎的病因學意義,其優(yōu)點是造模方法簡單,條件單一便于控制,但同時所復制出來的證并不能完全反映臨床疾病的所有特點,因此模型較為片面,比較模糊;操作上具體如何維持風寒濕刺激,以及對肩部有何具體的處理需進一步研究,本模型適宜于兔子等較大體型的實驗動物。
2.1.2 模擬勞損及寒濕刺激模型
熊昌源等[22-23]詳細說明了模擬寒濕的方法,并加用持續(xù)機械性勞損進行造模。這種造模方法分為兩個階段,先將兔子一側前肢連接于水平搖床上,以一定的頻率與振幅搖動肩關節(jié),以此持續(xù)數天。之后,將冰塊外敷于其肩部持續(xù)刺激數天。這種將內因和外因相結合的造模方式,與臨床凍結肩病因學更為接近。也有人使用大鼠[24]作為造模動物。研究從微循環(huán)、病理組織學及相關生化指標測定等多方面驗證了此模型的科學性和可行性。模型動物肩微循環(huán)血流速度緩慢,軟組織腫脹明顯,肌纖維退變,結締組織增生,滑膜粘連,肱二頭肌腱中羥脯氨酸、DNA 和蛋白質明顯增高,超氧化物歧化酶下降明顯,脂質過氧化物升高顯著。此方法優(yōu)點是為復合因素造模,比單一因素造模更接近中醫(yī)臨床表現,有利于探討中醫(yī)藥的療效和機理,這種造模方法操作簡單、價格低廉、比較容易推廣,適應大鼠、兔等多種模式動物,也是我國應用最為廣泛的,尤其在中醫(yī)研究中[25]。缺點是這種模型在束縛動物時,動物依從性較差,有一定概率造成動物受傷、死亡、造模失敗,模型穩(wěn)定性需進一步研究;造模完成后,缺乏客觀的測量指標,只能憑借經驗來斷定造模是否成功?;谶@一方法,目前不少研究者正在努力嘗試利用主觀判斷和客觀指標相結合的方法,來判定造模效果。例如,王晨瑤等[26]通過大致觀察步態(tài)、肩部活動情況、測量血清PGE-2含量,評判造模效果。康佳珺等[27]則采用步態(tài)Coderre分級、測量肩關節(jié)周長進一步量化了造模效果,并測量造模前后血清中IL-1量、TNF-量、COX-2等炎性指標的變化。
2.1.3 內分泌紊亂模型
糖尿病是凍結肩的重要發(fā)病因素之一。相關研究稱T2DM大鼠模型其盂肱關節(jié)活動度低于正常水平[28],T2DM可導致大鼠肩關節(jié)軟骨、滑膜及周圍肌肉等軟組織出現炎性改變及纖維化[29],與肩周炎肩周軟組織自然退變病理特點一致。T2DM大鼠肩部滑膜組織內VEGF表達增多,微循壞障礙[30],可能是糖尿病誘導凍結肩發(fā)病的機制之一。糖尿病動物模型可以在研究糖尿病易發(fā)凍結肩的因素方面發(fā)揮重要作用。腎上腺功能異常、甲狀腺功能異常等其他內分泌疾病也與凍結肩發(fā)病相關,但目前缺乏該方面的動物實驗研究。
運用石膏、繃帶等體外固定方法將動物的一側上肢固定,限制肢體的自主活動,達到使肩關節(jié)逐漸粘連、關節(jié)活動度逐漸喪失的目的。
Schollmeier等[31]報道了采用犬類制造外固定制動凍結肩模型的一種有效方法。將犬的一側前肢用人字形石膏同肩部以30°向后屈曲位固定。這種造模方法,發(fā)現關節(jié)囊的組織形態(tài)變化出現在盂肱關節(jié)的功能變化之前。在造模4周后,關節(jié)活動度變化不明顯。但是,此時組織學上已經發(fā)現滑膜細胞及滑膜下毛細血管增加,滑膜表面有局灶性起伏和絨毛結構。這表明,毛細血管在整個滑膜結締組織中明顯增生,且有部分呈充血狀態(tài)。另外,在滑膜下組織的某些區(qū)域,脂肪成分被致密的纖維膠原組織所取代。造模8周后,發(fā)現肩部的前后屈伸活動度均明顯降低,組織學表現粘連灶開始出現在鄰近的滑膜表面,包括肩峰下滑囊、關節(jié)囊與關節(jié)軟骨之間。第12周后的關節(jié)活動度變化較第8 周并沒有明顯改變。造模4周后關節(jié)腔內壓力變化不明顯,但是在第8周有顯著變化并逐步上升。同時在第12 周時關節(jié)囊容積急劇減少,實驗上僅僅注射6~8 mL液體,關節(jié)囊就會破裂,而正常情況下可以注射13~15 mL。造模12周時,發(fā)現了凍結肩最顯著性的特征——關節(jié)囊攣縮,這時的關節(jié)活動度、關節(jié)腔內壓力變化明顯,且組織學改變與凍結肩較為相似,故認為造模12周為最佳時段。在隨后進一步的研究中,Schollmeier等[32]對該模型是否可逆轉進行了研究。在功能重塑期4周時,犬的肩部肌肉基本恢復了正常的輪廓。除了內旋外,關節(jié)被動活動度無明顯改善。運動時關節(jié)內壓力顯著減低,但關節(jié)內容積無明顯改善。重塑8周時,功能、結構變化均開始逆轉,關節(jié)被動活動度恢復到了正常值的80%。重塑12周后肩部功能、組織學基本恢復到造模前的情況。此外,該方法還發(fā)現關節(jié)囊攣縮似乎與關節(jié)囊中的膠原蛋白成分無關,功能和運動減少的部分原因是關節(jié)囊結構的改變。
由于大鼠肩部解剖結構與人類相似,而且大鼠模型易于獲得和大量復制,所以Kim等人[33]選擇大鼠作為凍結肩的造模動物。保持大鼠一側肩部完全內收、內旋位,同側肘關節(jié)屈曲、旋前,通過在整個前肢及胸部涂上成型石膏,將一側前肢以上述體位制動固定于胸部。大鼠另一側肢體作為對照組。Kim等人觀察了造模后3 d、1周、2周、3周、4周、5周、6周外展角及組織學情況。在造模1周后,外展角開始顯著減少。在2~3周時,達到最低點,這時健側及空白組大鼠的外展角為150~160°左右,而實驗組只有100°左右。造模4周、5周、6周后,外展角較第2周、第3周變化不大。組織學發(fā)現腋窩的滑膜及滑膜下結構發(fā)生了改變。此外,滑膜皺襞的減少、滑膜下脂肪組織減少、滑膜下組織毛細血管增生、關節(jié)囊增厚等現象在石膏外固定3 d后就已經出現。1周后,滑膜下脂肪組織幾乎消失,關節(jié)囊明顯增厚。2周后,肱骨側的滑膜及滑膜下組織緊貼于骨皮質,這時可以開始觀察到滑膜組織中有炎性細胞浸潤。但是,3周后,滑膜及滑膜下組織的炎細胞減少,主要以纖維化表現為主。此后,外固定4周、5周、6周時的組合學表現與第3周相似。相應的,Masson三色染色發(fā)現外固定3 d后開始有纖維化的表現,在第3周時最大化。因為關節(jié)活動度在第2~3周達到最低,組織學表現也在第3周時趨于穩(wěn)定,所以Kim等人認為,使用石膏外固定3周可以取得最佳的造模效果。需要指出的是,炎性反應最終導致纖維化的病理生理過程與凍結肩極其相似,Kim等人首次在動物模型中闡述了這種機制。根據時間段劃分,造模3 d到2周的時候主要以炎癥反應為主,與人類凍結肩的疼痛期病理生理相似。造模3周以后主要以纖維化為主,與凍結肩的凍結期病理生理相似。這個過程也側面反應了原發(fā)性凍結肩和繼發(fā)性凍結肩的臨床差別性。與Schollmeier等人的研究工作相比,Kim等人的造模方法更加完善,他們充分考慮到了石膏的相關并發(fā)癥,并進行了相應地處理。
Liu等[34]將大鼠的一側肩關節(jié)分別固定1、2、3、4周。在每個時間點準備肩部進行一系列的盂肱關節(jié)組織學觀察、免疫組化觀察,探討固定對肩胛下囊和關節(jié)囊內容物的影響,包括I型和III型膠原在固定化大鼠肩內的分布,結果表明,大鼠肩關節(jié)固定術引起關節(jié)囊滑膜增生、肩胛下囊粘連、關節(jié)囊內I型和III型膠原內容物增加。
長期的制動是繼發(fā)性凍結肩發(fā)病的重要因素。因此,大多數學者都采用各種各樣的制動手段進行誘導,使動物的肩關節(jié)粘連、關節(jié)囊攣縮,從而完成凍結肩動物模型的建立。外固定制動法直接在關節(jié)外操作,無手術創(chuàng)傷影響,有效的避免了手術帶來的相關并發(fā)癥及缺點。該方法操作簡單,經濟實用,材料易于獲取,適合于外界因素導致的凍結肩的研究;缺點是固定過程中動物感覺不適、撕咬,破壞固定材料,以及固定不牢等,影響實驗進程,造成實驗失敗。而且固定的技術、材料和模型動物的個體差異會影響實驗結果。采用犬類等較大的動物作為造模對象,不僅易于組織形態(tài)學觀察,并且對于關節(jié)內容積、關節(jié)活動度的實時測量也非常便利,Schollmeier等人的實驗首次對模型造模時間、造模后所維持的時間進行了詳細研究,對動物實驗的定量研究和時機把握具有重要的指導意義。使用小型動物進行外固定制動雖然觀察、測量及操作稍有不便,但易于獲得和大量復制,造模時間更短,因此是一種值得推廣的造模方式。
通過手術的方式,制作凍結肩模型,根據原理可以歸納為大致三種方法。第一種,以手術的方式加快肩部慢性勞損。第二種,破壞肩關節(jié)周圍肌肉,使肩部主動活動受限。第三種,在肩部及同側上肢做內固定,限制肩部活動。這種方法通過破壞、刺激相關組織、造成關節(jié)內環(huán)境因素的變化,模擬相關生理條件誘導產生動物模型。這種方法的優(yōu)點在于手術造模方法穩(wěn)定性好,易成功,可短期內完成造模,因此目前應用也日益廣泛;然而,這一方法的缺點是手術造成的創(chuàng)傷及易出現感染可能會對實驗結果造成影響,對操作人員、設備及技術要求較高,不易大批量造模,不適應觀察炎癥介質等表達。
2.3.1 手術模擬肩部勞損模型
褚立希等[35]認為慢性勞損是肩關節(jié)周圍炎的重要致病因素,他們通過外科手術模擬了肩部慢性勞損的生理條件。收縮牽拉兔子一側肩部的岡上肌、三角肌,對岡上肌、三角肌下滑囊對應的深淺面,并對關節(jié)囊外壁做輕微、持續(xù)性的鈍性摩擦。造模完成后,在不同時間段,對三角肌、岡上肌、斜方肌、滑囊及關節(jié)囊組織進行HE染色觀察。發(fā)現炎性細胞浸潤、組織變性壞死以及漿液性纖維素滲出等現象。炎性細胞浸潤在造模7 d達到高峰,12~14 d開始逐漸減少。組織變性壞死在3 d達到高峰,之后逐漸減少。造模3 d,開始出現有少量纖維母細胞出現,隨后纖維化程度不斷增加,在8周后出現肌腱鈣化。該實驗造模后經過8周的病理學觀察,發(fā)現控制炎癥對改善功能、緩解肩部疼痛有重要意義。對兔子肩部肌肉進行牽拉、摩擦,這與人體肩關節(jié)日?;顒觿趽p相似,符合生理解剖學及生物力學。
褚立希等[35]的慢性勞損模型,對肌肉、軟組織的刺激是以肉眼觀察輕度組織反應為度,不同手術者評價的指標不一,不同造模動物的反應耐受也不一,對于不同模型,缺乏刺激時間、刺激范圍等因素的定量性刻畫,因而缺乏相對客觀的評價指標。
2.3.2 肩袖損傷模型
肩袖損傷造成肩關節(jié)活動受限,并且創(chuàng)傷加劇炎癥刺激,這種長期活動受限及炎性刺激,是凍結肩的臨床發(fā)病因素之一。所以肩袖損傷的動物模型也可以來誘導凍結肩動物模型的產生。肩袖組織分為岡上肌、岡下肌、肩胛下肌、小圓肌四部分,可以通過破壞其中一部分或多個部分來達到建立模型的目的。大鼠肩峰處有一拱形結構,岡上肌在其下方穿行,與人類岡上肌結構類似。兔子的肩峰為相對發(fā)育不全的結構,但其肩胛下肌與人類的解剖結構類似。大型動物,如豬、羊等,其岡下肌在肩關節(jié)活動中為優(yōu)勢肌群。根據上述內容,在肩袖損傷模型中,大鼠常常是破壞其岡上肌,兔子破壞其肩胛下肌,豬、羊等大型動物破壞其岡下肌。這種方式直接破壞了部分肩袖肌纖維組織,人為的破壞了肩關節(jié)外展、外旋等主動活動功能,其短期造模為單純的肩袖損傷模型,長期造模(12周以上)為誘導的繼發(fā)性凍結肩模型。有王盼盼[36]通過實驗發(fā)現這種大鼠模型肩關節(jié)滑膜組織中 TGF-β1、MMP-14、vegf 等相關基因表達是增多的。
2.3.3 塑料板內固定模型
隨著對造模探索的深入,有研究者認為Schollmeier等人提出的造模方法的主要缺陷在于每個動物的肢體位置不同從而導致固定方法、固定位置不一,并且石膏外固定后隨著時間的推移,原本固定的位置也或多或少的會發(fā)生改變。最近,Kanno等人[37]發(fā)明了一種新的內固定方式進行造模。他們在大鼠肱骨處和肩胛骨處分別做2個切口。在肩胛骨切口處,將一塊特制的塑料板的上端放置在肩胛骨下端腹側,另一塊塑料板的上端放在肩胛骨下端背側。用1根雙股柔性導線,背側連接鋼板的上端。在肩胛岡上使用針頭進行鉆孔,從孔內穿過背側的導線,用該雙股線穿過肩胛骨上端,連接腹側鋼板的上端,然后將其扭轉并牢固固定。在肱骨切口處,2塊鋼板的下端使用螺釘進行剛性固定。在大鼠肩部,由于結構的特殊性,外展60°相當于人類的0°。以此位置,肩關節(jié)被固定在外展60°的位置。內固定8周后造模完成。
為了定量每一種組織對關節(jié)運動的限制,在取下內固定后、移除除了肩袖組織以外的肌肉、移除除了關節(jié)囊外的肩袖組織、切除前下方關節(jié)囊、切除前上方關節(jié)囊、切除后下方關節(jié)囊后,分別測量了大鼠肩部的外展角和總旋轉角進行了測量。取下內固定后,實驗組外展角大約為66°左右,假手術組的外展角大約在79°。實驗組旋轉角大約是17°,假手術組大約在43°。這個實驗發(fā)現,切除前上方關節(jié)囊和前下方關節(jié)囊后,關節(jié)活動度均有明顯提升。所以,關節(jié)攣縮的主要表現在前上方關節(jié)囊和前下方關節(jié)囊。
組織學觀察結果顯示,造模后引起的最明顯的變化在于腋窩袋被厚的滑膜下組織所遮擋。假手術組滑膜表面有滑膜皺褶,而實驗組滑膜皺褶消失。結果表明,與假手術組相比,實驗組滑膜內膜長度明顯縮短。此外,6只造模動物中有4只的滑膜下組織附著在軟骨上。在實驗組中,觀察到1只大鼠的肩關節(jié)窩前下段可見明顯的滑膜粘連。2只大鼠的肩部關節(jié)窩的下方1/4有粘連。其他標本,只發(fā)現在關節(jié)窩中心有粘粘。實驗組和假手術組均未見炎癥細胞浸潤、滑膜襯里細胞增生等滑膜炎改變。除滑膜外,兩組間肌腱、肌腱插入及肩峰下區(qū)無明顯變化。免疫組化結果顯示,實驗組滑膜組織的Ⅲ型膠原染色陽性,尤其是深部滑膜內膜下區(qū)的染色強于滑膜內膜,而假手術組的滑膜組織染色沒這么明顯。
這是一種以內固定方式而誘導繼發(fā)性肩關節(jié)攣縮的動物模型。它與人類凍結肩Frozen期的病理生理更為接近,即炎性反應不明顯,滑膜皺襞消失。人類患有凍結肩時,常常以外旋受限為第一癥狀,繼而是外展等其他方向的活動。但該大鼠模型中,以外展更為明顯,這可能與造模的方式及大鼠的生理結構有關。
2.3.4 線結內固定模型
Ochiai等[38]同樣采用內固定的方案進行造模,但是他們的手術方式化繁為簡,沒有使用螺釘、塑料板等剛性固定物,單純的使用一根不可吸收線將肩胛骨與肱骨干下端固定制動。制動8周后,Ochiai等人將內固定及肩部周圍肌肉摘除后,測量了關節(jié)活動度,發(fā)現假手術組平均外展角為139°、總旋轉角為97.3°,實驗組的平均外展角為36.3°、總旋轉角為73.3°。同時,Ochiai等人還發(fā)現降鈣素相關基因肽在肩部游離神經末梢陽性表達可能與肩部疼痛有關。
Villa等[39]對該模型取下內固定直至8周后的功能恢復情況進行了動態(tài)觀察。在造模完成后,取下內固定時大鼠關節(jié)活動度僅為原來的37%左右。到5周后后,關節(jié)活動度逐漸恢復至原有的81%左右。第5~8周,關節(jié)活動度的改善并不明顯。8周觀察結束后,關節(jié)活動度恢復到原先的82%左右。而大鼠的關節(jié)僵硬程度在取下內固定3周后,改善就不是很明顯。Villa等人的實驗驗證了他自己的猜想,這種固定所誘導的關節(jié)活動度降低、關節(jié)僵硬至少可持續(xù)8周。
凍結肩常常與糖尿病、甲狀腺功能異常、帕金森氏綜合征等疾病共存,內分泌、遺傳因素與凍結肩的發(fā)病密切相關?,F在的研究從凍結肩的病理和潛在靶基因為治療提供了新的方向。在分子生物學水平上了解病因,對凍結肩的預防及治療至關重要。小鼠的基因標記及轉基因技術相對成熟,且各種動物中,小鼠與人類的基因最為接近,因此Satoshi等人認為,最佳的造模動物為小鼠。Oki等[40]最近采用了與前者相同的術式,利用小鼠造模,獲得了一系列有意義的實驗數據。
模擬理化條件法造模操作簡單,成模率高,易操作,貼近臨床致病因子,這種將內外因相結合的造模方式,與臨床凍結肩病因學更為接近,但造模因素相對有限,動物束縛效果影響造模成效;外固定制動法操作簡便,經濟實用,不受手術創(chuàng)傷影響,缺點是固定過程中動物感覺不適、破壞固定材料,固定不牢以及固定的技術、材料等影響造模效果;手術方法穩(wěn)定性好,可短期內完成造模,易成功,但手術造成創(chuàng)傷大,易出現術后感染或其他并發(fā)癥狀,造模技術和設備要求較高,不適應觀察炎癥介質表達。基于這些方法,近年來大鼠、小鼠、犬類、兔子等動物被用來制作凍結肩模型,并開展針對性的研究。我國學者在傳統(tǒng)中醫(yī)學領域對凍結肩有著獨到的見解,模擬勞損加寒濕刺激模型與中醫(yī)凍結肩病因病機相似,所以許多國內學者多采用模擬勞損加寒濕刺激模型。另一方面,一些學者常使用針灸、針刀、穴位等傳統(tǒng)療法,兔子的肩部利于實施這些操作,他們常使用兔子為動物模型。國際上,大多數學者采用固定制動的方式進行造模,研究發(fā)現大鼠的肩部大體解剖與人類相似,而且大鼠無論是采用外固定還是手術內固定都較為方便,所以他們大多采用大鼠作為造模動物,他們對動物模型的可逆性、組織學、測量關節(jié)活動度的方式等有著更定量化和更深層次的研究。由于原發(fā)性凍結肩動物模型的建立現在還存在著技術難題,因此固定制動所誘導的繼發(fā)性凍結肩動物模型在研究上應用日益普遍。動物實驗中,良好的疾病模型是研究的基礎,更是實驗結論可靠性的保證,在實際科學研究中,應根據各種凍結肩動物模型的特點、造模機制及研究目的來綜合考慮,以選擇和建立理想的凍結肩動物模型。