实验性脊髓型颈椎病动物模型研究进展

王 亮,夏建龙

(南京中医药大学,江苏南京210046)

脊髓型颈椎病(Cervical Spondylotic Myelopath,CSM)占颈椎病比例较大,CSM患者轻则四肢痿软,重则四肢瘫痪,其高致残性一直被临床医师所重视。CSM的发病机制及病变过程尚未完全清楚,随着现代医学技术对CSM研究不断深入,进行相关的动物实验研究有其必要性,本文就目前国内外的脊髓型颈椎病动物模型常用制备方法行一简要综述,并对不同造模方式进行讨论分析。

1 实验动物选择

选择实验动物首先需选择种系接近人类者,其次其可重复性以及来源、价格状况也必须考虑。目前用于CSM 动物模型的动物主要有:猴、狒狒、羊、狗、猫、兔、大白鼠以及小白鼠等[1]。动物脊髓的生理特性与解剖与人类脊髓越相近,则其实验结果的价值越大[2],因此最理想的实验动物为灵长类动物,但因其来源有限,费用昂贵,应用受到限制。大白鼠价格低廉、容易管理、可重复性好,目前为最常用的CSM动物模型。近年来国外学者也常运用小白鼠制作CSM动物模型[1],而国内目前尚无报道。

2 CSM动物模型制作

CSM是一种由于颈部脊髓、血管等组织受压迫、刺激而出现相应症状的疾病[3]。慢性压迫性的脊髓损伤常见于CSM中[4-5],纵观国内外研究设计,多从压迫机制着手,通过制造颈髓前方或后方的压迫完成CSM造模。因此所期望的CSM模型便是一个有相应症状的慢性颈髓损伤模型。

2.1 动态造模法 动态造模是指通过一次或多次手术,使颈髓受到渐进性压力,导致颈髓形态结构发生改变,形成CSM动物模型。

2.1.1 螺钉压迫法 此造模方法是经颈前路或后路使螺钉在椎管内形成占位,从而造成颈髓压迫。国外Hukuda等[6]早在1972年,便采用经颈前路于C5椎体中植入螺钉,并每日拧入约1 mm,制造了亚急性压迫性脊髓损伤模型。Tsukasa等[7]用特氟隆螺钉建立了兔脊髓慢性压迫性损伤的动物模型,并证实了该模型的可靠性。但上述两种模型共同的缺陷在于产生的颈髓压迫是一种非线性压迫,造成的结果就是在早期即使快速压迫脊髓后脊髓诱发电位也无明显变化,而后期则恰恰相反。在国内,蔡钦林等[8]经过长期研究摸索,成功建立了兔CSM模型。该方法采用经颈前路在兔下颈椎置入一直径为4 mm的螺钉,间隔一定时间拧入一定长度的螺钉,经多次手术,完成造模,测得螺钉椎管侵占率平均为54%(30%～78%)。吴叶等[9]选择大动物山羊作为实验动物,其方法为选择羊下颈椎的某椎体为入孔点,打一孔道至硬膜囊后测量深度,然后选用适合长度空心钛合金螺钉拧入,到测得的深度时停止,透视以确定螺钉位置处于已进入椎管,但尚未对颈髓形成压迫。再次拧入螺钉,同时监测诱发电位波形,出现轻微的变化时即停止,造模完成。此种模型的缺点在于当山羊颈椎可自由活动,颈椎活动时,其螺钉深度会有所改变,影响准确性。

2.1.2 可控气囊压迫法 具体方法是在实验动物的椎管前侧或后侧置入一可控性的气囊,产生对颈髓的慢性进行性的压迫过程,以此形成CSM动物模型,该造模方式可避免多次手术带来的创伤。Kikuchi等[10]将一气囊置入颈椎椎板下,固定后,通过充气使气球缓慢膨胀,产生长期可控性的压迫。Takahashi等[11]也用相似的方法模拟慢性的脊髓压迫过程,其方法为在球囊内注入一定量的空气形成一定的压力后,缓慢向球内注射一种“Konnyaku”的物质。也有报道向气囊内注入其它一些物质如灭菌用水、生理盐水、水混合淀粉等[12]。此外,随着技术发展,已有研究人员采用介入方式将气囊推进到颈椎指定部位进行造模[13],此法降低了对颈髓周围内环境的损害。但运用球囊压迫制作的模型的缺点类似于螺钉压迫法,气囊内压力和注入物质体积并非呈直线性相关关系,因此压迫与所注入物质体积呈非线性关系。

2.1.3 生物材料植入法 该方法是利用某些生物材料可诱导相关组织骨化或可膨胀的特性,形成颈髓压迫,制作CSM动物模型。PhyoKim等[14]在实验动物颈椎椎板间,植入聚氨酯合成橡胶,利用其逐渐膨胀特性,形成对脊髓的慢性进行性压迫,术后第26周取脊髓组织,行相关免疫及病理学检测,显示造模成功。赵定麟等[15]采取诱导骨化形成压迫的方法进行造模,方法是在家兔C4、5椎间隙中部注入少量灭菌生理盐水,术后经过一段时间,颈椎椎体后方骨赘形成,颈髓受压,从而建立了CSM动物模型。戎利民等[16]利用重组人骨形态发生蛋白(BMP)可诱导颈椎间盘及相关组织骨化的特性[17-18],在实验动物颈椎间间隙注入少量BMP/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合制剂,成功建立了实验动物模型。该方法对实验动物的创伤较小,可完整的模拟颈髓慢性受压的病理过程,但其缺点在于造模时间长,可控性较差,在行相关实验研究时有局限性。

2.1.4 其它方法 Pinazo等[19]于1999年通过在动物颈椎植入肝脏肿瘤细胞,诱导肿瘤组织在局部生长,导致颈髓受压,形成CSM动物模型。此模型制备方法简单,但是缺点也十分明显,即肿瘤组织生长速度快,难以控制。且其为侵袭性生长,颈髓相关的结构,及颈髓神经细胞都可能被肿瘤细胞破坏,不适宜研究CSM的慢性脊髓压迫。王华等[20-21]采用咬骨钳咬除椎板,不破坏硬膜和脊髓的方法,形成脊髓损伤。近年来,CSM动物模型也用到了转基因技术,通过该技术,培育成一种转基因小鼠,随着小鼠的生长发育,其椎体内钙化质会不断沉积,颈髓压迫缓慢形成,当压迫到一定程度,即形成CSM动物模型。该法有较好的稳定性、持续性,因此其是制作CSM动物模型的很好选择[22]。钳夹压迫脊髓损伤模型[23]是利用夹子钳夹脊髓,产生颈髓压迫,其可通过调节钳夹压力与夹闭时间可得到不同压迫程度的CSM动物模型。

2.2 静态造模法 静态造模是指只通过一次手术,使颈髓受到一恒定的压力(如将一固定的压迫物置入椎管,形成CSM动物模型。徐远坤等[24]采用的压迫物为大鼠自体C7棘突。其具体方法为:大鼠麻醉后,经颈椎后路行3～4 cm切口,找到最高骨性突出便为C7棘突。离断并取出后,刮除骨面附着组织修剪后备用。取相应直径的骨块植入 C3～4、C4～5椎间隙,骨块植入椎间隙的深度以上肢肌肉出现反射性抽搐为最大限度。术后对实验大鼠行体感诱发电位检查、斜板试验及相关组织学观察,证实造模成功。都兴林等[25]采用的压迫物为硅胶颗粒。其特点在于将4 mm×2 mm×0.6 mm的硅胶颗粒通过椎弓根置入椎管,使其位于中线区,再将固定线固定于附近肌肉上防止硅胶颗粒在椎管内滑动,造模成功。上述两个模型简单经济,可重复性好,但其最大缺点在于可控性差。Miyamoto等[26]通过破坏颈椎局部稳定性的方法来造模,其方法是剥离实验动物脊柱后部椎体上的肌肉,并切断棘间、棘上韧带,颈椎局部稳定性被破坏,术后从病理学上证实成功制备CSM动物模型。该方式较为简单,但造模周期较长,创伤较大,可控性较差。

3 结语

CSM的临床发病率较高,且其病情重,严重影响患者的生活质量,通过相关动物实验为临床上该疾病的预防和治疗方法提供理论基础是必要及迫切的。目前国内关于CSM的实验研究不多,需要探索能较好地模仿CSM临床病理特点的模型,并形成一个标准化得动物模型。上述的CSM动物模型制备方法为现今国内外较为常用的一些方法,比较动态造模与静态造模,动态造模则更能模仿CSM的临床病理变化过程,当然不同的动态造模方式又存在各自不足之处。笔者所寻求的理想的CSM动物模型是要有高度可重复性的、操作简单、经济实用、可控性好的动物模型。文中提到的转基因小鼠模型因为技术及费用问题,虽然还未被广泛应用,但通过科技发展,技术进步,其费用也必将降低,其将会是一种理想的CSM动物模型。

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