椎间盘退变模型研究进展
椎间盘退变的遗传学机制研究进展
椎间盘退变的遗传学机制研究进展内容摘要:椎间盘退变椎间盘退变(intervertebraldiscdegeneration,IDD)是一系列脊柱退行性疾病的发生前提和基础病理过程,临床上常表现为椎管狭窄、脊柱节段不稳、腰腿痛、颈椎病、椎间盘突出等病症。
传统的观点认为IDD主要与过度的身体负荷引起的损伤以及衰老过程中伴随出现的变化有关。
随着相关研究的不断深入,人们对IDD及其病因的认识有了巨大的进步。
近年来的一些研究,特别是对同卵双生者IDD的研究发现遗传因素可能在IDD的发生发展中起重要作用。
本文就相关研究情况作一综述。
椎间盘退变椎间盘退变(intervertebraldiscdegeneration,IDD)是一系列脊柱退行性疾病的发生前提和基础病理过程,临床上常表现为椎管狭窄、脊柱节段不稳、腰腿痛、颈椎病、椎间盘突出等病症。
传统的观点认为IDD主要与过度的身体负荷引起的损伤以及衰老过程中伴随出现的变化有关。
随着相关研究的不断深入,人们对IDD及其病因的认识有了巨大的进步。
近年来的一些研究,特别是对同卵双生者IDD的研究发现遗传因素可能在IDD的发生发展中起重要作用。
本文就相关研究情况作一综述。
1椎间盘退变的家族性IDD如果存在家族性,则提示可能有遗传因素的影响。
Battie 等〔1〕报道对20对同卵双生者(年龄在36~60岁)进行研究后发现:研究对象IDD的程度和部位都呈现显著的家族性。
为了弄清这种家族性是源于遗传因素还是文化、习惯的传承,有学者对单卵双生者和双卵双生者进行了分类研究。
Sambrook 等〔2〕对86对单卵双生者和154对双卵双生者的脊柱进行MRI扫描后发现:遗传因素对IDD有显著的影响,且大于环境因素对IDD的影响,在腰椎尤为如此。
2与椎间盘退变相关的基因迄今为止,IDD的基因研究主要应用的是一种对候选基因进行分析的方法。
候选基因一般是在病变组织中表达异常或已知与疾病相关的基因及其同源基因。
椎间盘退变动物模型实验研究进展
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医学 综 述 20 0 8年 9月 第 1 4卷 第 1 8期
Mei lR cptlt,e 0 8 V 11 N .8 dc eai ae Sp2 0 , o.4, o 1 a u
椎 间盘退 变 动物 模 型 实验 研 究进 展
刘 献 强 , 学利 , 天威 张 孙
( 天津市人 民医院脊柱外科 , 天津 30 2 0 1 1)
中 图分 类 号 : 6 15 R 8 . 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 62 8 (0 8 1 -7 60 10 -0 4 2 0 ) 82 8 -3
摘要 : 制作和应用椎间盘退变动物模型是研 究椎 间盘退变疾 病的一种 重要手段 , 时为其修 复 同 研 究提供 良好 的实验载体 。椎 间盘退 变的动物模 型分 为诱 发型和 自发 型两大 类。其 中前者可通 过 改变腰椎 间盘生物力学环境 、 损伤椎 间盘 自身结 构诱发 退变 , 后者 则是 自发 的椎间 盘退变。 虽然 目 前各 类模 型均有一定 的局 限性 , 随着动 物模型和 人类 椎 间盘退变 之 间的相 关性和 可 比性逐 渐 明 但 确, 其在椎 间盘退变性疾病 的研 究 中将具 有更 好 的应 用前 景。文章 就椎 间盘 退变建 模新进 展进 行
综述。
型是 通 过手 术 问接破 坏 关 节
关 键词 : 退变椎 间盘 ; 动物模 型; 损伤 ; 综述
椎间盘退变模型的研究进展
椎间盘退变模型的研究进展王凯【摘要】目前国内外关于椎间盘退变的病因和发病机制尚无定论,构建能模拟人退变椎间盘的动物模型是研究的关键.常用于研究椎间盘退行性疾病的模型可分为体内、体外模型.目前已成功建立的椎间盘动物模型均具有一定的局限性,尚无公认的能够完全模拟人类椎间盘退变的标准模型.随着大型动物与灵长类动物模型的建立,动物椎间盘退变模型与人类椎间盘退变之间的相关性和可比性逐渐明确,其在椎间盘退变疾病的研究中具有广阔的前景.%The etiology and pathogenesis of intervertebal disc degeneration is still not clear at home and abroad, and an animal model which can simulate the human intervertebral disc degeneration is the key to the study. Presently,the intervertebral disc degeneration model can be divided into two kinds:in vivo and ex vivo models. The established intervertebral disc animal models have certain limitations, and there is no acknowledged standard model which can completely simulate human intervertebral disc degeneration. With the large animal and primate animal models established,the relativity and comparability between animal and human intervertebal disc degeneration are gradually clear, and the animal models have broad prospects in the research.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2013(019)001【总页数】3页(P117-119)【关键词】椎间盘退变;体内;体外;动物模型【作者】王凯【作者单位】长江大学临床医学院,湖北,荆州,434023【正文语种】中文【中图分类】R681.5椎间盘退行性疾病是中老年人的常见病和多发病,流行病学显示其发病正在逐年上升,并有年轻化趋势。
34183825
流 行病 学分 析证 实 ,脊柱 受 力与 椎 间盘退 变存 在 联 系 。在 应 力改 变 模 型 中 , 鼠尾 椎 间盘 由于 易 大
干预 、 损伤小等优点而被较多采用 。C ut orC等[ ] 将 大 鼠尾 巴屈 曲固定 . 观察 尾椎 间 盘 的退 变 情况 . 发现 椎 间 盘损 害 的程 度 与屈 曲 的 区间 有关 。It ds a ii JC r 等 I构 建 静 态 加 压模 型 , 果 显 示 模 型 大 鼠尾椎 间 2 ] 结 盘 的厚 度 、轴 向顺 应 性葡 糖 胺 聚 糖 含 量 明显 升 高 。 另 一 种 常用 应 力 改 变 模 型 是 双 后 肢 大 鼠模 型 。 Hgei i h M等 发现双后肢大 鼠模型 出现与年龄相 u 关 的加 速退 变 , 如髓核 内纤维 软 骨细胞 增 多 、 早 出 过
1 体 内椎 间 盘退变 模 型 11 应 力 改变致 椎 问盘退 变模 型 .
发 椎 间盘退 变所 需 的时 间不 一致 .且 脊柱 可 能随 时
问推移 而 发生 纤维 化稳 定 , 从而 影 响建模 。 13 机 械 损伤模 型 -
应 用广 泛 的模 型是 机械 损伤 模 型 ,主要分 为纤 维 环损 伤模 型和 终板 损 伤模 型 。Mers 等 通过 l eJ o
文献标识码 : A
文章 编 号 :6 10 5 ( 0 0) 2 0 6 — 3 17 — 2 8 2 1 0 — 0 9 0
研 究椎 问 盘退 化 的主要 目的是研 究 其 与腰背 痛 的关 系 。 由于 很难 获取 人 体组织 ,特别 是正 常 的组 织, 很多学者将大 鼠、 鼠、 小 沙鼠、 兔子 、 羊 、 、 狗、 猪 山 羊 作 为模 型来研 究椎 间盘退 变 的发 病机 理及 治疗 方 法 等方 面 的 问题 。近年 来 ,模型 的种 类 与造模 方法 越 来 越 多 ,主 要 分 为体 内和 体外 椎 间盘 退 变模 型 。 本 文 对 椎 间 盘退 变 动 物模 型 的 研 究 现 状 进 行 了 综 述 , 对其存 在 的 问题 和应用 前 景进 行 了展望 。 并
腰椎间盘退变模型研究进展
第十一章腰椎间盘退变模型研究进展上海第二医科大学附属第九人民医院骨科侯筱魁腰椎间盘突出症的基本病理变化是椎间盘的退变。
退变蕴涵了两方面的涵义:一方面为组织衰老,即随年龄而出现的改变的积累;另一方面,退变是指随着细胞或组织的退行性病理改变而出现的生物化学的改变,进而引起组织物理特性的衰变,并最终表现为功能的破坏和丧失。
在今天,对腰椎间盘退变及由其而引起的下腰痛的关注,已不仅仅局限于医学领域,更逐渐成为一个严峻的社会问题。
据统计,70%的成年人在一生当中都经历过下腰痛的折磨。
目前已知许多因素都与椎间盘退变有关,包括遗传、环境、年龄、慢性长期负重、强体力劳动、肥胖、吸烟、酗酒、糖尿病等等,都被发现能够加速椎间盘的退变。
此外,退变也可继发于某些外科操作,如脊柱内固定、长节段融合、后路突出髓核摘除,经皮融核或激光减压有时也会诱发腰背痛和神经症状。
最近的实验研究焦点已经把目光放在了对未来的退变性椎间盘疾病的处理上。
建立一种可靠而容易重复的椎间盘退变模型而实现对其的系统研究是非常必要的。
本章通过对文献的复习和归纳,对于目前的腰椎间盘退变模型的建立方法和相关研究做一总结。
第一节实验动物的要求及选择首先,医学科研中应用的实验动物应该具备以下完整的资料:①品种、品系及亚系的确切名称;②遗传背景或其来源;③微生物检测状况;④合格证书及合格的饲育条件等。
根据不同的实验目的,应当选择相应的合适的实验动物。
人类属于陆生脊椎动物门,相应的脊椎疾病动物模型的选择也必然局限于此范围内。
椎间盘退变的模型动物应该具备类似人类脊椎的解剖和生理特点,建立的模型应该与人类的椎间盘退变相似和具有可比性。
而模型的可重复性和能够模拟再现人类疾病的客观规律也是基本要求。
目前已经使用并证实效果确切的椎间盘退变模型动物包括鼠、兔、羊、猪、狗、猴等。
鼠尾椎间盘常被用以制作退变模型,缘于其操作容易,对动物的损伤不大,但其对于人类的腰椎间盘疾病的代表性尚需商榷。
化学法制备椎间盘退变动物模型的研究进展
织 学 检测 .结 果 显 示 4、 时 椎 间 盘 重 量 和 MR 检 测 无 8周 I 明显 改 变 . 组 织 学 检 查 有 退 变 信 号 出 现 :2周 时 所 有 研 而 1
究 指 标 均 出现 了退 变信 号 。且 退 变 程 度 增 加 至 1 8周 .6 2 周 时退 变 水 平 下 降 。同时 又 将 0 、. 、- 03 Uml . 02 03和 .5 / 四 2 5 个 不 同 剂 量 软 骨 素 酶 A C注 射 人 山 羊腰 椎 间盘 内 ,在 注 B 射后 1 2周进 行 椎 间盘 的重 量 、 I 组 织 学 等 检 测 , 果 MR 及 结
以证 实 。 瓜 凝 乳 蛋 白酶 可 选 择 性破 坏 蛋 白多 糖 . 成 髓 木 造
核 蛋 白粘 稠度 下 降 , 维 环 层 状 排 列 松 弛 , 而 椎 间 盘 细 纤 进 胞 形 态 发 生改 变 + 脊柱 生 物 力 学 稳定 性 降低 [ i b 9 1 t e等 。N o
使 用 木瓜 凝乳 蛋 白酶 对 犬 椎 间盘 细 胞 进 行 体 外 培 养 结 果 显 示 , 核 和 纤 维 环 中 大 多数 细 胞 在 加 入 木 瓜 凝 乳 蛋 白酶 髓
为 目前 常 用 的方 法 之 一 l l _ 。
1 应 用木 瓜 凝 乳 蛋 白酶 制备 椎 间盘 退 变 动物 模 型 木 瓜 凝 乳 蛋 白酶 是 较 早报 道 的根 据 髓 核 化 学 溶 解 术 的原 理 制 备椎 间盘 退 变 模 型 的方 法 。 过 注入 木 瓜 凝 乳 蛋 通
3Hale Waihona Puke 3 中国脊柱脊髓杂志 2 1 0 0年第 2 0卷第 4期 C ieeJunlfS i n pnl od 2 1 , o. N . hns ora o pn adS ia C r ,0 0 V 1 0,o4 e 2
最新:椎间盘退变动物模型的研究
最新:椎间盘退变动物模型的研究摘要椎间盘退行性变(intervertbal disc degeneration,IDD)是指在多种因素作用下椎间盘组织发生生物力学和组织结构改变,使纤维环破裂,髓核组织突出,压迫脊髓和神经根,进而引起患者腰腿痛的疾病。
椎间盘退变是临床上的常见病和多发病,严重影响患者劳动能力和日常生活。
由于生活习惯和方式的改变,近年来椎间盘退变发病人群也逐渐倾向年轻化。
椎间盘退变的病因、发病机制及诊疗方法一直是脊柱外科研究的热点话题。
构建一种贴近于人体的椎间盘退变动物模型,对探究椎间盘退变的病因、病理机制以及非手术治疗方法有重要的临床意义。
目前对椎间盘退变模型的建立主要包括两大方面:体外模型和体内模型。
体外模型主要有两种:体外细胞培养和组织器官培养;而体内模型研究的较多,主要有七种两大类:自发性和诱发性两种模型。
其中自发性退变模型又称增龄性退变,而诱发性模型是指通过损伤动物的椎间盘结构、改变椎体生物力学结构、手术导致脊柱失稳或构建神经根压迫以及基因敲除等方法构建椎间盘退变动物模型。
虽然动物造模的制作方法及文献报道不少,但每种方法均有其各自的优缺点,在选择造模方法时要权衡利弊。
目前仍没有一种公认的、全面的模拟人类椎间盘退变的动物模型。
椎间盘退变是多种因素共同作用下形成的复杂性疾病,其发病机制一直是困扰临床的难题。
椎间盘退变主要引发患者的腰腿痛,据文献报道40%的腰腿痛是由椎间盘退变引起[1]。
腰痛已经成为影响人们生活、工作以及就医的主要原因,并给个人及社会带来巨大的经济负担[2]。
目前关于人类椎间盘退变的发病机制还不十分明确,而动物模型为研究椎间盘退变性疾病的病因、生理病理机制和治疗手段提供了一个良好的实验载体。
近年来国内外有关椎间盘退变模型的研究层出不穷。
利用不同种动物、采用多种方式来构建椎间盘退变模型,为研究椎间盘退变性疾病的发生机制和治疗提供了理论基础;但无论是哪一种造模方法都存在一定的优缺点,而且不能完全复制人类的椎间盘退变。
椎间盘退变动物模型研究进展
接损伤模 型是 指不直 接 破 坏椎 间 盘结 构 , 是通 过 而 改变脊 柱力学 性质 引起 椎 间盘 退 变 的模 型 ; 接损 直 伤模型 是指通 过物理 或 化 学 的方 法 , 直接 损 伤纤 维
环、 终板 或髓核 引起退 变的模 型 ; 营养 阻断模型 是指 阻断椎 间盘 的营养供应 来引起退 变 的方 法 。 自发模
11 间接损 伤模 型 .
1 1 1 机械 压缩模 型 ..
机械 压缩模 型是指依 靠机械 压缩增 加椎 间盘负
荷来 引起椎 间盘退 变 的动物模 型。
多 。压缩大 鼠尾椎 1 可下调纤 维环 内起合成代 周
谢作 用的基 因 ( 如纤 维 环 内的 I 、 Ⅱ型 胶 原基 因 ) , 上调 其 内起分 解代 谢 作用 的基 因( 聚集 蛋 白聚糖 如 酶 、 原酶 和基 质 降解酶 基 因) , 胶 提示 机 械性 压缩 可 以开启椎 间盘退 变 的级 联 反应 , 细 胞对 于 动态 而 压缩 的反应 是敏感 的。压缩 小 鼠尾椎 发现椎 间盘退
基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目(3 00 ) 国家 自然科学基 0 3 70 ,
变 时 MMP2活力增加 , MMP2基 因表达 无 变化 , - 但 -
提示 MMP2活力 的增 加 是 由于 蛋 白酶 分 子 活力 增 - 加而非 基 因表 达增加所 引起 。 压 缩模 型动物 选 择多 样 , 有优 势 。较 大 的动 各
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脊 柱 外科 杂 志 ,0 8年 8月 , 6卷 第 4期 20 第
JS i l ugA gs2 o 0 , pn r, uut Q 8 V l aS
・
综 述 ・
椎 间 盘 退 变 动 物 模 型 研 究 进 展
细胞老化与椎间盘退变关系的研究进展
Jttv e学i2 ,;4…… Sh U dE) ’’’22 oe n 医 版 一 A3 l5 ua iMSd 。…’ ) 一 s 嚣 ; 1u。 : 6 ( c 一 ‘ (‘ i 1g、6 一。
S uh t i o t eas Un v
・
・1 6・ 2
综 述 ・
d i 1 . 9 9 .sn 1 7 _ 2 4 2 1 . 4 0 5 o :0 3 6 /ii . 6 1 6 6 . 0 0 . 2 s 1
下腰 痛 (o akpi,B ) 临床 上极 为 常见 的 1wbc anL P 是 疾病 , 发病 率 为 6 % 一8 % , 不 仅 严 重 影 响病 人 生 0 0 它 活质量 , 同时也 使 社会 承 受 了 巨大 的 经济 负 担 u 。椎 j
骨细胞存在 S 一一a染色阳性。M rn等 也发现随 A gl ai t
着 年 龄 的增 长 ,A gl S 一一a染色 阳性 软骨 细胞 显著增 多 。 髓 核样 软 骨细胞 来 源 于 透 明软 骨 终 板 , 关 节 软 骨相 与
1 细胞老化与 I DD
细胞老化是指在正常或病理 因素作用下 , 体细胞 复 制一 定 次数 后生 长缓 慢 、 活力 减 低 失 去 分 裂 增殖 能
间盘退 变 (nevr ba ds ee ea o , D) it et r i dg nrt n I r e l c i D 被认 为 是 引发 L P的主要 原 因。随 着 年 龄 的增 长 ,D B I D的发
力 , 能减退 , 向死 亡 的一个 不 可逆 的过程 。老 化细 功 趋
细 胞老化 , 可能成 为 治疗椎 间盘 退 变的新 思路 。
[ 键词 ]椎 间盘 退 变 ;细胞 老化 ; 号 途径 ; T信号 通路 ;文献 综述 关 信 WN [ 中图分 类号 ]R 8 . 6 15 [ 文献标 识码 ]A [ 章编 号 ]17 24 2 1 )40 2 —5 文 6 166 (0 10 —6 10
椎体终板参与腰椎间盘退变机制及临床意义的研究进展
椎体终板参与腰椎间盘退变机制及临床意义的研究进展随着对椎间盘退行性改变的了解不断加深,椎体终板作为椎间盘的重要组成部分,受到了研究者越来越多的关注。
椎体终板位于椎间盘头尾两端,是椎间盘和椎体的连接部分。
终板在椎间盘和椎体的松质骨之间形成一个结构边界,承担了椎间盘内因负载出现的静水压力,并防止压力较高的椎间盘结构突入疏松多孔的椎体松质骨。
椎体终板具有营养椎间盘和传递应力的重要作用,终板对腰椎间盘的正常生理状态以及病理性改变有着显著影响。
椎体终板的衰老和退行性改变,能够显著影响椎间盘的生物力学和营养供应状态,成为腰椎退变进程中的重要影响因素。
现结合国内外新进研究进展,对腰椎终板退变与椎间盘退变,终板形态学和生物力学特性,以及终板的临床意义综述如下。
终板退变与椎间盘退变终板退变及其影响因素:腰椎终板为中央菲薄凹陷,边缘隆起形成环状骨突的薄层样结构,由软骨终板和骨性终板组成。
骨性终板并非皮质骨,而是由密集的松质骨骨小梁叠加融合形成的多孔层状结构,骨性终板中存在大量孔隙,中央区域较多,边缘相对较少;同时,终板中央的髓核区域较薄,在外周区域较厚。
终板的这一结构特征为其作为椎间盘的营养通路提供了解剖基础。
终板退变受多种因素影响,机械刺激、代谢改变和体内激素水平均能够影响终板退变进程。
近年来,关于机械应力对软骨终板细胞代谢的影响受到越来越多的关注。
Hee等研究了脊柱的压缩负荷对兔的终板退行性改变影响,表明压缩负荷导致终板内血管袢容积减少;而去除压缩负荷能够促使软骨终板的细胞外基质再生和血管袢容积恢复。
Honda等认为作用于软骨的过高机械载荷能够减少软骨细胞外基质中的大分子,如蛋白多糖和II型胶原的产生,从而改变软骨细胞代谢,影响软骨的退变进程;同时,作用于软骨的过高循环拉伸载荷能够直接诱导软骨细胞基质金属蛋白酶(MMPs)基因表达,造成MMPs与基质金属蛋白酶组织抑制因子(TIMPs)失衡,其已被证明是细胞外基质降解的原因,软骨终板内的细胞外基质减少可能是软骨终板退变的促进因素。
腰椎间盘退变动物模型建立的国内外研究进展_戚晴雪
79第13卷 第2期 2011 年 2 月辽宁中医药大学学报JOURNAL OF LIAONING UNIVERSITY OF TCMVol. 13 No. 2 Feb .,2011无力,鼓腮时口角不漏气,进食时齿颊间不滞留食物残渣,笑时可见口角略不对称。
好转:治疗后,各症状均有不同程度的改善。
无效:治疗前后症状无明显变化[3]。
3.2 治疗结果211例中,其中痊愈者160例,占75.8%;显效者29例,占13.7%;好转者20例,占9.5%;无效者2例,占1%,总有效率为99%。
4 病案举例王某,男,55岁,郑州探矿机械厂司机,于2009年7月11日就诊。
主诉:3天前早晨起床洗脸时,突然发现口歪,面部不适,左眼不能闭合,在厂医院治疗无效。
检查:口角歪向右侧,健侧耳垂下缘与口角连线小于患侧1cm,左侧额纹消失,鼻唇沟变浅,不能作蹙额、皱眉、鼓颊、露齿、耸鼻等动作。
诊断:面瘫。
治疗:用挑透针沿皮浅刺、弱刺、浅挑、轻挑共治疗5次,面形对称,表情肌功能恢复正常,抬眉、闭眼、鼓颊等动作自如。
5 讨 论面瘫即指周围性面神经麻痹。
中医学认为本病病因为营卫不调,气衰血少,腠理不固,脉络空虚,风寒风热之邪乘虚侵袭阳明、少阳经脉而面部经脉阻滞,气血运行不畅[4]。
临床治疗多以针灸为主,兼配中药、抗菌素等。
笔者一改传统的针刺方法,用透刺法加挑刺法治疗顽固性面瘫,收效甚佳。
透刺法即从一穴进针,针尖透达另一穴(多穴),早在《玉龙歌》中就有该法的记载“偏正头风痛难医,丝竹金针亦可施,沿皮向后透率谷,一针两穴世间稀”。
挑透法既加强两穴之间的经气传导、扩散,又加强经气感应,增强针刺效果,对改善面部的气血运行,激活麻痹的面神经功能,效果要优于传统针刺法[5]。
6 体 会根据病程长短,给予不同的深浅透刺和强弱挑刺是治愈本病的关键,同时也说明一般病情轻、病程短、年龄小者疗效高。
从发病率来看,干部发病率高,这与有关资料报道是一致的。
椎间盘退变修复研究进展
2 内蒙古 医学院 第二附 属 医院 , . 内蒙古 呼 和浩特
00 3 ) 1 0 0
[ 要 ]椎 问 盘退 变是 导致腰 腿痛 的最 主要 原 因之 一。 椎 间 盘退 变在 细 胞水 平 的 主 要 表现 包括 髓 核 细 摘
胞 退 变、 核细 胞外 基质退 变 、 骨终 板 和纤维 环 退 变。 目前 临床 治 疗 的主要 方法 是保 守 治疗 、 髓 软 传统 手 术 治
1 1 细 胞 水 平 的 主 要 表 现 .
椎 间 盘退 变 的 确 切机 制 还有 待 研 究 , 其 过 程 但 大 致是 由于 机械 、 养 、 营 生物 因素等各 种 因素造 成 损 伤 。 目前 国 内外 绝 大 多 数学 者 认 为 , 间 盘退 变 在 椎 细 胞水平 的 主要 表 现 包 括髓 核 细 胞 退 变 、 核 细 胞 髓
t ms t r a me a tb r a ifc o y.Butr t e o rs o e t e bilgi lf nc in o h t d i o , he te t ntc n no eve y s ts a t r a h r t e t r h oo c u to ft e me ho s a
疗 、 创治 疗, l 是缓解 症状 , 微 g的 其治 疗效 果 不能令 人 十分 满意 。 而致 力于生 物 学功 能恢 复 的方 法逐 渐 引起
人 们 的重 视。
[ 关键词 ]椎 间 盘; 变 ; 复 退 修
[ 图 分 类 号 】R 8 . [ 献标 识 码 】A 中 6 1 53 文 [ 文 编 号 ]1 0 —9 1 2 1 )20 9 —3 论 0 40 5 (0 2 0 —130
内 蒙 古 医 学 杂 志 In r noi Me 2 1 年 第 4 卷 第 2期 n e gl dJ 0 2 Mo a 4
腰椎间盘退变及突出动物模型研究进展
退变的病理过程 , 成功制造出椎问盘退变模型。崔力 扬等 用 2 1 G穿刺针对大 鼠分别行纤维环部分针刺
和 全层 针刺 , 到不 同程 度 的腰 椎 退 变 模 型 。此 外 , 得 对 软骨终 板 的针 刺损 伤也会 引 起椎 问盘 的退 变 , om H l 等 在 家猪椎 体终 板 上进 行 穿 刺 , 月 后 发现 纤 维 3个 环 含水 量 和髓 核 蛋 白多 糖 含 量 明显 减 少 。针 刺 损 伤 模 型操 作较 简便 , 复性 好 , 模 型 动 物 的椎 间盘 随 重 且 时间变 化缓 慢退 变 , 符合 人类 椎 间 盘退 变过 程 。但 穿 刺针 的型号 、 针 的 深度 需要 进 行 精 确 计算 , 终板 进 对 的破坏 程度 难 以掌握 , 伤后立 即 出现 的相 关病 理 变 损 化 如 Sh ol 节 、 空 现 象 、 de改 变 、 部 出 血 cm r结 真 moi 局 及 肉芽组 织 形成 等会 影 响观察 的结 果 。而且 , 造 模 该 方 法 常采用 腹 部切 [, 伤 较 大 , 后 动 物 的存 活 率 ]创 术
侧 刺入新 西 兰大 白兔 的椎 间盘 纤维 环 , 度 5mm, 深 术
后 通过 M I R 检查 及免 疫 组 化染 色 证 明出 现 了椎 间盘
学、 组织学 、 细胞学 、 免疫学 、 影像 学 、 因学等多 角 基
度、 多方 面对 腰 椎 间 盘 退 变 和 突 出 进 行 详 尽 的研 究 ,
型 。此后 , 方法 被 众多 学者 广 泛采 用 , 逐 步改 进 。 该 并 直 至今 天 , 此法 仍 为建立 腰椎 间盘退 变 和 突 出模 型 的 经典 方 法之 一 。近 年来 , 郭常 安等 ¨ 以与 人类 亲缘 关
椎间盘退变体外模型研究进展
生机 制 、 治 可行 性 和 有 效 性 的 基 础 , 有 重要 意 义 。 目前 I D 模 型 以体 外模 型 为 主 , 分 为 细 胞 培 养 防 具 V D 可
模 型 和 器官 整 体 培 养 模 型 。该 文就 I D体 外模 型 优 缺 点 及研 究进 展 作 一 综 述 。 VD 关键词 椎 间 盘 退 变 ; 外模 型 ; 体 细胞 模 型 ; 体 模 型 整
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1 6 O ・
国 际骨 科 学 杂 志
21 0 2年 3月 第ac 5 0 2 n Orh p J rh2 ,2 1 ,Vo.3 ,N . 1 3 o2
椎 问盘退 变体外模型研究进展
宋俊 兴
摘要
徐 宏 光
椎 间 盘 退 变 ( D 是 导 致 腰 背 痛 的 主要 原 因之 一 。构 建 理 想 的 I D模 型 是研 究 I D 发 I VD ) VD V D
每年投入 约 2 0亿美元 成本 。我 国人 口基 数大 , 者 总 0 患 数多 , 每年 需要 耗 费大 量 医疗 资源 , 为社 会 带来 沉 重 负 担 。因此 , 脊柱退行性疾病 防治是 临床 面临 的重 大挑战 。 目前认为脊柱 退行性 疾病 发生 与椎 问盘退 变 ( D) I VD 密 切相关 , D I D是 引起 腰 背 痛 的 主要 原 因之 一 。导致 V ] ID V D的病 因诸 多, 括 力 学 、 龄 、 因 、 养 因素 等 。 包 年 基 营 A g e 等 研究认 为, inr 细胞外 基质 内Ⅱ 型胶原和蛋 白多糖 表达下调 , 均可导致软骨细胞表 型发生异常改 变 , 而软 骨 细胞表型异常改变是导致软骨 退变的重要起始 因素 。目 前对 I D V D确切病 因、 病理生理 机制 尚不清楚_ , 必要 4有 j 进行深入而细致 的研 究 , 而延缓 其发 生 。构建 理想 的 进 ID V D模 型是研究 I D V D发生机制 、 防治可行性 和有 效性 的基础 , 具有重要 意义 。 1 体外细胞培养模型 细胞体外培养所 建立 的模型 , 具有 避免 组织 细胞受 到复杂 的生长环 境 的影响 , 区分单 一效应 和特定 的协 可 合效应对细胞 的作 用 , 可人 为控制 实验 条件 , 于观 察 、 便 检测 和记录等优点 , 已广泛地 应用在生 物学 、 医学等多个 领域 , 是当前重要 的基础研究 学科之一 。 目前椎 间盘 细 胞体外培养 主要 分 为单 层平 面培 养 和三 维 培养两 种 模
椎间盘退变与相关生物分子因素的研究进展
的作用 , 而间接抑制髓核细胞中 I型胶原蛋 白的合成 , 从 同时 刺激椎问盘髓核细胞 的增殖和分化 , Ⅱ型胶原的合成增多 , 使
抑 制 椎 闻盘 退 变 的发 生 成 为 可能 。
2 骨形 态 发 生 蛋 白I MP ) B s
骨 形 态 发 生蛋 白是 一 种 多功 能 生 长 因 子 ,属 于 转 化生 长
退 变 的标 志 。 H w 等 ” 以 含 有 鼠腹 膜 内 巨 噬 细 胞 和 椎 间 盘 a
力提示 了 B P一 2参与椎 间盘的新陈代 谢并可 能代 表椎 问 M 盘重建修复 中的合成代 谢过程 , 对抗椎 间盘 内的分解代谢过 程。B P一 2可促进椎间盘细胞 中Ⅱ型胶原和蛋白多糖 的表 M 达, 而椎间盘退变 的病理基础是细胞外基质 中 Ⅱ型胶原和蛋 白多糖减少 , 因此 B MP一 2在退变椎 间盘中的表 达增强可能
刺激细胞外基质 的合成 。O l 等 用机械 应力诱 导产生椎 mo r 间盘退 变动物模型 ,负荷 l 、8 、6 后 , d2d5d 发现 B P一2基 M
因 表 达呈 现 增 强 的 趋势 。连 续 上 调 的 B MP一 2 基 因表 达 有
12 血管 内皮 生长因子 ( E F . V G )目前关 于 V G E F与 椎问 盘 关系的研究主要集 中在椎 间盘 的血管化、 问盘再生和突 出 椎 椎问盘的重吸收等方面。在组织生长和再生过程中血 管形 成 是一个重要环节 , E F能够刺激血管 内皮 细胞 的生 长。正 VG 常椎 间盘是相对无血管组织 , 毛细血管 的出现是老化和组织
组织 的共培养系统作为急性期椎 间盘突出细胞模 型, 肿瘤坏 死因子 一 诱导 V G a E F的生成 , 他们检 测到共 培养系 统 中有
10腰椎间盘退变及突出动物模型研究进展_俞鹏飞
。但因基因突变及转基因技术尚未成熟, 存在
表1 类型 病变过程 退变—突出 退变—突出 退变—突出 突出—退变 突出 —退变 退变—突出 退变—突出 退变—突出 退变—突出 符合客观 部分符合 部分符合 差距大 差距大 较符合 较符合 较符合 符合 符合
各种腰椎间盘退变及突出造模方法优缺点比较
直接损伤模型 切割损伤模型 针刺损伤模型 化学损伤模型 神经根压迫模型 异物压迫模型 自体髓核移植模型 间接损伤模型 机械型模型 脊柱不稳模型 其他模型 自发性退变模型 基因模型
[2 ]
采用特制微型环锯定位、
定量锯除山羊腰椎间盘组织, 术后 2 个月通过影像学 和组织学证实手术椎间盘出现髓核退变 , 继发内纤维 髓核突出等, 继而髓核内出现明显的软骨化 环破裂、 操作较简 和纤维化。切割损伤模型因手术暴露充分、 切口大小易于掌握、 重复性较好, 同时能够对损伤、 单、 损伤方式与退变( 突出) 的关系以及椎间盘退变顺序进 行进一步证实, 而得到了广泛的应用。但是要注意避 髓核急性突出, 免造模时切割过深所致的纤维环破裂、 应严格掌握切割深度。无论从何种入路进入纤维环, 均会引起较大的手术创伤, 尤其是小型动物, 手术会使 一部分动物死亡, 这是该类造模方法的一大缺陷。因 此, 宜选择羊、 猪、 猴等较大型的动物, 但成本较高。
· 35· ( 总 515 ) 中医正骨 2011 年 7 月第 23 卷第 7 期 组织丢失、 发生退变的过程与自然退变有较大差别, 不能全面反映椎间盘退变的机制。 人类的椎间盘退 许多动物也可因环境、 饮食、 营养状 变是自发的过程, Melrose 等 况等影响自发发生椎间盘退变,
[22 ]
以下几个方面
: ① 能再现椎间盘退变及突出的病
椎间盘退变模型研究现状与进展
椎间盘退变模型研究现状与进展(作者:___________单位: ___________邮编: ___________)【摘要】:椎间盘退变疾病越来越被大家所重视,但退变的生物学机制尚不明确,构建椎间盘退变模型是研究的基础和关键。
近年来国内外报道的新型椎间盘模型分为动物体外模型和动物体内模型两大类。
动物体外模型包括椎间盘细胞模型和椎间盘组织块模型;动物体内模型有机械力学模型和外伤模型等。
该文就近年来新型椎间盘退变模型的研究现状与进展作一综述。
【关键词】椎间盘退变动物模型进展Abstract:The disc degeneration disease has been main research focus in spinal surgery, but the pathogenesis of disc degeneration is still not clear. Appropriate animal models are important for the study of pathogenesis of disc degeneration. Presently, models of disc degenetation are mainly classified into two categaries:vitro models and vivo models.The animal vitro models include disc cell models and disc tissue models.The vivo models include mechanics models and trauma models.This reviewtries to give a short introduction about the status and progress of animal model about disc degeneration.Key words:disc degeneration; animal model; congress椎间盘退变性疾病(disc degeneration disease,DDD)是中老年人的常见病和多发病,随着人们劳动方式和生活方式的改变,椎间盘退变的发病正逐年上升,且有年轻化的趋势。
椎间盘退变实验动物模型的研究发展与分析
命科学领域的研究热点之一 ,与基因相关的新 的研
究方 法 和技 术 手段 不 断涌 现 ,人 们 对 基 因各种 功能 的认 识逐 渐深 入 。学 者们 发现 某些 基 因可 能在 D D D 的发 病过 程 中发 挥着 重要 的作 用 。 亦 有 学者 对 G D F 8
脊柱的生理结构和生物力学特性与人类有一定的差
异性 。 许 多学 者为 了克服这两种 动物在解剖 结构和生
2 . 2 . 1 基 因修 饰 或基 因敲 除
近年 来 ,基 因成 为生
物力学方面 的缺陷 ,采用人为的方法迫使其站立活
动, 使病变 椎 间盘 在其病 理发展 过程 中能够受 到力学 因素 的刺 激 , 取得 了较好 的实验结 果 。 由于 目前 的各
改 变 也非 常相 似 ] 。 2 . 2 生物 学 模 型 生 物 学模 型是 从 基 因 、 化 学 试 剂
乳类动物同样存在价格昂贵 、 饲养不方便等缺点, 因
此 这些 动物 也 未在椎 问盘退 变 动物 模 型构 建过 程 中 作 为模 型 动物被大 量使用 。 目前在 D D D的实验 研究 中 鼠和兔仍 作为 常规 的模 型动物 而被广 泛使 用 。这
针 刺纤 维 环 的方 法造 成 了兔 椎 间盘 的退 行 性 改变 ; 由于使 用 的针 头 大小 不 同 , 损 伤 的部 位 和深 度不 同 , 造 成 的退行 性 改 变差 异 较大 l 8 1 , 所 以针刺 终 板 的方 式
造 成椎 间盘 的退 变要 考 虑 刺针 的直 径 问题 。有 研 究
显 示 ,针 刺 的深 度达 到 椎 间盘 高度 的 4 0 %才能 有 明 显 的椎 间 盘退 变 [ 9 1 , 伤 及髓 核 , 椎 间盘 退 变 的 发 生 发 展 比较迅 速 ;表层 的纤 维 环损 伤 后椎 问盘退 变 的速 度 较 为缓 慢 ,缓 慢 的退 变 方法 便 于对 椎 间盘 退 变 的 病 理 过程 和 治疗 过 程进 行 研究 ;通 过在 椎体 终 板 手 术 钻 孔 形 成 终板 损 伤 而诱 发 的椎 间盘 退 变 模 型 , 髓 核 损 失 和纤 维 环 的退行 性 变化 与 人椎 间盘 的退 行 性
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椎间盘出现纤维化、髓核破裂及结构紊乱等改变。
Nemoto
模型。模型的局限性主要是:①研究结果可能由于动
物种类、饲养环境的不同而产生差异。例如:同种类 的两组小鼠可能由于饲养环境不同.其椎间盘的解
Y等[孔]的研究也提示吸烟可能与椎间盘退
变有关。 2体外椎间盘退变模型 2.1单层培养椎间盘细胞模型
Ichimura
细胞和纤维细胞的培养。Helen H E等㈨单层培养
人纤维环细胞。分析体外单层培养人纤维细胞的增
殖能力与年龄、性别、椎间盘退变程度的关系。发现 女性、高龄及退变后期椎间盘均不利于细胞增殖。
Preradovic
变模型中可能无法模拟出人慢性退变的椎间盘存在 的营养问题、胶原分解、基质破坏以及细胞凋亡等变 化;⑤无法模拟由椎间盘退变而引起的疼痛表现。疼
能和形态学改变。发现受压迫的神经纤维中。较大的
神经纤维较较小的神经纤维更早发生损伤。 1.6营养障碍模型 现在普遍认为椎间盘的营养供应障碍也会导致 椎间盘退变。于是出现了营养障碍模型.其对于评估 新的椎间盘退变和修复的生物学干预措施也有重要 意义。Wed
M
J等[18]建立羊椎间盘营养障碍诱导椎
间盘退变模型。结果显示此种干预措施可严重影响
痛往往是患者寻求治疗的主要原因,虽然通过对神 经形态以及功能的观察.可以得到部分研究结果。但
A等㈣进行人髓核细胞单层培养。发现传
A
代细胞的I型胶原mRNA表达水平持续降低。Ⅱ型 胶原及蛋白聚糖mRNA水平保持稳定。Chou
I等
【麓J单层培养羊内、外层纤维环细胞,发现细胞传至第 2代时,外层细胞的I型胶原表达水平高,而内层细
Greg Anderson
等[:]构建静态加压模型。结果显示模型大鼠尾椎间 盘的厚度、轴向顺应性葡糖胺聚糖含量明显升高。
另一种常用应力改变模型是双后肢大鼠模型。
Higuehi M等[3]发现双后肢大鼠模型出现与年龄相
D等[12]将纤维结合素碎片注射
到兔椎间盘中心区域,造成生理性退变模型。
Roberts
20lo年第ll卷第2期
[17]sakalI耐o
Y,NaI【删m T,Takagi
K,et
a1.
Functj帆al粕dⅡ阱一
induced
phological chan曾es 0f lumbar
ysis of fiber
nenre
Doots in
byⅡ眦h锄ical
compres8i∞盯tlIe nucleus pulp∞us
V01.11
No.2
突出的血液动力学影响。Geiss A等[15]通过猪自体髓 核移植法研究自身免疫系统对腰椎间盘突出的反 应。Lee
S
外层细胞的形态无明显差异。这与人椎间盘退变过 程相似。单层培养的椎间盘细胞的形态不易维持,活 力容易下降.基质蛋白的表达不够稳定。 2.2三维培养椎间盘细胞模型 相对于单层培养细胞,Gruber
研究椎间盘退化的主要目的是研究其与腰背痛 的关系。由于很难获取人体组织.特别是正常的组
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
发椎间盘退变所需的时间不一致.且脊柱可能随时
间推移而发生纤维化稳定,从而影响建模。
1.3机械损伤模型
织,很多学者将大鼠、小鼠、沙鼠、兔子、狗、羊、猪、山
羊作为模型来研究椎间盘退变的发病机理及治疗方 法等方面的问题。近年来,模型的种类与造模方法
本文对椎间盘退变动物模型的研究现状进行了综 述,并对其存在的问题和应用前景进行了展望。 1体内椎间盘退变模型 1.1应力改变致椎间盘退变模型 流行病学分析证实。脊柱受力与椎间盘退变存 在联系。在应力改变模型中。大鼠尾椎间盘由于易
A等[Io]发现急性终
板损伤会导致髓核压力降低及椎间盘压力的重新分 布。Cinotti G等…】使用家猪做动物模型,比较单点终
受限制。Ariga K等[7]通过破坏椎骨关节面和棘突来
诱导脊柱失稳从而诱发椎问盘退变,但这种模型引
[基金项目]江苏省自然科学基金国际合作项目(SBZ200800438) [作者简介]席志鹏,男,在读硕士。从事骨科临床工作 [收稿日期]2009—12-02
万方数据
-,扮牟詹彦隧学诼硎‘。
20lo
讲座与综述
H
J等【16]通过将SD小鼠尾椎间盘的髓核移
植到L4和L5神经根造模,观察小鼠手术前后的疼 痛反应、运动麻痹程度、肌电图改变。Sakamoto Y等 【l,]通过自体髓核移植的小鼠模型观察腰神经根的功
E等【别发现三
维培养细胞可以很好地维持细胞表型及促进基质分
泌。目前用于椎间盘细胞三维培养的培养基主要有 藻酸盐凝胶、琼脂糖和胶原凝胶。另外,三维支架的 应用使三维培养细胞模型更为便利。然而,三维培养 不能维持各种类型细胞之间的相互作用。Wan Y等 [列采用二相弹性支架材料模拟内外层纤维环,研究 发现二相支架具有较好的机械强度和生物相容性。 2.3椎间盘组织培养模型 椎间盘组织培养系统可以保持椎间盘的完整 性。从而保持细胞之间的相互作用。牛尾椎间盘与 人腰椎间盘外形相似.且牛尾肌肉组织保持牛尾椎 间盘承受一定的压力.这与人腰椎间盘在俯卧位时
Wang
胞的代谢活动类似于体内,并相对可控,但其实验重
复性较细胞培养模型差。 3结语 以上体内、体外模型各有应用局限,目前尚无公 认的可完全模拟人椎间盘退变的标准模型。因此,在 研究的最初阶段应该首先根据研究目的选择适宜的
T等[恐]将雌性大鼠卵巢切除,6个月后发
现在骨密度显著降低的同时。腰椎问盘也发生显著 退变。Uei H等㈣使小鼠被动吸烟,持续2 W后发现
剖也可能不同:②建模动物的年龄相对局限,多为年 幼或者处于生长期的动物,因此,研究结果用于评价
椎间盘退变这种年龄相关性疾病的可信度尚需进一
K等㈤在1991年率先进行了鼠髓核
步验证;③解剖差异可能导致研究结果产生较大偏 差,而大部分动物的终板结构与人是不同的;④部分
动物模型只是提供一种急性椎间盘退变的模型,可 能与人椎间盘的慢性退变变化不同。例如:在急性退
r船pon解to
[3]Higuehi
M,Abe
K,K蚰eda K.
Ch锄g鹊in tlle nucleus pulp∞u8 of
melatollin 133一138.
8dIIliIIistrati∞in眦“J].N即r∞urg Rev,2003.26(2):
tIle intervertebml di∽in bi peIdal
删dt of for
P,Mais嘲O。et a1.Dec咒雠d
di如8i吼髓a地一
bending∞tI地murine intervertebral di∞[J].spi∞,200I,l(4):
239—245.
pedh8i蚰block in tlIe o“ne lunIb盯叩ine:a如tu陀model
应用广泛的模型是机械损伤模型.主要分为纤
维环损伤模型和终板损伤模型。Melrose J等[s]通过 羊纤维环损伤模型研究退变的椎间盘蛋白多糖的减 少与血管神经向内生长的关系。Sobajima S等[9]通过 针刺兔椎间盘纤维环,发现椎间盘内脊索细胞、髓核 细胞发生组织学改变。Adams
M
越来越多,主要分为体内和体外椎间盘退变模型。
终板的血流灌注,髓核在生理上承受的轴向负荷并 未改变。Turgut M等[19:通过平行截断小鼠软骨终板 建立营养障碍模型,结果表明外源性N一乙酰一5氧
基色胺(MEL)可减少软骨终板血供。
1.7灭活基因模型 基因敲除模型较适于研究退变椎间盘内特定的 蛋白或突变。Bovd 变。Gruber
H L
承受的压力相近.因此牛尾椎间盘是常用的研究人
Sci,2004,9(6):598硼.
c,colliou O K,chin J R,et a1.The e伍ect 0f 8t砒ic in口妇o
the瑚t:anaI— si∞一dependentⅥIlne讪ili哆in rabbit8[J].J 0nhop
contact’订t量I
[1]court
[18]welf M J,k棚o
2005。30(2):18l—187.
L M,RichaId∞n 1iIr J,AJlen K D,e£a1.Eady—硼肥c degen— emti∞0f me inteⅣ眦ebral di船and vertebral蚰d plate in lIIice deficient
S等[13]将牛尾椎间盘置于蛋白水解N一胰岛
关的加速退变。如髓核内纤维软骨细胞增多、过早出
现脊索细胞减少等。该模型的原理是通过强迫动物 直立使椎间盘承受较大压力而发生退变。这与人椎 间盘退变有相似之处。Krober
M
素一木瓜蛋白酶混合物的培养基中培养3 W.发现椎
间盘中央区异染性丢失、糖胺聚糖含量下降。该种模 型有非开放手术、创伤小、操作简单等优点,但此模 型不能很好地模拟退变的椎间盘中蛋白聚糖丢失的
胞Ⅱ型胶原表达水平高。当细胞传至第6代时。内
对疼痛的认识还是不够全面.特别是传统上较常用 的体型较小的动物模型。虽然通过动物模型研究椎
万方数据
讲座与综述
-…………………………一一
间盘退变的因果关系受到多方面限制,但从动物模 型中得出的结果对于制定保护机制和治疗策略仍然 具有重要作用。
参考文献
2()06,3l(18):2053—2 058.
腰椎间盘生物力学模型。Risbud
M
V等[31]将鼠椎间
盘切取进行组织培养。Haschtmann D等132]进行兔椎 间盘组织体外培养。椎间盘组织培养模型椎间盘细
M等[20饲养缺失Ⅸ型胶原基因
的鼠.结果显示鼠椎间盘病理改变类似人椎间盘退 E等【21]饲养缺失SPARC基因的小鼠。 发现纤维环结构紊乱,边界不明。 1.8其他模型