慢性脊髓压迫动物模型构建的研究进展

1、慢性脊髓压迫动物模型构建的研究进展摘要：关键词：随着人们工作、生活方式的改变以及对自身健康关注度的提高，脊髓型颈椎病（Cervical spondylotic myelopathy，CSM）的发病率逐年上升，其基本病因和颈椎退行性变疾病有关，常见的如椎间盘突出，黄颈椎椎体骨赘形成、韧带肥厚、后纵韧带骨化等，上述疾病可以导致颈脊髓慢性受压和（或）进行性受压引起脊髓功能障碍等因素有关。由于目前人类在脊髓型颈椎病上金金依靠临床资料开展系统的病理学及病理机制研究，目前大量研究通过通过构建CSM的动物模型，在实验动物身上尽可能的复制脊髓型颈椎病的发生发展过程就显得尤为重要。笔者就国内外较成熟的建立CSM

2、动物模型的方法作一综述。1 螺钉拧入法该方法是经颈前路或后路使螺钉透过椎体或椎板在硬模囊的前方或后方形成椎管占位，从而造成脊髓压迫，引起脊髓功能的损害，国内外均有学者应用此种方法构建动物模型。1972年，Hukuda等构建了慢性压迫性脊髓损伤的模型，Hukuda在研究中将螺钉从颈前路缓慢钉入麻醉大鼠的颈5椎体中央，然后每天将螺钉攻入1个螺纹，大约2周后大鼠开始出现脊髓功能障碍的表现，从而测得脊髓最大压迫率【3】。1993年，Al-Mefty等在Hukuda的基础上将特氟隆螺钉经颈前路置入脊髓，逐渐深入螺钉，直到脊髓出现压迫，然后观察实验动物在脊髓最大压迫率状态下产生的慢性压迫损伤后动物的行动能

3、力及病理学改变【4】。虽然以上两种动物模型的特点与CSM的临床特点比较接近，但上述两种模型尤其明显缺陷，主要是这种脊髓压迫是一种非线性压迫，即在脊髓压迫的早期阶段和晚期阶段螺钉拧入的速度不一，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【5】。如Shinomiya等通过颈椎前路拧入螺钉观察动物行为，在脊髓受压达50%时仍然不会出现明显的行为学的改变【6】。而在螺钉拧入后期，虽然速度很慢，脊髓诱发电位亦会出现明显的异常。亦有学者在颈后路拧入螺钉造成脊髓后方的慢性压迫。Schramm等通过后路椎板钻孔，拧入合适的螺钉，开始不产生直接的脊髓压迫，随后采用固定的螺钉拧入频率，缓慢、多

4、次的将螺钉拧入，从而对脊髓产生慢性渐进性的压迫【7】。国内蔡钦林等首先开展了CSM的动物模型制作，方法为在下位颈椎椎体钻孔，把外套管螺钉固定于椎体，致压螺钉旋至椎体后缘，以后每隔一定时间将致压螺钉拧入，造成颈脊髓的慢性受压，造模成功后测定螺钉的侵占率。同时观察其术后行为学、运动诱发电位及组织学改变是否符合脊髓慢性压迫的病理学改变特点。吴叶等开展了在较大动物的CSM模型构建。吴选择山羊颈5椎体为入孔点，在此孔道探至硬膜囊退出转子，先测量孔道深度记录后，然后选用直径6 mm空心钛合金螺钉拧入，缓慢拧入到记录的深度时停止，透视机观察确定空心钛合金螺钉恰好进入椎管，但未对脊髓形成直接压迫。然后监测诱发

5、电位波形，当出现轻微的变化时即停止拧入。但此种模型在山羊颈椎活动时，拧入螺钉的深度会有所偏差，从而影响实验结果。孔抗美等选取Wistar大鼠为研究对象，麻醉后切除颈5椎板，置入自制慢性渐进压迫装置（1块10 mm6 mm的有机玻璃平板，中心有1个直径为2 mm的螺孔，四角各有1个直径1 mm的圆孔，内置1螺距0.4 mm、长10 mm、直2 mm的不锈钢螺钉）以后每隔1015 d背部切开约5 mm小口，显露螺丝，将螺丝旋入约0.10.3 mm，共56次，造成大鼠脊髓不同程度的慢性渐进性压迫，90 d后行组织病理学、CBS、MEP和SEP等检查，评估脊髓损害程度。以上的螺钉拧入模型共有的不足之处

6、在于螺钉对脊髓产生的压力不均匀，而且每次螺钉拧入的方向和深度需要行X线确证，这增加了研究的成本，且螺钉渐进性拧入法无法被应用于体积较小的动物。2 植入物法1989年，Ehud等在硬膜外植入块状甲基纤维素-聚丙烯腈（该块状物37.5下在普通生理盐水中，6 h内可膨胀为原来的11倍），使其逐渐膨胀直接对脊髓产生压迫，但其由于膨胀速度较快，不易模拟慢性压迫的过程。1997年Cornefjord等把一种坚硬的塑料材料（其主要成分为酪蛋白衍生物）做成一压缩器，并在压缩器外层包裹坚硬的金属外壳使得其只能产生内心性膨胀，吸收水分后压缩器能够产生慢性膨胀。将实验动物的脊髓放入压缩器中央，观察其受到慢性压迫后的

7、病理变化。以上两种动物模型共有的缺点为植入材料膨胀速度较快，与慢性脊髓压迫的产生条件不一致，且材料的可控性及组织相容性较差。Tsukasa等用兔子经颈前路于颈5椎体中央植入可膨胀螺钉至硬模囊前方，在2周以后，切除颈6椎板，把一盘状的可膨胀板植入硬膜外颈5椎板水平，可膨胀的螺钉及盘状板可导致颈脊髓的前后方慢性压迫，导致脊髓功能的慢性损害，期间监测实验动物的行动能力及电生理学监测。PhyoKim等将聚氨酯合成橡胶（Aquaprene C三洋化工）置于Wistar大鼠颈56椎板间，植入聚氨酯合成橡胶逐渐膨胀，形成对脊髓的慢性进行性压迫，在植入后的第3、9、17、25周测定大鼠的观察大鼠下肢功能，以T

8、arlov评分记录其活动能力，术后26周取大鼠脊髓组织，以5 m片厚、5 m间隔的方法进行病理切片，HE染色，显微镜下神经元计数并用绘图软件计算平均脊髓横截面积。Annexin V-FITC法检测神经细胞凋亡情况。以此评估脊髓的损伤程度。虽然聚氨酯合成橡胶具有较好的生物相容性，植入后不引起炎性反应或免疫反应，且膨胀缓慢，但该模型的卡压部位设计在颈椎，该处椎体排列紧密，上下关节突邻近椎动脉，手术操作难度较大，而且如果选用较大的动物进行模型构建时，椎管的容积相对较大，植入的聚氨酯合成橡胶的大小及厚薄程度较难控制，膨胀的方向不易控制。3 可控气囊或球囊压迫法具体实验方法是在实验动物的椎管内植入一压力

9、可控的气囊或球囊，从前方或后方对脊髓产生慢性进行性的压迫，以此对脊髓型颈椎病的发病过程进行模拟。在l953年和l954年Tarlov等用气囊压迫法构建了脊髓损伤的动物模型。该方法是将一个有外接聚乙烯导管的小气囊，放置于椎板下硬膜外，待动物的一般活动恢复正常后（一般为24 h），开始缓慢向小气囊中注入气体，逐渐对脊髓形成压迫。根据所注入气体量的不同，可产生不同的压迫力，可对脊髓产生不同程度的损伤。Kikuchi等把一气球置入硬膜外椎板下，同样通过缓慢注入不同量的气体的方法，使气球产生不同程度的膨胀，从而在脊髓后方产生慢性的进行性的压迫。Takahashi等在2003年应用类似的方法，把一个球形物

10、（塑料材质）植入在实验动物的硬膜外椎板下，体外将一个空气压力系统与植入的塑料球相连接，注射一定量的空气后形成一定的压力，把一种被称为“Konnyaku”的物质缓慢向球内注射，从而模拟慢性的脊髓压迫过程。此模型的缺点为气球膨胀时球内压力并非呈直线性改变。国内刘记存等以健康山羊为实验对象，具体实验过程为麻醉成功后，对山羊颈23的左侧椎间孔进行暴露，通过颈23椎间孔将一有外接导管的球囊插入硬膜外腔，后利用椎间孔旁软组织对导管进行固定，把导管剩余部分留置于体外，切口逐层缝合。此后定期经导管缓慢注射一定量的生理盐水，使球囊缓慢膨胀，对脊髓产生逐渐的压迫，待持续压迫40 d后，进行MRI检查、山羊活动能力

11、的评估以及病理学检查。总之，理想的慢性脊髓压迫动物模型应遵循脊髓型颈椎病的发生及进展过程，脊髓型颈椎病动物模型构建时要尽量复制疾病的整个过程。脊髓能够受到某种程度外力的压迫，而且该压迫是慢性的渐进性的，因此构建理想的脊髓压迫动物模型应尽量满足以下条件：操作简单，即所用设备要求不高，能快速大批制作。同时这种方法具有广泛的适用性，能够不受动物体形大小等因素的影响；可控制性较好，且脊髓所受压迫的程度、时间可自由控制，且压迫力能够尽量符合直线性改变的特点；在同一个实验中能使用相同的方法使脊髓在不同部位受压迫，使得在脊髓某节段造模困难的情况下，更改压迫部位；在尽量不破坏脊柱生理结构的条件下造成椎管相对狭

12、窄，同时保持脊柱的正常生理运动。目前来看，如果能在椎管内植入一种慢性的可膨胀材料，且该材料的组织相容性较好，不易引起免疫炎性反应；同时其压迫脊髓的程度以及方向可控制性较好，从而导致神经损害呈渐进性但又不致于造成实验动物截瘫，并且该材料容易放置于椎管内不同节段，将会是一种较理想的动物模型。4 参考文献【1】 何海龙,贾连顺,李家顺,等.颈脊髓慢性压迫症实验模型的初步研究.颈腰痛杂志,2002,2(1):96.【2】 Kato Y,Anchi K,Ku T,et al.Biomechanical study of the effect of degree of static compression

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