纤维环穿刺法诱导兔椎间盘退变模型的组织学和影像学分析
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精华论文
内容
P 0.05图2 术后不同时期椎间隙的CR检查
  A. 术后4周;B.术后12周(箭头示损伤位置)2.2 MRI检查结果 从对照组及术后4、8、12周兔腰椎MRI 的T2WI上可见,对照组髓核信号强度无明显改变(图3)。改良的Thompson分级结果见表2,采用双向有序行×列表卡方检验,计算Fisher精确概率值为1.86×10-7(P 0.01),说明髓核T2信号下降与造模后时间长短有显著的关系,即造模后时间愈长,造模组髓核信号强度降低愈明显。表2 兔腰椎间盘退变模型不同时间点MRI扫描结果
  2.3 兔腰椎间盘组织的病理组织学改变 肉眼观可见对照组髓核呈白色胶冻状, 纤维环呈同心圆环状,排列整齐,包绕髓核;造模组术后随着时间延长,髓核颜色变灰暗,髓核量也随着时间的延长而减少,可见纤维环向中心迁移。苏木精-伊红染色光镜下观察:对照组在术前及术后各阶段组织学无明显改变,纤维环排列整齐清晰,中央髓核组织可见大量的脊索细胞和少量的类软骨细胞(图4A);4、8周造模组髓核细胞逐渐减少;12周组髓核几乎被纤维软骨组织替代,纤维环排列不整齐,与髓核界限不清(图4B)。
  图4 正常与退变椎间盘(苏木精-伊红染色,×200)
  3 讨 论
  3.1 建立腰椎间盘退变动物模型的意义及方法的选择 关于椎间盘退变的病因、发病机制及早期防治的有效措施,一直是近年来研究的热点。但是人类腰椎间盘退变是一个复杂、漫长、多因素的病理过程,如果能寻找一种符合人类解剖生理功能、周期短、可重复性的实验动物作为临床研究的替代,可极大缩短实验所需的时间,并可作为椎间盘退变的病因病理,甚至是基因、组织工程学研究的一个很好平台。吴靖平等[6]采用截除大鼠双前肢和特殊饲养的方法,于18个月后光镜检查证实其椎间盘均发生了严重的髓核和纤维环退变,建立了应力型椎间盘退变模型。MacLean 等[7]研究表明压力可以导致应力在椎间盘中的重新分配,出现局部的生物学反应。从生物力学的角度肯定了这种模型的可行性。但该法仅局限应用于小体型动物。Sahlman等[8]应用基因敲除技术使小鼠表达胶原的基因失活,继而发生椎间盘退变,将基因工程技术纳入其中。但是操作过于复杂,对实验条件要求较高,限制了其广泛应用。
  本实验采用16G穿刺针从纤维环前正中刺入,深度掌握在5 mm,不会造成髓核急性突出。CR可见腰椎椎体骨质逐渐唇样变,椎间隙高度总体上呈逐渐降低趋势,DHI测量有统计学意义;造模前及造模后椎间盘髓核MRI信号总体上呈逐渐降低的趋势,说明造模时间越长髓核退变越明显[9]。未造模的髓核信号强度无明显改变。病理组织学观察也证实了椎间盘退变后出现的一系列病理改变。随着造模时间的延长,髓核的脊索细胞及软骨样细胞呈减少趋势,纤维环排列紊乱、断裂。由此可见,纤维环穿刺法能够诱导腰椎间盘缓慢退变,很好地模拟了人类腰椎间盘退变的过程,具有相似的生化改变及病理过程。
  3.2 椎间盘退变模型的机制探讨 目前认为这种刺伤诱导腰椎间盘退变的机制是通过造成纤维环损伤,引起急性椎间盘突出和髓核压力降低,髓核相对密闭的容积压力平衡被打破,启动椎间盘退变的级联反应。有研究认为退变与椎间盘的血供特点有关:纤维环外层有起自脊椎动脉的小血管供应,而内层纤维环、髓核通过软骨终板的渗透而获得营养,故损伤后愈合能力差;椎间盘退变及终板下骨质硬化正是从髓核含水量减少开始。还有研究认为髓核组织是与机体免疫系统相隔绝的,纤维环或软骨终板这一生理屏障受到破坏后,髓核组织就暴露于机体的免疫系统之中,进而激发一系列的自身免疫反应,导致髓核细胞凋亡,椎间盘退变[10]。
  本实验证实了通过纤维环刺伤法可以诱导新西兰大白兔腰椎间盘的退变,符合人类腰椎间盘退变的病理过程,且模型制作较为简单,重复性好,可以作为研究椎间盘退变的动物模型,并能够提供大样本的实验数据。但是本模型也存在一些不足之处,如:通过人为因素诱导动物椎间盘退变,未考虑重力因素的作用;致退变时间较短暂,与人类椎间盘退变的缓慢过程存在一定差异;大白兔的脊柱在生物力学及解剖学上与人类存在一定的差异等。所有这些问题今后还需改进和优化。
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