椎间盘退行性变动物模型：经济性、易行性、可靠性和可控性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0100

中国组织工程研究 ›› 2018, Vol. 22 ›› Issue (4): 619-624.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0100

• 组织构建综述 tissue construction review • 上一篇下一篇

椎间盘退行性变动物模型：经济性、易行性、可靠性和可控性

尹逊路1，冯敏山1，2，朱立国1，2，李学朋1，陈琳3，李玲慧1，展嘉文1，魏戌1

1中国中医科学院望京医院，北京市 100102；2中医正骨技术北京市重点实验室，北京市 100102；3北京中医药大学，北京市 100102

收稿日期:2017-10-20 出版日期:2018-02-08 发布日期:2018-02-08
通讯作者: 冯敏山，博士，副主任医师，中国中医科学院望京医院，北京市 100102；中医正骨技术北京市重点实验室，北京市 100102
作者简介:尹逊路，男，1988年生，山东省肥城市人，汉族，中国中医科学院在读博士，医师，主要从事脊柱及相关疾病的研究。
基金资助:
国家中医药管理局专项课题(JDZX2015274)；国家自然科学基金(81674005，81774330)；北京市自然科学基金(7164313)；中国博士后科学基金(2016M591364)

Animal models of intervertebral disc degeneration: economy, feasibility, reliability and controllability

Yin Xun-lu1, Feng Min-shan1, 2, Zhu Li-guo1, 2, Li Xue-peng1, Chen Lin3, Li Ling-hui1, Zhan Jia-wen1, Wei Xu1

1Wangjing Hospital of China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100102, China; 2Beijing Key Laboratory of Palasy Technology, Beijing 100102, China; 3Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China

Received:2017-10-20 Online:2018-02-08 Published:2018-02-08
Contact: Feng Min-shan, M.D., Associate chief physician, Wangjing Hospital of China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100102, China; Beijing Key Laboratory of Palasy Technology, Beijing 100102, China
About author:Yin Xun-lu, Studying for doctorate, Physician, Wangjing Hospital of China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100102, China
Supported by:
the Project of State Administration of Traditional Chinese Medicine of China, No. JDZX2015274; the National Natural Science Foundation of China, No. 81674005 and 81774330; the Natural Science Foundation of Beijing, No. 7164313; the Postdoctoral Science Foundation of China, No. 2016M591364

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
特定基因敲除模型：将特定基因敲除后，通过影响椎间盘代谢或物质合成，导致其生理结构、生化性质改变，进而引发退变。该种造模方法为遗传和药物靶点的研究提供了基础，但存在造模成功率低、易行性差、经济成本高等问题。
椎间盘器官离体模型：根据有无终板分为：带终板椎间盘器官离体模型和去终板椎间盘器官离体模型。椎间盘由髓核、纤维环、终板3部分组成，且终板是椎间盘进行营养和代谢物质的通道，具有维持椎间盘完整性及限制组织膨胀压的作用。当前对于该模型是否应带有终板，不同学者间仍存在争议。

摘要
背景：椎间盘退行性变动物模型是研究椎间盘退变发生机制、预防和治疗该疾病的重要载体和平台。构建一种合理可行、模拟程度较高的理想动物模型，成为深入研究椎间盘退变的关键。
目的：通过对当前椎间盘退行性变动物模型的模式动物选择、模型构建方法的分析比较，以期为今后椎间盘退行性变动物模型的选择提供依据，为将来理想动物模型的建立提供参考。
方法：通过对CNKI、万方、维普、Sinomed及PubMed等数据库进行检索。检索时间为建库到2016年12月；中文检索关键词为“椎间盘退行性变”“动物模型”；英文检索关键词为“intervertebral disc degeneration”“animal model”。选择权威杂志文章，共纳入56篇文章。
结果与结论：用于研究椎间盘退行性变动物模型的模式动物种类很多，主要分为小型动物和大型动物。小型动物椎间盘的体表比大，有利于营养及代谢物质的渗透，适合做长期体外培养；而大型动物椎间盘体积大，适合生物力学的研究。在椎间盘退行性变动物模型中有体内模型和体外模型之别；体内模型根据损伤机制的不同分为：生物力学改变模型、生理结构破坏模型、自发退变模型及全身疾病模型；体外模型根据培养组织水平的不同分为体外细胞模型、体外器官模型。构建椎间盘退行性变动物模型的方法多样、模式动物种类较多，但仍没有一种公认的、可以较为全面的模拟人类椎间盘退变的理想动物模型，应尽可能选择与人类椎间盘退行性变过程具有一定的相似性和可比性，还需要考虑经济性、易行性、可靠性和可控性等相关原则。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0002-3388-4215(尹逊路)

关键词: 椎间盘退行性病, 动物模型, 组织构建, 实验动物, 模式动物, 组织工程实验造模

Abstract:

BACKGROUND: Animal models are critical to study the mechanism, prevention and treatment of intervertebral disc degeneration (IDD). Therefore, constructing an ideal animal model of IDD is the key to further study IDD.
OBJECTIVE: To review the selection and construction methods of the IDD model, so as to select and construct an ideal animal model of IDD.
METHODS: A retrieval of CNKI, WanFang, VIP, SinoMed and PubMed databases was performed for the articles published before December 2016. The keywords were “intervertebral disc degeneration, animal model” in English and Chinese, respectively. All the articles were selected from the authoritative magazines, and finally 56 eligible articles were included.
RESULTS AND CONCLUSION: There are many kinds of animals used for constructing the IDD model, including small and large animals. The former has a small volume of intervertebral disc that is beneficial for nutrient and metabolite transport, so it can be used for long-term in vitro culture. The latter has a large volume of intervertebral disc, which is appropriate for biomechanical study. The animal models of IDD include in vivo and in vitro models: the in vivo models include the changed biomechanics, destroyed physical structure, spontaneous and systemic disease models; the in vitro models include in vitro cellular and organ models. However, there is still a lack of an ideal animal model that can fully simulate human IDD. Noticeably, similarity, comparability, economy, feasibility, reliability and controllability should be considered.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Intervertebral Disk Degeneration, Models, Animal, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

尹逊路，冯敏山，朱立国，李学朋，陈琳，李玲慧，展嘉文，魏戌. 椎间盘退行性变动物模型：经济性、易行性、可靠性和可控性[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(4): 619-624.

Yin Xun-lu1, Feng Min-shan1, 2, Zhu Li-guo1, 2, Li Xue-peng1, Chen Lin3, Li Ling-hui1, Zhan Jia-wen1, Wei Xu1. Animal models of intervertebral disc degeneration: economy, feasibility, reliability and controllability[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(4): 619-624.

图/表（结果） 2

2.1 模式动物的选择用于研究椎间盘退行性变动物模型的模式动物种类很多，但主要分为两大类，即小型动物和大型动物。选择合适的模式动物对后续的实验研究至关重要，如在体外器官模型中，考虑到营养物质的弥散距离，小型动物椎间盘的体表比大，有利于营养及代谢物质的渗透，适合做长期体外培养；而大型动物椎间盘体积大，适合生物力学的研究。

2.1.1 小型动物

(1)鼠类：当前，常用于椎间盘退行性变研究的鼠类主要是大鼠和小鼠^[4-6]，此外还有沙鼠、仓鼠等。鼠类作为动物模型，具有经济适用、种系纯、基因相似度高、抗感染、生命力强等优势；然而，受其体型小、椎间盘体积小等客观因素的影响，造成影像学指标测量困难、生物学检测标本获取量少等不足。Moskowitz等^[7]研究发现，沙鼠受长期高盐低水习惯的影响，椎间盘普遍较早退变(椎间盘退变率在3月龄时约为10%，18月龄时约为50%)，且该性状具有较强的遗传性。Silberberg等^[8]对糖尿病发生率较高的仓鼠进行脊柱学相关研究发现：糖尿病仓鼠相比于非糖尿病仓鼠，脊柱炎的发生率分别为60%和39%，而椎间盘突出的发生率分别为9%和30%。

(2)兔类：作为常用的实验动物之一，具有取材便利、经济适用等特点；相比于鼠类，其椎间盘体积较大，操作方便、便于影像学指标测量，且结构与人类基本相同。Lipson等^[9]研究发现：造模前兔椎间盘含水量及蛋白多糖单体大小与人类相似，但其透明质酸浓度及蛋白多糖聚合体占蛋白多糖总量的百分比与人类存有差异；造模12个月后，各项观察指标(除蛋白多糖单体大小外)变化规律与人类相似。

2.1.2 大型动物

(1)犬类：实验犬的种类比较多，主要包括德克萨斯犬、哈巴狗、猎犬、长毛耳垂犬等。相比于小型动物，犬椎间盘及椎体体积更接近于人类，操作性及可行性更好；然而其经济适用性相对较低。Gillett等^[10]通过对不同年龄阶段的猎犬进行研究后，认为犬的椎间盘退行性变的进程与人类相似；Goggin等^[11]则对不同的种犬进行比较研究，发现德克萨斯犬患椎间盘突出的相对危险度最大。

(2)羊类：羊的种系较多，取材较为方便，其脊柱解剖结构、椎间盘及椎体大小与人类较为相似；而且羊的胸腰段脊柱在某些指标上与人类具有相似之处，因此可以作为理想的实验动物；然而，相比于小型动物，羊的经济成本相对较高，从而限制了羊作为体内模型动物的大量使用。Paul等^[12]研究发现，山羊椎间盘中只有软骨细胞和成纤维细胞，而没有脊索细胞，这与人类在生物学方面有一定的相似性；Gantenbein等^[13]认为，羊尾椎间盘在营养和代谢产物渗透方面与人类存在相似性，故羊尾椎间盘适合作人类椎间盘退变模型；任东风等^[14]通过对羊腰椎破裂模型进行研究后，认为经山羊腰椎间盘前方人为损伤后部纤维环内层，可以可靠、一致地制备椎间盘内核破裂模型。

(3)猪类：猪由于在解剖学、生理学方面与人类有极大的相似性，且体型相对较大、易于操作，且部分种类的猪经济适用，因此在国外也是被广泛应用的模型动物之一。当前由于缺少关于猪和人类腰脊柱剖学之间的对比资料，国内将其作为实验动物的研究还是比较少^[15]，但国外许多学者如Kappa等^[16-17]已将猪作为动物模型进行研究相关脊柱疾病，并积累了一定的经验。

(4)灵长类：用作模型的灵长类动物主要包括恒河猴、狒狒等。该类动物与人类亲缘关系最近，在生理特性、解剖结构和生活习性等方面也都极为相似，可以作为研究对象直接进行观察^[15]。然而，由于其种类、数量的有限性，尤其是价格的高昂性，限制了灵长类作为模型动物的广泛应用。Simon等^[18-19]学者应用恒河猴进行了脊柱生物力学方面的研究，郭常安等^[20]用恒河猴作椎间盘退变动物模型研究；Lauerman等^[21]通过对不同年龄段的狒狒进行影像学研究，发现狒狒椎间盘具有退变早、发生率高的特点，且接近人类椎间盘退行性变的规律。

2.2 动物模型的建立在椎间盘退行性变动物模型中，虽然建立模型方法很多，但归纳起来只有体内模型和体外模型之别；体内模型根据损伤机制的不同分为：生物力学改变模型、生理结构破坏模型、自发退变模型及全身疾病模型^[22]；体外模型根据培养组织水平的不同分为体外细胞模型、体外器官模型^[23]。

2.2.1 体内模型

(1)生物力学改变模型：该模型主要是通过改变椎间盘与椎体等结构间的生物力学状态，造成椎间盘的退变。其类型包括：去前肢动物模型、应力改变模型、脊柱失稳模型。

去前肢动物模型：当前，该模型动物主要为新生大鼠。将其双前肢结扎后，使其双后肢站立活动；造模时间一般为14-18个月。Bailey等^[24]研究后认为，该动物模型存在时间成本高、椎间盘退变率不稳定等不足，且临床相似性低；因此，该模型目前未被广泛应用。

应力改变模型：其模型动物主要为小型动物，一般为大鼠；也有应用大型动物，如羊。该模型通过异常应力破坏椎间盘的结构，导致椎间盘退变^[25]。早期应力改变模型是将鼠尾弯成“U”型^[26]，造模时间一般为2周至14个月；后期改良模型为轴向加压动物模型^[27]：将轴性加压装置置于鼠尾，通过轴向某一频率的动态或静态加压，从而破坏椎间盘静水压，进而改变椎间盘基质成分，最终导致椎间盘退行性变。早期“U”型应力退变模型由于会出现尾部凹侧结缔组织破坏、细胞数目减少等不良反应，故逐渐被轴向加压动物模型替代。虽然改良模型也存在一些需要问题，如：造模过程中有克氏针劈裂椎体使脊髓损伤、针道感染等可能，轴向加压装置尚不能模拟人体椎间盘所受的剪切力和扭转力等^[28]；但其具有良好的可控性和可重复性、造模周期短，可以模拟重力对椎间盘的影响等优势，其应用前景较为广阔。

脊柱失稳模型：该类造模方法对大、小型动物均适合。通过咬除椎体后柱部分结构(如关节突、棘突)或破坏一侧椎旁肌(切断或反复电刺激等)^[29]，破坏脊柱的动态、静态平衡，导致椎间盘退变^[30]；造模时间一般为3-8个月。脊柱失稳模型虽然具有较好的操作性，但是也存在造模时间长、不易控制、可重复性差等问题^[1]。

(2)生理结构破坏模型：即通过物理或化学方法破坏椎间盘的生理结构，最终导致椎间盘退变；其模型种类分为：机械损伤模型、化学损伤模型。

机械损伤模型：根据其损伤椎间盘位置的不同又可分为纤维环损伤模型、终板损伤模型及髓核损伤模型。

纤维环损伤模型：纤维环损伤方法分为切开法及穿刺法。虽然自Key等^[31]首次将兔椎间盘纤维环直接切开造成退变模型后，后人不断对其进行改进，但该法在可控性、标准化等方面仍存在诸多问题。近年来，纤维环穿刺法发展不断成熟且应用相对广泛。该法以一定的次数和深度(兔：5 mm；鼠：1-5 mm；牛：15 mm)将直径固定的穿刺针刺入椎间盘，间接诱发椎间盘退行性变^[28^，^32]。虽然该法所造模型退变的程度和速度受操作者操作手法(深度和次数)的影响，但其具有较高的可重复性、可操作性及适用性，造模周期短(鼠类：2-4周；兔：8-12周)，因而被广泛应用。

终板损伤模型：通常是经过椎体和软骨终板斜钻一个到达椎间盘的的孔洞^[33]，也有学者将骨水泥直接打入椎间盘的上下终板区域^[34]，从而通过破坏终板与椎间盘之间营养及代谢物质通道达到椎间盘发生退变的目的。然而，由于该种造模方法钻孔时角度、深度以及对终板的损伤程度难以控制，因而影响了该种模型的可靠性、可控性、可重复性等，因而并不常被采用。

髓核损伤模型：是用注射器将髓核组织部分抽吸，通过破坏其静水压达到造模目的；造模时间一般为4-8周。该种方法所造椎间盘退变模型效果显著，尤其适合大型动物，其病理及影像学表现与人椎间盘退变十分相似^[35]。

化学损伤模型：即通过向椎间盘内注射化学物质，从而使髓核细胞死亡、基质急剧减少，最终达到使椎间盘退变的目的。常用的化学物质主要是酶类，包括：Cp、CABC、肿瘤坏死因子α等^[36-38]；此外还有非酶类化学物质，如：博来霉素等。该法虽然可以在较短时间内造成显著的退变模型，但是这与人类椎间盘退变的发生机制差异较大，并且对后续的生化检测指标、生物学疗效等均造成一定程度的影响^[28]。因此，虽然该法具有较好的可重复性、可操作性，但上述弊端的存在严重降低了该模型的临床相似性及可靠性，使其应用范围逐渐减小。

(3)自发退变模型：自发退变模型主要包括3类：特定基因敲除模型、椎间盘自发退变的特种动物模型及缺血模型(表1)。

(4)全身疾病模型：包括吸烟模型^[40]、卵巢切除模型等^[41]。虽然这些模型能较好的拟合导致人类椎间盘退变中的某一因素，但其可重复性差、造模成功率低。

2.2.2 体外模型

(1)体外细胞模型：即采用细胞生物学技术对椎间盘细胞进行体外培养，并观察其生长、增殖和分化的规律及特点。该模型通过采用外部干预处理，探索单一因素对椎间盘退变的影响。当前，体外细胞造模技术已较成熟，且相关检测技术也日臻完善，尤其是近年来基因组学、高通量测序等技术的高速发展，为椎间盘退变的深入研究提供了基础。然而，在细胞培养过程中也面临诸多问题：单层细胞培养多次传代后，易出现细胞形态改变、活力下降^[42]；离体环境下细胞基质的缺失，导致细胞增殖率低、表型缺失^[43]，甚至发生分化或丧失功能^[44]。

(2)体外器官模型：根据是否带有椎体分为两类：椎间盘器官离体模型和脊柱运动节段离体模型。

椎间盘器官离体模型根据有无终板分为：带终板椎间盘器官离体模型和去终板椎间盘器官离体模型。椎间盘由髓核、纤维环、终板3部分组成，且终板是椎间盘进行营养和代谢物质的通道，具有维持椎间盘完整性及限制组织膨胀压的作用。当前对于该模型是否应带有终板，不同学者间仍存在争议。Korecki，Lee等^[45-46]认为，去除终板后可以使营养物质直接扩散到髓核，但不适合长期培养研究；Gawri等^[47]则认为，通过预处理终板可以在保持椎间盘器官完整性的同时，限制组织肿胀并保证营养物质供给。

脊柱运动节段离体模型，在体外状态下最大限度的保留了组织器官的完整性，更好的拟合了椎间盘在人体内的生理环境、力学负荷等因素；同时，椎体的保留为脊柱生物力学加载装置提供了着力点，有利于对复杂力学与椎间盘退变之间关系的研究^[48]。

椎间盘退变体外器官模型作为体内模型和体外细胞模型之间的桥梁，能够在外界干预下的原生细胞外基质中维持细胞的活性^[49]；而且，该模型为研究椎间盘对外界刺激的反应和观察正常与退变椎间盘的组织学变化创造了良好的实验平台(图1)^[50-51]。

参考文献

[1] 王海莹,张旭,丁文元,等.椎间盘退变动物模型的研究进展[J].中国脊柱脊髓杂志,2015,25(3):279-281.

[2] 高乾,程英武.腰椎间盘突出动物模型的研究进展[J].中华中医药杂志,2012,27(12):2165-68.

[3] Lob. Die zusammenhänge zwischen der Bandscheiben und der Spondylosis deformans im Tieversuch. Deutsche Zeitschrift for Chirurgie.1933:240-421.

[4] Risbud MV, Izzo MW, Adams CS，et al. An organ culture system for the study of the nucleus pulposus: description of the system and evaluation of the cells. Spine (Phila Pa 1976).2003;28(24): 2652-2658; discussion 2658-2659.

[5] Lim TH, Ramakrishnan PS, Kurriger GL, et al. Rat spinal motion segment in organ culture: a cell viability study. Spine (Phila Pa 1976).2006;31(12):1291-1297; discussion 1298.

[6] Ariga K, Yonenobu K, Nakase T,et al.Mechanical stress-induced apoptosis of endplate chondrocytes in organ-cultured mouse intervertebral discs: an ex vivo study. Spine (Phila Pa 1976). 2003;28(14):1528-33.

[7] Moskowitz RW, Ziv I, Denko CW, et al. Spondylosis in sand rats: a model of intervertebral disc degeneration and hyperostosis.J Orthop Res.1990;8(3):401-411.

[8] Silberberg R, Gerritsen G. Aging changes in intervertebral discs and spondylosis in Chinese hamsters. Diabetes. 1976; 25(6):477-83.

[9] Lipson SJ, Muir H.1980 Volvo award in basic science. Proteoglycans in experimental disc degeneration.Spine (Phila Pa 1976).1981;6(3):194-210.

[10] Gillett NA, Gerlach R, Cassidy JJ, et al. Age-related changes in the beagle spine. Acta Orthop Scand.1988;59(5):503-507.

[11] Goggin JE, Li AS, Franti CE. Canine intervertebral disk disease: characterization by age, sex, breed and anatomic site of involvement.Am J Vet Res.1970;31(9):1687-1692.

[12] Paul CP, Zuiderbaan HA, Zandieh Doulabi B, et al. Simulated-physiological loading conditions preserve biological and mechanical properties of caprine lumbar intervertebral discs in ex vivo culture. PLoS One.2012; 7(3):e33147.

[13] Gantenbein B, Grünhagen T, Lee CR, et al. An in vitro organ culturing system for intervertebral disc explants with vertebral endplates: a feasibility study with ovine caudal discs. Spine (Phila Pa 1976).2006;31(23):2665-2673.

[14] 任东风,侯树勋,彭宝淦,等.腰椎间盘内破裂模型的建立[J].中国疼痛医学杂志,2006,12(6):353-356.

[15] 陈亮,吕朝辉.腰椎间盘退变动物模型的研究概况[J].中国中医骨伤科杂志,2008,16(12):59-60.

[16] Kääpä E, Holm S, Han X, et al. Collagens in the injuries porcine intervertebral disc. J Orthop Res.1994;12(1):93-102.

[17] Pfeiffer M, Griss P, Franke P, et al. Degeneration model of the porcine lunbar motion segment: effects of various intradiscal procedures. Eur Spine J.1994;3(1): 8-16.

[18] Simon BR, Wu JS. Poroelastic dynamic structural models of rhesus spinal motion segments. Spine (Phila Pa 1976).1985; 10(6):494-507.

[19] 阮狄克，费正奇,陆瓞骥,等.冷冻保存异体椎间盘移植的实验研究[J].中华骨科杂志,1999,19(1):54-58.

[20] 郭常安,胡有谷,吴新彦,等.腰椎间盘退变动物模型的建立[J].中华外科杂志,2000,38(7):548-551.

[21] Lauerman WC, Platenberg RC, Cain JE, et al. Age-related disk degeneration: Preliminaryrepot of a naturally occurring baboon model.J Spinal Disord.1992;5(2): 170-174.

[22] 刘彬彬,张柳,田发明,等.椎间盘退变动物模型及降钙素治疗的研究进展[J].中国修复重建外科杂志,2014,28(8):1051-1053.

[23] 杨松波,高春华,庞晓东,等.椎间盘退变模型的研究进展[J].脊柱外科杂志,2012, 10(5):315-317

[24] Bailey AS, Adler F, Min Lai S, et al. A comparison between bipedal and quadrupedal rats: do bipedal rats actually assume an upright posture. Spine (Phila Pa 1976).2001;26(14):E308-13.

[25] Kelsey JL, Githens PB, O’Conner T, et al. Acute prolapsed lumbar intervertebral disc: an epidemiologic study with special reference to driving automobiles and cigarette smoking. Spine (Phila Pa 1976).1984;9(6):608-613.

[26] Lindblom K. Intervertebral-disc degeneration considered as a pressure atrophy. J Bone Joint Surg Am. 1957;39-A(4): 933-945.

[27] Lai A, Chow DH, Siu SW, et al. Effects of static compression with different loading magnitudes and durations on the intervertebral disc: an in vivo rat-tail study. Spine (Phila Pa 1976). 2008;33 (25):2721-2727.

[28] 顾韬,张超,何勍,等.不同类型椎间盘退变动物模型的评价与比较[J].脊柱外科杂志,2015,13(2):115-120.

[29] Sullivan JD,Farfan HF，Kahn DS. Pathologicchanges with intervertebral join rotational instability in the rabbit. Can J Surg. 1971;14:71-79.

[30] Wang YJ, Shi Q, Lu WW, et al. Cervical intervertebral disc degeneration induced by unbalanced dynamic and static forces: a novel in vivo rat model. Spine (Phila Pa 1976).2006; 31(14):1532-1538.

[31] Key JA, Ford LT. Experimental interverbral disc lesion. J Bone Joint Surg Am.1948;30(3):621-629.

[32] Aoki Y, Akeda K, An H, et al. Nerve fiber ingrowth into scar tissue formed following nucleus pulposus extrusion in the rabbit anular-puncture disc degeneration model: effects of depth of puncture.Spine (Paila Pa 1976).2006;31(21):E774-80.

[33] 吕浩然,杨进顺,黄文铎,等.终板损伤建立兔腰椎间盘退变模型[J].广东医学,2008,29(1):44-45.

[34] Hutton WC, Murakami H, Li J, et al. The effect of blocking a nutritional pathway to the intervertebral disc in the dog model. J Spinal Disord Tech.2004;17(1):53-63.

[35] 周松,李锋,陈安民,等.抽洗法诱导椎间盘退变模型的病理及影像表现[J].中国组织工程研究与临床康复,2009,13(46):9125-9128.

[36] Lotz JC.Animal models of intervertebral disc degeneration: lessons learned. Spine (Phila Pa 1976).2004;29(23):2742-2750.

[37] Hoogendoom RJ, Wuisman PI, Smit TH, et al. Experimental intervertebral disc degeneration induced by chondroitinase ABC in the goat. Spine (Phila Pa 1976).2007;32(17):1816-1825.

[38] Kang R, Li H, Rickers K, et al. Intervertebral disc degenerative changes after intradiscal injection of TNF-α in a porcine model. Eur Spine J.2015;24(9):2010-2016.

[39] Boyd LM, Richardson WJ, Allen KD, et al. Early-onset degeneration of the intervertebral disc and vertebral end plate in mice deficient in type IX collagen. Arthritis Rheum. 2008; 58(1):164-171.

[40] Oda H, Matsuzaki H, Tokuhashi Y, et al. Degeneration of intervertebral discs due to smoking: experimental assessment in a rat-smoking model.J Orthop Sci.2004;9(2):135-141.

[41] Wang T, Zhang L, Huang C, et al. Relationship between osteopenia and lumbar intervertebral disc degeneration in ovariectomized rats. Calcif Tissue Int.2004;75(3):205-213.

[42] Preradovic A, Kleinpeter G, Feichtinger H, et al. Quantitation of collagen I, collagen II and aggrecan mRNA and expression of the corresponding proteins in human nucleus pulposus cells in monolayer cultures. Cell Tissue Res.2005;321(3):459-464.

[43] Gruber HE, Hanley EN, Jr. Human dics cells in monolayer vs 3D culture: cell shape, division and matrix formation. BMC Musculoskelet Disord.2000,1:1.

[44] Zhang Y, Phillips FM, Thonar EJ, et al. Cell therapy using articular chondrocytes overexpressing BMP-7 or BMP-10 in a rabbit disc organ culture model. Spine (Phila Pa 1976).2008; 33(8):831-838.

[45] Korecki CL, MacLean JJ, Iatridis JC. Characterization of an in vitro intervertebral disc organ culture system. Eur Spine J.2007; 16(7):1029-37.

[46] Lee CR, Iatridis JC, Poveda L, et al. In vitro organ culture of the bovine intervertebral disc: effects of vertebral endplate and potential for mechanobiology studies. Spine (Phila Pa 1976).2006;31(5):515-522.

[47] Gawri R, Mwale F,Ouellet J, et al. Development of an organ culture system for long-term survival of the intact human intervertebral disc. Spine (Phila Pa 1976).2011;36(22):1835-1842.

[48] Seol D, Choe H, Ramakrishnan PS, et al. Organ culture stability of the intervertebral disc: rat versus rabbit. J Orthop Res.2013;31(6):838-46.

[49] Risbud MV, Izzo MW, Adams CS, et al. An organ culture system for the study of the nucleus pulposus: description of the system and evaluation of the cells. Spine (Phila Pa 1976).2003; 28(24): 2652-2658; discussion 2658-2659.

[50] 徐宏光,章平治,宋俊兴,等.退变大鼠椎间盘器官培养模型的建立及其意义[J].中国骨与关节外科,2012,5(3):233-237+197.

[51] 冯敏山,展嘉文,朱立国,等.体外培养条件下脊柱运动节段髓核组织的变化[J].中国组织工程研究,2015,19(51):8241-46.

[52] Sun YQ, Zheng S, Yu J, et al. Effect of total disc replacement on atypical symptoms associated with cervical spondylosis. Eur Spine J.2013;22(7):1553-1557.

[53] Oguntona SA. Cervical spondylosis in South West Nigerian farmers and female traders. Ann Afr Med.2014;13(2):61-64.

[54] Yoshimura S, Shimosato A, Imanami M, et al. Awake intubation using Pentax-airway scope combined with surface airway anesthesia in the cases of two obese patients with cervical spondylosis and the author himself. Masui.2012;61(7): 738-741.

[55] 宁斌,整修军,胡有谷.慢性压迫性脊髓损伤动物模型的制作方法[J].中国脊柱脊髓杂志,2005,15(5):316-318.

[56] 陈智,魏显招.脊髓型颈椎病动物模型的研究进展[J].中国矫形外科杂志,2010,18(21):1784-1786.

引言

材料方法

讨论

3 展望 Prospects

近年来，椎间盘退行性变的发病率呈逐年上升的趋势，引发了越来越多人对该病的关注和重视，推动了医疗相关人员对该病的深入研究。而椎间盘退行性变动物模型是研究椎间盘退变发生机制、预防和治疗该疾病的重要载体和平台；通过对动物模型的研究，有利于了解椎间盘退行性变发生的本质^[52-54]、并为治疗提供前期基础，因而椎间盘退行性变动物模型逐渐成为研究的热点。

虽然当前构建椎间盘退行性变动物模型的模式动物种类和建模方法很多，但仍没有一种公认的、可以较为全面的模拟人类椎间盘退变的理想动物模型。如何构建一种合理可行、模拟程度较高的新型理想动物模型，成为当前研究和治疗椎间盘退行性变相关问题的关键。

椎间盘退行性变动物模型的构建和模型动物种类的选择，应尽可能的与人类椎间盘退行性变过程具有一定的相似性和可比性；此外，还需要考虑经济性、易行性、可靠性和可控性等相关原则^[55-56]。当前椎间盘退行性变动物模型也存在一些不足，如：①模拟程度低，临床相似性和可比性差：人类椎间盘退行性变是一个多因素长期缓慢的复杂致病过程，由于受限于研究目的，当前动物模型只能侧重于短期内某一或某几个因素的研究，不能很好的模拟人类椎间盘退变的真实过程；②可控性不强，量化指标易受影响：多因素均可对动物模型造成影响，不利于对椎间盘退行性变单因素影响的分析，从而影响单因素导致退变过程的重复验证，造成标准化或量化的困难；③普遍存在研究周期短的问题，对于单一或复杂因素对椎间盘的长期影响观察不足；④模式动物种类和个体化的差异造成椎间盘退变进展程度的控制困难；⑤研究目的主要集中于生物化学及机械力学方面，对神经电生理方面的相关研究较少。如何解决椎间盘退行性变动物模型中所面临的这些问题，这将是一个长期不断探索的过程。基于现有的研究条件，一方面需根据研究目的，结合自身实际，选择恰当的模式动物和建模方法，从而进一步深化对椎间盘退行性变机制和治疗的认识；另一方面，借助当前飞速发展的新技术，如表观遗传学技术、高通量技术、计算机模拟技术等，改良当前或建立新的动物模型，为椎间盘退行性变的研究寻找新的突破口。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

椎间盘退行性变动物模型：经济性、易行性、可靠性和可控性

Animal models of intervertebral disc degeneration: economy, feasibility, reliability and controllability

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 2

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	陈宇彤, 李晨晨, 刘阳, 郑亚琴, 杨喜花, 安美文. 急性放射性皮肤损伤Wistar大鼠模型的建立[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(2): 237-241.
[2]	穆钰峰, 魏利娜, 吴勇, 邵安良, 陈亮, 屈树新, 徐丽明. α-半乳糖基抗原缺失模型兔的研制与评价[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(2): 281-285.
[3]	王岩, 董本超, 王颖, 孙磊, 卢斌, 柏豪豪, 田爱现, 马剑雄, 马信龙. 股骨头坏死动物模型的造模方法及特点[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(2): 292-297.
[4]	马笃军, 彭力平, 陈锋, 蒋顺琬, 姜劲挺, 高坤, 林展鹏. 基因编辑技术在骨关节炎基因治疗中的作用与意义[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(2): 298-303.
[5]	刘冯, 张瑜, 王燕丽, 骆威, 韩超珊, 李杨欣. 温敏型壳聚糖水凝胶包封外泌体在缺血性疾病中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(16): 2479-2487.
[6]	刘红, 万哲, 张真, 张勤. Beagle犬磨牙压低过程中牙根吸收与压低力值的关系[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(14): 2172-2176.
[7]	莫财锋, 程晓阳, 廖明, 何冬凌, 黄智. 竹叶青蛇咬伤广西巴马小香猪动物模型的构建与评价[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(11): 1688-1692.
[8]	阮光萍, 姚翔, 蔡学敏, 李自安, 庞荣清, 潘兴华. 脐带间充质干细胞移植治疗系统性红斑狼疮树鼩模型的效果评价[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(1): 90-95.
[9]	许国峰, 李学斌, 唐一钒, 赵寅, 周盛源, 陈雄生, 贾连顺. 人黄韧带细胞骨化发生过程中的自噬[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1174-1181.
[10]	周玉, 龙小安, 李宁, 王纯. 有限元法分析髌腱炎状态时的生物力学变化[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1280-1286.
[11]	汪靖, 鲁长风, 彭江, 朱晨, 许文静, 程晓清, 方杰, 朱亚琼, 赵燕旭, 蒋雯, 徐宏光, 王玉. 创伤性神经瘤模型的构建及评价[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(5): 716-719.
[12]	张世勇, 王成伟, 王雪, 阎相丽, 王杰. 数字减影血管造影技术在犬下肢动脉造影中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(5): 704-708.
[13]	张超, 李兴勇, 马贵福, 普星宇, 骆文远. 沉默Hoxa9基因可促进胫骨骨折后的成骨分化及骨折愈合[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(35): 5600-5606.
[14]	杨敏杰, 刘伟, 涂宏飞, 李莉, 费素娟. 藏红花素保护溃疡性结肠炎模型大鼠的作用及相关机制[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(29): 4673-4679.
[15]	张严, 申震, 李紫阁, 黄敏玲, 冯俊铭, 谢磊, 高怡加, 曾展鹏, 姜自伟. 环形外固定架联合骨膜烧灼构建大鼠胫骨萎缩性骨不连的新模型[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(29): 4650-4655.