前言
椎間盤脫出(disc herniation)是臨床常見病和多發(fā)病，其基本病理變化是椎間盤退變，在此基礎上受到外傷、受寒等外界因素刺激，導致椎間盤的髓核及部分纖維環(huán)向周圍組織脫出，壓迫相應脊髓或脊神經(jīng)根所致的一種病理狀態(tài)。目前椎間盤退變的病因及發(fā)病機制尚不清楚，也無有效的治療方法。動物模型是研究椎間盤脫出發(fā)生機制和治療策略的一種有效手段。用于建立椎間盤脫出動物模型的物種包括：小鼠、大鼠、家兔、犬、綿羊、豬、山 羊以及猴子等。構建動物模型的方法通常有兩種：自發(fā)型和實驗誘導型。由于物種之間在細胞、組織、發(fā)育、生理、椎骨和椎間盤的解剖以及力學特性上存在很大差異，另外，不同的方法建立的動物模型與人類疾病表現(xiàn)也有所差別，因此，研究者在選擇動物模型時應盡量考慮多方面的因素對模型的影響。
部分造模方法
使用動物：家兔
【造模機制】：
通過外界實驗手段的介入，引起椎間盤的承重發(fā)生持續(xù)性改變、超負荷、物理性損傷或者破壞椎間盤的正常解剖結構，從而導致椎間盤退行性變，發(fā)生椎間盤脫出癥狀。
【模型方法】：
實驗誘導法一般分為應力型和結構型。
1.應力型誘導性椎間盤脫出動物模型 采用動力軸向加壓法，采用不同強度、頻率和待續(xù)時間的軸向載荷誘導動物椎間盤發(fā)生退行性變?？赏ㄟ^機械裝置對固定的大鼠尾部施加每天2小時的動態(tài)壓力，壓力可以導致應力在椎間盤中的重新分配，繼而引發(fā)局部的生物學反應。當外力持續(xù)存在超過了椎間盤的膨脹壓，髓核容積隨之減少，其后壓力被重新分布到內層纖維環(huán)，從而引起椎間盤脫出。
比較常見的模型還包括通過對家兔采用模擬椎間盤融合術，家兔模型與人類L4-L5和L7-S1附近椎間盤退行性變，表現(xiàn)出類似的病理生理改變。術后3個月，能觀察到家兔椎間盤纖維環(huán)內膠原束的形成和正常排列結構的破壞。術后6個月，家兔纖維環(huán)結構進一步破壞。術后9個月，家兔纖維環(huán)被結構排列紊亂的纖維組織替代。
通過咬除棘突和剝離后椎旁肌的方法可以構建小鼠脊柱失穩(wěn)模型，術后6~12個月見軟骨組織增生，纖維環(huán)破裂，髓核皺縮，椎間盤脫出，骨贅形成。
2.結構型誘導椎間盤脫出動物模型 通過在家兔椎間盤內注射30kDa氨基末端纖維結合蛋白片段?；瘜W藥物損傷法處理后的家兔表現(xiàn)出進行性的髓核結構異常，16周時椎間盤發(fā)生脫出。
通過手術造成山羊纖維環(huán)前環(huán)邊緣性損傷后，觀察椎間盤的變化，切開纖維環(huán)發(fā)現(xiàn)僅在外層1/3 形成肉芽組織，術后4~6周內幾乎都繼發(fā)出現(xiàn)內層纖維環(huán)的斷裂及向切開部位脫出的髓核樣物質。
粗針多點穿刺或細針單點穿刺法：通過在犬、山羊或獼猴的椎間盤纖維環(huán)前外側用穿刺方法均可致動物椎間盤退變，而粗針多點穿刺法可在更短時間內產(chǎn)生更明顯的椎間盤脫出征象。
終板損傷法：通過椎體鉆一斜行的孔洞直達家兔的軟骨終板和髓核來制作椎間盤退變模型，急性終板損傷引起髓核壓力降低和應力重新分布，從而導致椎間盤退變。
【模型特點】：
應力型動物模型椎間盤脫出發(fā)生機制是椎間盤承重長期異常導致的椎間盤退行性變，這與人類椎間盤脫出的發(fā)生機制很相似。椎間盤融合術造模機制同樣依賴于生物力學因素，通過異常力學刺激直接損傷椎間盤結構。脊柱不穩(wěn)導致椎間盤脫出模型，此類動物模型是通過手術破壞關節(jié)面或棘突等支撐組織，反復刺激脊柱肌肉或進行脊柱相鄰節(jié)段融合等方法間接使脊柱過度運動而實現(xiàn)。結構型動物模型由于構建方法直接損傷了椎間盤正常結構，因此能夠在較短時間內發(fā)生明顯的椎間盤病理生理改變。
【模型的評估和應用】：
應力型動物模型通常具有對實驗損傷小、重復性好、制作條件較易控制等優(yōu)點，但也存在動物喂養(yǎng)時間相對較長、實驗周期延長、局限于小動物等不足。
在結構型動物模型構建方法中，纖維結合蛋白片段椎間盤內注射法通過化學試劑破壞髓核等結構導致退行性變。該方法費用較低，可操作性強注射藥物的劑量易掌握，重復性好，實驗周期相對較短。纖維環(huán)切法可應用于大型動物，不破壞脊柱穩(wěn)定性，可操作性、可重復性、可靠性均較其他方法更好。但手術創(chuàng)傷大，對操作者要求較高。穿刺法操作較為簡便，但穿刺深度難以保持一致，而且其椎間盤脫出的發(fā)生機制與人類疾病發(fā)生有較大差異。終板損傷法病程進展迅速，由于損傷較大，影響實驗動物存活率，目前較少應用。
參考文獻：
1.呂游，陳輝，鄭召民．椎間盤退變實驗動物模型的研究進展．中國脊柱脊髓雜志，2006, 16 (I):68-71
2.任東風，侯樹勛，彭寶淦，等．腰椎間盤內破裂模型的建立．中國疼痛醫(yī)學雜志，2006, 12(6):353-356
3.李曉春，姜宏，劉錦濤，等. 腰椎間盤突出動物模型的研究進展．頸腰痛雜志，2010,31(4):299-301
4.Alini M, Eisenstein SM,lto K, et al. Are animal models useful for studying human disc disorders/degeneration? Eur Spine J, 2008, 17 (1):2-19
5.Fazzalari NL,Costi JJ,Hearn TC,et al. Mechanical and pa山ologic consequences of induced concentric anular tears in an ovine model. Spine (Phila Pa 1976), 2001, 26 (23):2575-2581
6.Greg Anderson D,Li X,Tannoury T, et al. A fibronectin fragmenl stimulates intervertebral disc degeneration in vivo. Spine (Phila Pa 1976),2003, 15,28(20):2338-2345
7.Holm S,Holm AK.Ekstrom L,el al. Experimental disc degeneration due to endplate in jury. J Spinal Disord Tech,2004, 17 (1):64-71
8.Kim KS, Yoon ST, Li J, el al. Disc degeneration in the rabbit:a biochemical and radiological.comparison between four disc injury models. Spine (Phila Pa 1976), 2005, 30 (1):33-37
9.MacLean JJ,Lee CR,Grad S,et al. Effects of immobilization and dynamic compression on int.ervertebral disc cell gene expression in vivo. Spine(Phila Pa 1976), 2003,28 (10):973-981
10.Masuda K, Aota Y, Muehleman C, el al. A novel rabbit model of mild, reproducible disc degeneration by an annulus needle pu,ncture: correlation between the degree of disc injury and radio Logical and histological appearances of disc degeneration. Spine (Phila Pa 1976), 2005, 30 (1):5-14
11.Miyamoto S, Yonenobu K,Ono K. Experimental cervical spondylosis in the mouse. Spine (Phila Pa 1976), 1991, 16 (10 Suppl):495-500
12.Osti OL,Vernon-Roberts B,Fraser RD．1990 Volvo Award in experimental studies. Anulus tears and intervertebral disc degeneration. An experimental study using an animalmodei. Spine(Phila Pa 1976), 1990, 15 (8):762-767
13.Phillips FM.Reuben J, Wetzel FT. Intervertebral disc degeneration adjacent to a l.umbar fusion. An experimental rabbit model. J Bone Joint Surg Br, 2002, 84 (2):289-294
14.Silberberg R,Meier-Ruge W,Odermall B. Age-related changes in fibronectin in annulus fibrosus of the sand rat (Psammomys obesus). Exp Cell Biol, 1989, 57 (5): 233-237
15.Sun F, Qu JN, Zhang YG. Animal models of disc degeneration and major genetic strategies. Pain Physician,2013, 16(3):267-275
