实验性颈椎病动物模型的研究进展
作者：王羽丰 邓晋丰 谭明生
单位：广州中医药大学附属广东省中医院骨科 (510120 广州)
关键词：颈椎病；动物；实验；模型
中国中医骨伤科990125 颈椎病是指因颈椎间盘退变本身及其继发性改变或压迫邻近组织，并引起各种症状(或)体征者。本病虽属于以退行性变为主的疾患，但与多种因素有关，病情错综复杂，其中病因学和发病机制等方面尚未完全明确。而在实验动物上复制颈椎病，通过对动物模型的研究，来揭示颈椎病的病因和发病机制等，是目前对颈椎病研究的重要途径之一。当前国内外报导的颈椎病模型已有多个，现综述如下。
1 动物模型分类
根据造模的指导原则不同，可分为以下四种：
1.1 静力性平衡失调
, 百拇医药
现代生物学理论认为[1]骨骼和韧带维持关节稳定和平衡的作用为静力平衡，肌肉维护关节稳定和平衡的作用为动力平衡。因此，本方法主要通过损伤颈椎骨骼、周围的韧带和(或)椎间盘等来建立颈椎病模型。Whitehill[2]通过损伤狗的前纵韧带、纤维环和所有的后部韧带结构造成颈椎不稳，术后3个月成模，并从放射学、生物力学及组织形态学方面对模型的恢复进行研究。Osti[3]通过损伤羊椎间盘的左前侧纤维环，而内侧的纤维环和髓核保持完整，模型在术后1～18个月分别被处死，取下椎间盘做切片，镜下均可观察到内侧纤维环的进行性退行性病变。Miyamoto[4]通过分离鼠脊柱后部附着于椎体的肌肉及切除棘突、棘上韧带和棘间韧带来造成颈椎病模型，术后6～12月成模，并首次从病理学上证实颈椎病模型的成立。施杞等[5]通过切除兔颈棘上、棘间韧带和分离椎旁两侧的肌肉，3个月后建立颈椎病模型，并从X线和显微镜下表现证实了模型的成立。
1.2 动力性平衡失调
, 百拇医药
由于肌肉为维护关节稳定和平衡的动力因素，因此施杞[6]根据Anderson理论，将大白鼠颈背部肌肉设计为浅、深两群，浅群包括颈阔肌、颈斜方肌、头颈菱形肌；深群包括颈部夹肌、最长肌(头最长肌、寰最长肌、颈最长肌)，颈髂肋肌、头半棘肌。通过手术直接破坏大白鼠颈背部的浅、深层肌肉，建立了颈椎病模型。术后6个月成模，并对颈椎间盘髓核组织进行了超微结构观察，探讨颈背部软组织破坏所致动力性平衡失调对颈椎退变的影响。
1.3 直接损害或压迫
郑祖根等[7]通过结扎犬的一侧颈总动脉、两侧椎动脉第一段制成椎-基底动脉缺血的实验模型(成功率86%)，然后用血管外科技术将椎动脉远端与颈总动脉近端吻合，重建椎动脉血供，并用氢清除法局部脑血流量测定，椎动脉Doppler超声测定和椎动脉造影等方法观察到术后小脑血流量达到正常或接近正常水平。王欢等[8]通过对兔经颈前正中入路，在颈5-6横突间骨膜下椎动脉内侧植入骨块(骨块长8mm，截面积为3mm×3mm×3mm的等边三角形)，建立了椎动脉受压的动物模型，术后经用彩色多普勒、椎动脉造影和CT检查等确定模型成立，成功率为88.2%，以此探讨椎动脉型颈椎病眩晕发生的机理。越定麟等[9]将0.1ml的生理盐水注入家兔C4-5椎间隙中部，4个月后肉眼观察到形成骨样突出物，并突向硬膜囊，造成脊髓轻度受压，建立了颈椎病模型。蔡钦林等[10]采用经颈前路对兔C4、C5椎体分别置入螺钉(直径为4mm)，每隔2～4周拧进0.75mm～1mm。经3～4次手术，建立兔的慢性颈脊髓压迫模型，并在末次术后4个月对受压脊髓进行了超微病理的观察，但该模型成功率仅为55%。
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1.4 其它方法
余家阔等[11]根据长期低头伏案工作的人易得颈椎病的情况，将家兔放入特制的低头位兔架中，每次低头2小时，每天2次，连续3个月，建立了颈椎病模型，来探讨颈椎病生物力学的发病机制。而施杞[6]通过余家阔的兔长期低头位方法加风寒湿的刺激(将兔颈部毛发剪去，固定于恒温、恒湿造模箱内，接通风扇，条件为T：7±3°C，湿度：100%，风力6级，间断重复刺激共约32小时)，3个月后导致了颈椎病模型的建立，并认为长期低头体位，可造成颈椎病模型建立，并认为长期低头体位，可造成颈部肌肉变性，而风寒湿邪的不断刺激，可加速并加重颈椎病的发生发展，对深入认识风寒湿与颈椎病的联系，丰富中医痹证理论及正确预防，有效治疗颈椎病起到积极作用。
讨论
1 病理学方面对颈椎病的认识
, 百拇医药
自Miyamoto[4]开始成功地建立了病理学证实的颈椎病模型，国内的赵定麟、施杞等也相继地从病理学上验证了模型的成立。他们在镜下均观察到纤维环中出现较多的软骨组织和裂纹、髓核皱缩变小、椎间盘突出、骨赘形成及软骨终板退变等表现，而施杞[6]同时还对椎间盘髓核组织进行了超微结构观察。赵定麟[9]则对兔的慢性受压颈脊髓进行了超微病理的观察，发现受压脊髓的白质内除脱髓鞘损害外，同时存在比较明显的轴索变性，并认为原发性脱髓鞘的神经纤维在解除压迫后有望通过髓鞘再生而恢复正常功能，而以轴索变性为主的神经纤维损害则是不可逆的，这为脊髓型颈椎病早期减压提供了一定的理论依据。
2 骨赘的形成及其同生物力学的关系
关于骨赘形成的原因，目前尚无明确定论。国外学者认为随着退变，纤维环成纤维细胞增生，进而化生为软骨细胞，一些这样的细胞增殖而超过椎间盘边缘进而产生软骨骨化而变为骨赘。国内赵定麟[9]认为，由于韧带骨膜下的微血管出血，然后机化、骨化，最后形成骨赘；施杞[5]则认为，骨赘并非由纤维细胞化生而来，而是由软骨终板周边的软骨细胞增殖形成的。在骨赘形成的生物力学研究中，Radim等[12]指出，纯压力或拉力均可以促进骨质增生；余家阔[11]认为，颈椎能否产生骨质增生与该颈椎所受应力改变的机率，应力改变的幅度及应力的作用时间有关，并认为诱导骨质增生中，拉力比压力更重要，因此提出人们每次低头工作时间少于某一极限或虽大于该极限，但累积时间不长，有利于预防颈椎病。
, 百拇医药
3 存在不足与展望
在实验动物身上复制人类疾病是促进医学科学发展的重要途径，无论在疾病的病因或发病机制的探讨以及预防与治疗方法的选择与改进上都起着不容忽视的作用，然目前已报导的颈椎病动物模型中分别存在着以下一些不足：(1)造模时间偏长，一些模型造模时间长达8个月，甚至更长；(2)造模要求难度较大，安全性偏低，动物死亡率偏高(笔者曾采用蔡钦林的方法建立颈脊髓慢性受压的模型，术中发现螺钉拧进深度较难掌握，过深则易造成动物截瘫而继发性死亡；过浅则螺钉易退出，达不到压迫脊髓的目的；钉的深浅个体差异较大。此外，反复多次手术增加了感染率，使死亡率增高，因此模型成功率偏低。)；(3)模型成立、阳性率及造模时间合适的理想的颈椎病模型尚需继续探讨。
利用动物颈椎病模型进行的研究，目前多集中在病因、发病机制和病理学验证等方面，而在生物力学及生物化学方面，仍属薄弱环节。有文献报导，颈椎病患者中，蛋白酶、NO、IL-6和PGE2及血清内皮素含量较正常者高，而进一步深入研究，可考虑通过动物实验进行。另外，中医药防治颈椎病的效果在临床上是有目共睹的，但在动物模型上进行研究仍较少，且相当困难。因此，展开中医药防治颈椎病的动物实验研究，对于指导临床用药，提高疗效有重大意义。
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参考文献
[1]戴力扬.脊柱不稳.颈腰痛杂志，1994，15(4)：247～250
[2]Whitehill-R,Miran-DJ,Fechner-RE,et al.Cervical ligametous instability i n cavine in vivo model.Spine,1987,Dec;12(10):959～963
[3]Osti-OL,Vemo-Roberts-B,Fraser-RD.Anulus tears and intervetebral disc d e generation.An experimental study using an animal model.Spine,1990,15(8):762～767
[4]Miyamoto-S,Yononobu,Ono-K.Experimental cervical spondylosis in the mous e.Spine,1991,16(10):495～500
, http://www.100md.com
[5]彭宝淦，施杞，沈培芝，等.一个新的实验性颈椎病动物模型.中国中医骨伤科杂志，1997，4(5)：10～12
[6]施杞.实验性颈椎病动物模型的比较研究(会).上海：中国中医药学会骨伤科分会第12次全国学术交流会，1998，1～6
[7]郑祖根，沈忆新，董天华，等.实验性椎动脉闭塞及其外科治疗.中华外科杂志，1989，27(12)：732～734
[8]王欢，李雷，王海义，等.椎动脉受压模型.中国医科大学学报，1997，26(2)：156～158
[9]赵定麟，陈德玉，沈强，等.实验性颈椎病模型的设计.中华外科杂志，1993，31(8)：453～455
[10]蔡钦林，黄云钟，杨文，等.慢性压迫性颈脊髓病超微病理变化的研究.中国脊柱脊髓杂志，1996，6(6)：254～256
[11]余家阔，吴文，戴先进，等.颈椎病生物力学发病机制实验研究.安徽医科大学学报，1990，25(1)：47～50.
[12]Radim-EL(赵钟岳译).骨科实用生物力学.北京：人民卫生出版社，1983，76～79
(收稿：1998-9-24), http://www.100md.com
单位：广州中医药大学附属广东省中医院骨科 (510120 广州)
关键词：颈椎病；动物；实验；模型
中国中医骨伤科990125 颈椎病是指因颈椎间盘退变本身及其继发性改变或压迫邻近组织，并引起各种症状(或)体征者。本病虽属于以退行性变为主的疾患，但与多种因素有关，病情错综复杂，其中病因学和发病机制等方面尚未完全明确。而在实验动物上复制颈椎病，通过对动物模型的研究，来揭示颈椎病的病因和发病机制等，是目前对颈椎病研究的重要途径之一。当前国内外报导的颈椎病模型已有多个，现综述如下。
1 动物模型分类
根据造模的指导原则不同，可分为以下四种：
1.1 静力性平衡失调
, 百拇医药
现代生物学理论认为[1]骨骼和韧带维持关节稳定和平衡的作用为静力平衡，肌肉维护关节稳定和平衡的作用为动力平衡。因此，本方法主要通过损伤颈椎骨骼、周围的韧带和(或)椎间盘等来建立颈椎病模型。Whitehill[2]通过损伤狗的前纵韧带、纤维环和所有的后部韧带结构造成颈椎不稳，术后3个月成模，并从放射学、生物力学及组织形态学方面对模型的恢复进行研究。Osti[3]通过损伤羊椎间盘的左前侧纤维环，而内侧的纤维环和髓核保持完整，模型在术后1～18个月分别被处死，取下椎间盘做切片，镜下均可观察到内侧纤维环的进行性退行性病变。Miyamoto[4]通过分离鼠脊柱后部附着于椎体的肌肉及切除棘突、棘上韧带和棘间韧带来造成颈椎病模型，术后6～12月成模，并首次从病理学上证实颈椎病模型的成立。施杞等[5]通过切除兔颈棘上、棘间韧带和分离椎旁两侧的肌肉，3个月后建立颈椎病模型，并从X线和显微镜下表现证实了模型的成立。
1.2 动力性平衡失调
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由于肌肉为维护关节稳定和平衡的动力因素，因此施杞[6]根据Anderson理论，将大白鼠颈背部肌肉设计为浅、深两群，浅群包括颈阔肌、颈斜方肌、头颈菱形肌；深群包括颈部夹肌、最长肌(头最长肌、寰最长肌、颈最长肌)，颈髂肋肌、头半棘肌。通过手术直接破坏大白鼠颈背部的浅、深层肌肉，建立了颈椎病模型。术后6个月成模，并对颈椎间盘髓核组织进行了超微结构观察，探讨颈背部软组织破坏所致动力性平衡失调对颈椎退变的影响。
1.3 直接损害或压迫
郑祖根等[7]通过结扎犬的一侧颈总动脉、两侧椎动脉第一段制成椎-基底动脉缺血的实验模型(成功率86%)，然后用血管外科技术将椎动脉远端与颈总动脉近端吻合，重建椎动脉血供，并用氢清除法局部脑血流量测定，椎动脉Doppler超声测定和椎动脉造影等方法观察到术后小脑血流量达到正常或接近正常水平。王欢等[8]通过对兔经颈前正中入路，在颈5-6横突间骨膜下椎动脉内侧植入骨块(骨块长8mm，截面积为3mm×3mm×3mm的等边三角形)，建立了椎动脉受压的动物模型，术后经用彩色多普勒、椎动脉造影和CT检查等确定模型成立，成功率为88.2%，以此探讨椎动脉型颈椎病眩晕发生的机理。越定麟等[9]将0.1ml的生理盐水注入家兔C4-5椎间隙中部，4个月后肉眼观察到形成骨样突出物，并突向硬膜囊，造成脊髓轻度受压，建立了颈椎病模型。蔡钦林等[10]采用经颈前路对兔C4、C5椎体分别置入螺钉(直径为4mm)，每隔2～4周拧进0.75mm～1mm。经3～4次手术，建立兔的慢性颈脊髓压迫模型，并在末次术后4个月对受压脊髓进行了超微病理的观察，但该模型成功率仅为55%。
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1.4 其它方法
余家阔等[11]根据长期低头伏案工作的人易得颈椎病的情况，将家兔放入特制的低头位兔架中，每次低头2小时，每天2次，连续3个月，建立了颈椎病模型，来探讨颈椎病生物力学的发病机制。而施杞[6]通过余家阔的兔长期低头位方法加风寒湿的刺激(将兔颈部毛发剪去，固定于恒温、恒湿造模箱内，接通风扇，条件为T：7±3°C，湿度：100%，风力6级，间断重复刺激共约32小时)，3个月后导致了颈椎病模型的建立，并认为长期低头体位，可造成颈椎病模型建立，并认为长期低头体位，可造成颈部肌肉变性，而风寒湿邪的不断刺激，可加速并加重颈椎病的发生发展，对深入认识风寒湿与颈椎病的联系，丰富中医痹证理论及正确预防，有效治疗颈椎病起到积极作用。
讨论
1 病理学方面对颈椎病的认识
, 百拇医药
自Miyamoto[4]开始成功地建立了病理学证实的颈椎病模型，国内的赵定麟、施杞等也相继地从病理学上验证了模型的成立。他们在镜下均观察到纤维环中出现较多的软骨组织和裂纹、髓核皱缩变小、椎间盘突出、骨赘形成及软骨终板退变等表现，而施杞[6]同时还对椎间盘髓核组织进行了超微结构观察。赵定麟[9]则对兔的慢性受压颈脊髓进行了超微病理的观察，发现受压脊髓的白质内除脱髓鞘损害外，同时存在比较明显的轴索变性，并认为原发性脱髓鞘的神经纤维在解除压迫后有望通过髓鞘再生而恢复正常功能，而以轴索变性为主的神经纤维损害则是不可逆的，这为脊髓型颈椎病早期减压提供了一定的理论依据。
2 骨赘的形成及其同生物力学的关系
关于骨赘形成的原因，目前尚无明确定论。国外学者认为随着退变，纤维环成纤维细胞增生，进而化生为软骨细胞，一些这样的细胞增殖而超过椎间盘边缘进而产生软骨骨化而变为骨赘。国内赵定麟[9]认为，由于韧带骨膜下的微血管出血，然后机化、骨化，最后形成骨赘；施杞[5]则认为，骨赘并非由纤维细胞化生而来，而是由软骨终板周边的软骨细胞增殖形成的。在骨赘形成的生物力学研究中，Radim等[12]指出，纯压力或拉力均可以促进骨质增生；余家阔[11]认为，颈椎能否产生骨质增生与该颈椎所受应力改变的机率，应力改变的幅度及应力的作用时间有关，并认为诱导骨质增生中，拉力比压力更重要，因此提出人们每次低头工作时间少于某一极限或虽大于该极限，但累积时间不长，有利于预防颈椎病。
, 百拇医药
3 存在不足与展望
在实验动物身上复制人类疾病是促进医学科学发展的重要途径，无论在疾病的病因或发病机制的探讨以及预防与治疗方法的选择与改进上都起着不容忽视的作用，然目前已报导的颈椎病动物模型中分别存在着以下一些不足：(1)造模时间偏长，一些模型造模时间长达8个月，甚至更长；(2)造模要求难度较大，安全性偏低，动物死亡率偏高(笔者曾采用蔡钦林的方法建立颈脊髓慢性受压的模型，术中发现螺钉拧进深度较难掌握，过深则易造成动物截瘫而继发性死亡；过浅则螺钉易退出，达不到压迫脊髓的目的；钉的深浅个体差异较大。此外，反复多次手术增加了感染率，使死亡率增高，因此模型成功率偏低。)；(3)模型成立、阳性率及造模时间合适的理想的颈椎病模型尚需继续探讨。
利用动物颈椎病模型进行的研究，目前多集中在病因、发病机制和病理学验证等方面，而在生物力学及生物化学方面，仍属薄弱环节。有文献报导，颈椎病患者中，蛋白酶、NO、IL-6和PGE2及血清内皮素含量较正常者高，而进一步深入研究，可考虑通过动物实验进行。另外，中医药防治颈椎病的效果在临床上是有目共睹的，但在动物模型上进行研究仍较少，且相当困难。因此，展开中医药防治颈椎病的动物实验研究，对于指导临床用药，提高疗效有重大意义。
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参考文献
[1]戴力扬.脊柱不稳.颈腰痛杂志，1994，15(4)：247～250
[2]Whitehill-R,Miran-DJ,Fechner-RE,et al.Cervical ligametous instability i n cavine in vivo model.Spine,1987,Dec;12(10):959～963
[3]Osti-OL,Vemo-Roberts-B,Fraser-RD.Anulus tears and intervetebral disc d e generation.An experimental study using an animal model.Spine,1990,15(8):762～767
[4]Miyamoto-S,Yononobu,Ono-K.Experimental cervical spondylosis in the mous e.Spine,1991,16(10):495～500
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[5]彭宝淦，施杞，沈培芝，等.一个新的实验性颈椎病动物模型.中国中医骨伤科杂志，1997，4(5)：10～12
[6]施杞.实验性颈椎病动物模型的比较研究(会).上海：中国中医药学会骨伤科分会第12次全国学术交流会，1998，1～6
[7]郑祖根，沈忆新，董天华，等.实验性椎动脉闭塞及其外科治疗.中华外科杂志，1989，27(12)：732～734
[8]王欢，李雷，王海义，等.椎动脉受压模型.中国医科大学学报，1997，26(2)：156～158
[9]赵定麟，陈德玉，沈强，等.实验性颈椎病模型的设计.中华外科杂志，1993，31(8)：453～455
[10]蔡钦林，黄云钟，杨文，等.慢性压迫性颈脊髓病超微病理变化的研究.中国脊柱脊髓杂志，1996，6(6)：254～256
[11]余家阔，吴文，戴先进，等.颈椎病生物力学发病机制实验研究.安徽医科大学学报，1990，25(1)：47～50.
[12]Radim-EL(赵钟岳译).骨科实用生物力学.北京：人民卫生出版社，1983，76～79
(收稿：1998-9-24), http://www.100md.com