造模动物

兔、鼠、犬、羊为目前脊髓型颈椎病模型制作常选用的造模动物。为了保证动物模型制作的科学性、可比性和可重复性，根据实验需求选择标准化和与研究目的相适应的实验动物作为造模对象是制作疾病模型的一个重要前提[6]。目前，兔、鼠在脊髓型颈椎病动物模型的选用上最为常见，具有价格低廉、数量多、体积小和易于获取等优点。尽管兔、鼠的颈椎等局部组织器官小而不稳定，且其生物学特性并不接近于人类。但因兔、鼠易于饲养，造模便捷，对于进一步了解和研究脊髓型颈椎病具有一定的前瞻性。

犬、羊的颈椎生理结构与人类较为接近且生命力顽强，有利于在进行颈髓压迫过程中的观察和跟踪。但碍于难于驯养、造模经费昂贵等诟病，故犬、羊则相对较少被选作脊髓型颈椎病动物模型的造模对象。

制作方法

1. 拧入螺钉压迫法

通常选用兔、鼠等小型啮齿类动物进行脊髓型颈椎病造模，所以具有一定的手术难度且对操作人员的外科技术要求较高[3]。以上拧入螺钉压迫法造模共有的不足之处在于螺钉对模型颈髓产生的损害较重，造模成功率仍有待提升；更有学者指出螺钉压迫为非线性压迫，需要在颈髓电生理监测下的不同时间反复拧入螺钉，故造模过程中实验动物的感染率和死亡率较高。且每次螺钉拧入的方向和深度都需要进行X射线确认，而螺钉等金属物在X射线检查下又容易出现金属伪影，这明显增加了脊髓型颈椎病模型制作的难度。

2. 套管球囊压迫法

分为弹性双套管压迫和可控球囊压迫两部分。是指将具有一定体外可控性的套管或球囊置入造模动物的颈椎体内或椎板下，通过人为调控，产生对其颈髓渐进性的压迫来实现造模。双套管压迫流行于国内早期，如何海龙等[23]以10只成熟杂种犬为造模对象，通过在其C5椎体前侧埋入自制弹性塑料双套管，并于术后每隔2-4周将内套管向其颈髓腹侧推入1.0 mm以实现对犬颈髓的渐进性压迫，后用不锈钢细针锁定套管末端固定以完成造模。但由于多数学者认为推动内套管对于模型颈髓的压迫过程并非呈线性压迫，且套管在X射线下不显影、内套管缓慢推进的距离难以准确实现模型颈髓压迫的可定量分级；同时往往对造模动物产生亚急性颈髓损伤，故致死率高已被限制广泛应用。

目前，脊髓型颈椎病研究者多改用可控球囊压迫进行造模。是将一种带导管的球囊安装于造模动物的硬膜外椎板下，通过体外控制球囊体积大小以达到对模型颈髓的渐进性压迫。关于球囊的置入，一些中国学者选择在不打开颈椎管的情况下通过暴露造模动物的颈椎间孔，将球囊置入其硬膜外椎间隙来实现脊髓型颈椎病模型颈髓压力系统的构建[24-27]。其中，刘峰[24]将直径为1，2，3 mm不同型号的导管球囊分别置入3组新西兰白兔C6-7椎间盘水平，通过体外控制球囊一次性加压30 min，进而造成白兔颈髓轻、中、重3种不同程度的损伤来模拟脊髓型颈椎病病理过程中的3种状态。但部分学者认为，暴露颈椎间孔严重损害了模型的颈椎生理结构，不利于造模后期的观察与研究[31-32]。因而，于向华[28]、沈宝良等[29]则通过颈前路分别于成熟杂种犬的C5椎体前正中和成年崇明山羊的C3椎体前正中钻孔至椎体后缘，后将导管球囊置入此骨性孔道内。不仅控制了球囊膨胀过程中出现的轻度位移，而且明显提高模型制作的可重复性。温世锋[30]则将球囊置于山羊C4椎体水平的右后硬膜外腔，并于术后2周每2 d经导管缓慢注射泛影匍胺对比剂0.05 mL，总量不超3 mL，来进行山羊颈髓的渐进性压迫。考虑到模拟颈髓压迫过程中，球囊在X射线、MRI扫描下不易显影，一些学者以泛影匍胺对比剂或碘海醇对比剂为控制球囊体积变化的注入剂，取代了原先的生理盐水[24，27，29-30]，这样有利于脊髓型颈椎病造模过程中，研究者对球囊的监测及其对模型颈髓压迫的调控。

套管球囊压迫法的特点是通过体外控制内套管的推动距离或球囊的扩张大小，来模拟脊髓型颈椎病颈髓不同程度的压迫状态，具有可控性强、模型制作可定量分级高等优点，同时避免了重复手术对动物模型带来的急性损伤。因此，该脊髓型颈椎病模型制作一般选择犬、羊等颈部组织器官体积较大的动物作为造模对象，有助于模型制作过程中各种相关检查的进行。但是，套管球囊压迫法也存在一些不足：①所需造模动物体积要求较大，造模数量无法做到量产；②套管、球囊皆为异物，增加了造模动物感染的可能性；③球囊作为颈髓压力系统的构建和固定，仍面临着容易移位和对模型颈髓压迫不均匀等问题。

3. 膨胀材料压迫法

利用植入材料短时间吸收模型颈部组织间液后体积的迅速增大，从而压迫颈髓完成脊髓型颈椎病的动物造模。随着科技的进步，越来越多的吸水性膨胀材料被广泛运用于颈髓压迫模型的制作中。如国外早期学者KIM等[33]及WANG等[34]通过显微手术，于大鼠C5-6椎板下植入一薄层膨胀材料，利用材料自身的吸水性，膨胀过程产生对大鼠颈髓的渐进性压迫，从而完成脊髓型颈椎病模型的制作。王军等[35]则将大小不同的吸水性压迫材料分别植入到不同组SD大鼠的C5-7椎板下，一次性制作出轻、中、重3种不同程度的颈髓受压动物模型，来模拟脊髓型颈椎病发病过程中的渐进性病理状态及研究其预后情况。以上膨胀材料，无论是聚乙烯醇丙烯酰胺互穿网络水凝胶、尿烷聚合物还是酪蛋白塑料物质等都有其膨胀速度过快的缺点，所制作的动物模型更接近为一种亚急性颈髓损伤的模型[36]，故用于研究脊髓型颈椎病慢性发病的病理过程有一定局限性。而理想的吸水膨胀材料应当具备一定的生物组织相容性，膨胀缓慢且对模型颈髓压迫是均匀的。根据上述几点，龙厚清[37]及HU等[36]学者想出了于膨胀材料表面包被一种生物性半透膜或缓释膜的方法。一方面可控制材料吸水膨胀的速度，更好的实现模型颈髓的持续、渐进性压迫；另一方面可避免材料与模型颈髓的直接接触，从而减少异物诱发模型感染的可能性。这为以后膨胀材料的改进提供了宝贵的经验。在此基础上，LONG等[38]和CHENG等[39]则利用相类似的膨胀材料(聚氨酯聚合物)对SD大鼠颈髓进行不同速率下的压迫，并对造模后的SD大鼠进行相关运动功能评定及对其颈髓进行相应的组织病理学观察，从而确定脊髓型颈椎病模型的建立。由于该模型制作再现性好且材料自然膨胀不易破坏模型的颈椎生理结构，符合脊髓型颈椎病患者的临床病变特征，已被越来越多的学者广泛应用于对脊髓型颈椎病进行行为学和解剖学等更进一步的研究[40]。

这种通过将膨胀材料置于造模动物颈部硬膜外的特定位置来压迫颈髓的脊髓型颈椎病模型制作方法，对于造模动物的选择要求不高，具有造模便捷、造模周期短和成功率高等优点。根据以上原因，膨胀材料压迫法进行脊髓型颈椎病造模成为近年来人们关注的焦点。但是由于膨胀材料本身受目前科技水平的限制，不易通过人为操纵来准确调控其对模型颈髓的压迫程度及压迫速度。因此，随着科学的进步，膨胀材料压迫法对于脊髓型颈椎病动物模型的构建有待继续完善和推广。

4. 颈注射硬化剂法

在X射线引导下，于造模动物颈部的相应位置注射骨形态发生蛋白/聚乙烯吡咯烷酮复合剂或其他化学制剂，通过诱导骨赘的形成，进而压迫模型颈髓以实现脊髓型颈椎病造模。如国内早期学者赵定麟等[41]于家兔颈前路C4-C5的椎间隙中部，深度为0.5-0.7 cm处注入1 mL的灭菌生理盐水，成功诱导其颈椎间骨赘的形成，造成家兔颈椎管的内占位，进而导致其颈髓的持续受压，从而完成脊髓型颈椎病模型制作。在此基础上，戎利民等[42]和樊成虎等[43]以豚鼠为造模对象，于颈前路在X射线引导下将4号空针插入其C4-C5或C5-C6颈椎间隙，后选择注入0.1 mL的骨形态发生蛋白/聚乙烯吡咯烷酮复合物完成造模。张红利等[44]则选择于兔的C3-C5颈椎横突双侧面注射10 mL的消痔灵来实现兔的脊髓型颈椎病模型制作，并于造模后取兔的血清通过酶联免疫吸附实验检测以便为临床上脊髓型颈椎病的发病提供评判指标。

对于脊髓型颈椎病模型制作，颈注射硬化剂法通常选择兔、鼠等中、小型啮齿类动物为造模对象，因而具有操作简单易行、可在非开放手术下进行造模和对动物模型损害较小等优点。但由于是颈椎内注射药物，可能影响术后脊髓型颈椎病模型进行生物化学检测的准确性。而且据目前数据表明，颈注射硬化剂法多用于制作椎动脉型颈椎病模型，故此法用于制作脊髓型颈椎病动物模型仍有待商榷。

5. 植入物体压迫法

通过对造模动物的颈椎间隙植入固定体积的物体，使其颈髓持续承受恒定程度的压迫从而完成脊髓型颈椎病模型的构建。对于所植入的物体，可以是自体骨或同种异体骨，亦或者是人工合成材料[45-46]。如中国早期学者都兴林等[45]以SD大鼠为造模对象,并于其C4-C5颈椎间隙内放置硅胶颗粒(4.0 mm×1.5 mm×0.6 mm)，并把颗粒用尾线固定在其附近的肌肉上，造成大鼠颈髓的持续性受压。而学者徐远坤等[47]则选择同种异体骨作为植入物。通过手术离断SD大鼠的棘突，并在测量其C3-4或C4-5颈椎间隙长度的前提下，取相应直径的C7颈椎棘突骨块植人此椎间隙，固定并尽量向SD大鼠颈椎管内嵌压，直到SD大鼠出现上肢肌肉反射性抽搐收缩为止。并在术后4周，对大鼠进行运动功能检测和组织学观察来检测模型的制作情况。随着科技水平的提升，国外学者KLIRONOMOS等[46]于新西兰家兔C6椎板下方植入一种芳香族聚醚化合物，利用该化合物具有吸收磷酸盐阴离子及促进组织钙化的能力，使C6椎板背侧不断钙化堆积成骨，从而对模型颈髓造成持续性的压迫。此种动物模型是通过自身钙化来实现其颈髓的渐进性受压，符合脊髓型颈椎病的慢性发病过程。但由于该化合物的稳定性仍未明确且缺乏相应的仪器对其进行跟踪，故该造模法无法准确达到模型制作的可定量分级。

由此可知，植入物体压迫法对于脊髓型颈椎病模型的制作，手术操作简单，只需通过一次手术就能使造模动物颈髓受到一恒定程度的压力。但此法的缺点在于模型的可重复性较差，即植入物体的大小不等，无法完全固定在模型颈髓相应的位置上进行压迫；同时所制作的模型并不适用于对脊髓型颈椎病的渐进性发病过程进行跟踪、观察与研究。

6. 颈椎力学失衡法

是脊髓型颈椎病模型早期静态造模法中最为常用的。现代生物力学理论认为：骨骼和韧带对维持关节稳定平衡的作用称为静力平衡；而肌肉对保证相关关节能正常活动的作用则称为动力平衡。因此，颈椎力学失衡法对于脊髓型颈椎病动物模型的制作有2种途径：①通过长时间固定造模动物的低头位姿势；②损伤或切除造模动物颈椎骨骼附着处的肌肉、周围韧带和(或)颈椎间盘等，使模型的颈部后伸无力来模拟人类长期低头的姿势，从而建立以颈椎间盘退行性变为主要表现的慢性颈髓压迫模型。余家阔等[48]是中国最早以长时间固定模型低头位的方式来实现脊髓型颈椎病动物造模。通过将家兔放入低头位支架中饲养3个月，保持其每天2次低头，每次低头2 h，来模拟长期低头伏案工作的颈椎病患者，从而间接造成家兔颈髓的持续性压迫。在此基础上，近年来中国一些学者纷纷选择将家兔头部固定于特定的低头位固定架上来建立实验性无创的脊髓型颈椎病动物模型[49-51]，并通过X射线检测和组织病理学观察家兔颈椎间盘的组织形态、基质生化成分和生物力学性能在长时间异常应力环境下有无变化,以检测模型是否制作成功。考虑到长时间固定模型低头位的造模周期较长，而王拥军等[52]和徐如彬等[53]则发挥主观能动性，通过取SD大鼠颈背部正中纵向切口，横向切断其颈夹肌和头、颈、寰最长肌，切除SD大鼠颈髂肋肌与头半棘肌以及切除其C2-7棘上和棘间韧带，使SD大鼠因颈部后伸无力导致其颈椎间盘发生退行性变，从而间接造成大鼠脊髓的持续性受压。

虽然在颈椎力学失衡法中，保持造模动物低头位姿势的脊髓型颈椎病模型制作更符合人体颈椎间盘慢性退行性变的客观规律，且创伤小、操作简单而易于复制。但对模型颈髓损伤的特征性并不十分明显，故对于脊髓型颈椎病的模型制作缺少针对性。因此，有部分学者选择沿用王拥军等[52]的造模途径[53-54]。通过损伤实验动物颈椎附着处的肌肉或周围韧带等结构，造成其颈椎不稳、颈部后伸无力，从而使其颈髓间接受压以完成造模。并于术后5个月通过对造模动物颈部进行影像学、生物力学及组织形态学等方面的检测，来确定脊髓型颈椎病模型的建立。但由于这种通过损伤造模动物颈椎局部组织结构，来打破其颈椎正常生物力学平衡的脊髓型颈椎病造模法，手术操作难度较大、模型致死率高，且造模目的常是对死去的模型颈髓组织进行实验研究。这与当前所要研究的动态观察脊髓型颈椎病动物模型颈髓渐进性受压的进展过程相违背，故该模型制作方法已被限制广泛使用。

信息来源：中国组织工程研究 ›› 2020, Vol. 24 ›› Issue (24): 3890-3896.