建立椎间盘退变小鼠模型的意义

椎间盘退变是临床上造成腰腿痛的主要原因，由于目前其发病机制尚未阐明，临床上的治疗手段相对单一，治疗效果不甚理想。为了生物医学研究和阐明人类疾病的病因、病机和探寻治疗方法的需要，建立椎间盘退变小鼠模型至关重要。目前，能准确模拟人类椎间盘退变的动物模型尚不多见，选择和建立一种理想的椎间盘退变动物模型是研究其发病机制的关键，也是研究椎间盘病理、退变和再生的重要手段之一。

椎间盘包括位于中央的髓核，外周的纤维环和上下的伴有毛细血管床的软骨终板。正常的纤维环主要由Ⅰ型胶原纤维以同心圆的方式排列组成纤维环状结构。纤维环外层细胞呈纤维细胞样，细胞核较长，细胞排列与胶原纤维排列一致。在纤维环从外层向内层延伸过程中，Ⅱ型胶原含量和水分含量逐渐增加。在纤维环各层中的胶原纤维方向是不一致的，每层胶原纤维与脊柱的纵轴大约呈30°，各同心层胶原纤维方向交替改变，这为限制髓核提供最佳的抗张强度。椎间盘髓核区域细胞包括脊索细胞及软骨样细胞，其中软骨样细胞与关节软骨细胞具有相似的细胞学形态，能够表达Sox9、Ⅱ型胶原、软骨聚集蛋白聚糖等。部分细胞仍维持着脊索的表型。髓核的细胞外基质中包含较多的Ⅱ型胶原及高浓度的蛋白聚糖，且Ⅱ型胶原在排列上具有等向性，其中最主要的蛋白聚糖为软骨聚集蛋白聚糖。蛋白聚糖具有亲水性，通过它的净负电荷，以及吸收到细胞外基质中的阳离子，使得椎间盘吸收并保持水分，这使其具备特有的黏弹性和抗压强度，且明显超过了邻近的骨性终板。在正常的椎间盘中，髓核受到的轴向应力能转换纤维环的环向应力，髓核的膨胀压力和纤维环的抗张强度是平衡的，这也决定了椎间盘的高度。正常成人的椎间盘没有血管分布，是全身最大的无血供器官，新陈代谢主要依靠扩散作用与软骨终板的毛细血管床完成物质交换，因此极容易发生退变。

椎间盘退变发病过程缓慢，引起椎间盘退变的原因主要可分为基因因素和环境因素。基因因素是由于等位基因的多态性，造成了不同个体间的表型差异，导致相应功能紊乱，从而引起椎间盘退变的发生［1］。环境因素主要是指某些个体生活或工作的环境对椎间盘造成的影响，如长期抬举重物、长时间驾驶、椎间盘损伤、缺乏体育锻炼、长期吸烟等因素。总之，人类椎间盘退变发生的原因有：①脊柱纵向应力改变；②物理性损伤；③椎间盘自身代谢紊乱；④基因多态性。因此在构建动物模型时，也应紧紧围绕以上几点进行动物模型的构建。(https://www.daowen.com)

小鼠是当今世界上品种最多、用途最广、研究最详尽的实验动物，拥有生长周期短、饲养管理方便、容易达到标准化等特点。理想的椎间盘退变动物模型应包括以下特点：①能再现椎间盘退变的病理变化过程；②具有良好的可重复性；③拥有较高的造模成功率；④所选动物的解剖生理特点尽可能与人类接近。与此同时，还应考虑实验周期及可操作性、经济性等因素。在椎间盘退变的研究方面，小鼠腰椎和尾椎椎间盘与人类椎间盘结构最为相似［2］，腰椎运动节段的生物力学特征如压缩和扭转强度也与人体相似；此外，小鼠作为模型动物的费用较低，反应物 (如抗体)的可利用性高，且基因资料翔实。因此，小鼠椎间盘退变模型用于椎间盘退变的研究，对于探索椎间盘退变的具体机制、评价椎间盘退变的预防和治疗具有重要意义。然而，该模型动物的应用也存在一定的局限性：四足与双足动物存在生物力学的差异；椎间盘形态学差异而导致椎间盘区域的营养供应差异；小鼠椎间盘终生存在脊索细胞，而人类4岁以后脊索细胞逐渐消失。因此，目前该动物模型尚不能完全复制成年人椎间盘退变，但它对于研究正常椎间盘的结构与功能，以及椎间盘退变过程中的具体机制是必不可少的。