新型双足鼠脊柱侧凸模型的建立及椎间盘细胞凋亡的表达

【摘要】： 研究背景 特发性脊柱侧凸(Idipoathci Socliossi,以下简称IS)是儿童和青少年最常见的脊椎畸形,其病因仍然不清楚。虽然近年来的研究发现了许多可能的致病因素,如基因遗传因素、生长发育因素、激素的影响、结缔组织病变、肌肉系统的异常、神经系统因素、褪黑素的作用以及血小板的因素等等,但至今国内外对IS的病因认识处于朦胧阶段。所以目前还很难从病因角度上去预防和治疗。 脊柱侧凸动物模型是研究特发性脊柱侧凸病因学与发病机制的重要工具,以往各种动物模型通过明确的病因诱导出侧凸畸形,为从不同角度说明病因和验证假说提供了重要的根据。例如：椎体楔形切除、生长终板阻滞、相邻椎体固定、关节突切除、肋骨切除、椎旁肌切断、肋间神经切断和脊髓神经后根切断等。由于这些动物模型大都采用损伤脊柱旁结构引起侧凸,所以从病因学角度上讲,很难模仿IS的改变。由于这些动物模型大都采用损伤脊柱旁结构引起侧凸,所以从病因学角度上讲,很难模仿IS的改变。在脊柱侧凸模型中对脊柱不对称栓系模型研究较多。如Kalleemeier等采用肩胛骨-对侧骨盆拴系技术诱发脊柱侧凸。而Sarwark通过丝线栓系大鼠肩胛骨与同侧骨盆髂翼得到恒定的结构性侧凸等。这类动物模型在不破坏脊柱正常解剖结构的基础上诱发测凸,较好的模拟了IS的生理特征,相对其它类型的动物模型具备优势。 IS是一种与生长相关的疾病,只要患者存在生长潜能,侧凸就有进一加重的危险。而与脊柱生长最直接的相关因素就是椎间盘和终板软骨的生长。对于椎间盘和终板软骨在侧凸发生、发展中作用的研究目前还比较少,而且也面临着在IS病人中取材的困难。本研究希望通过建立新型双足鼠单侧肩胛下角与双侧骨盆髂翼栓系制作新型的特发性脊柱侧弯模型,与单侧肩胛下角与同侧骨盆栓系的双足鼠模型比较在Cobb角及顶椎旋转角,脊柱双弯及等方面的差异,从而体现新型模型的优势。然后通过通过组织学、免疫组化及流式细胞技术等方法,对脊柱侧凸模型顶椎间盘及终板软骨进行观察,从而探讨该动物模型侧凸发生、发展原因及机理,为进一步研究IS病因奠定一定的实验基础。 目的 本实验希望通过建立双足鼠单侧肩胛下角与双侧骨盆髂翼栓系制作新型的特发性脊柱侧弯模型,与单侧肩胛下角与同侧骨盆栓系的双足鼠模型比较在Cobb角及顶椎旋转角,脊柱双弯及等方面的差异,从而体现新型模型的优势。研究该模型椎间盘细胞的凋亡以及Fas表达在侧凸发生、发展中的作用。 方法 刚断乳的Westa大鼠30只,随机分为4组。空白对照组5只,不作任何处理。双足鼠组5只,截除双上肢及尾部,制造双足鼠模型。单侧肩胛骨与双侧骨盆栓系的双足鼠组10只,行双上肢截肢及尾部并行单侧肩胛骨与双侧骨盆髂翼栓系,单侧肩胛骨与同侧侧骨盆栓系的双足鼠组10只,行双上肢截肢及尾部并行单侧肩胛骨与同侧骨盆髂翼栓系。3个月后观察这4组Westa大鼠脊柱的改变。然后通过流式细胞仪(PI)法检测Westa大鼠椎间盘细胞的凋亡。通过免疫组化检测终板软骨细胞的Fas表达。 结果 对照组和双足鼠组中没有脊柱侧凸的发生,单侧肩胛骨-双侧骨盆髂翼栓系组的10只双足鼠皆发生了脊柱侧凸,Cobb角57°-97°,平均76.5°,其顶椎旋转角0°-17°平均为11.2°。单侧肩胛骨-同侧骨盆髂翼栓系组的10只双足鼠也均发生了脊柱侧凸,Cobb角18°-62°,平均42.1°,其顶椎旋转角0°-8°平均为4.3°其顶椎旋转角0°-17°平均为11.2°。在所有发生侧凸的模型中其Cobb角与顶椎旋转角经统计学分析其相关性r=0.558,P0.05。说明两者之间存在相关性。在对侧凸顶椎的研究中发现,发生侧凸的Westa大鼠椎间盘存在楔形变。与对照组相比,发生脊柱侧凸的Westa大鼠凹侧椎间盘细胞的凋亡较凸侧、双足鼠组以及对照组明显增加。,凋亡因子Fas在脊柱侧凸Westa大鼠的凹侧终板软骨细胞内表达增强。 结论 1.新型的双足鼠-肩胛骨-双侧骨盆栓系脊柱侧凸模型无论在冠状面弯曲度(Cobb角),还是在轴状位上的旋转(顶椎旋转角度)和脊柱双弯曲上均优于肩胛骨-同侧骨盆栓系组。并且本模型应用了双足鼠使得模型在形态学、组织学以及生物力学上与人类更为相似,在不破坏脊柱正常的解剖结构的基础之上通过栓系力与重力共同诱发脊柱侧弯,较好的模拟了IS的特征。 2.脊柱侧凸中Cobb角与顶椎的旋转角存在相关性。 3.双足状态使Westa大鼠椎间盘细胞生长受到抑制。 4.该侧凸模型顶椎椎体凹侧椎间盘内存在明显的细胞凋亡。 5.Fas在该侧凸模型顶椎椎体凹侧终板内表达增加,提示凹侧终板软骨细胞凋亡可能是由Fas所调节。 6.侧凸发生及加重过程中的生物力学因素是该模型细胞凋亡的原因,同时椎间盘细胞及终板软骨细胞的凋亡将加重侧凸的发展,从而形成侧凸发展和加重的恶性循环。