非交通性颈脊髓空洞伴脊柱侧凸发生机制的实验研究

【摘要】：目的：在建立Kaolin诱导的非交通性颈脊髓空洞伴发脊柱侧凸兔模型的基础上,进一步研究空洞周围血-脊髓屏障(blood spinal cord barrier, BSCB)改变对空洞的形成和变化的影响;以及空洞与脊柱侧凸发生及进展之间的相互关系。 方法：以34只日本大耳白兔行颈7椎板切除显露硬膜囊后,于颈脊髓实质内穿刺并注射25%Kaolin60ul,同时设定生理盐水注射、假手术、正常对照组各15只。实验观察时间为12周(观察过程中死亡动物及时予以补建),在3d、2w、4w、6w、8w、12w时间点,分别行肢体功能Tarlov评分；核磁共振成像(Magnetic resonance imaging, MRI)颈胸段脊髓扫描,观察脊髓空洞；选择实验动物行颈胸段脊髓连续轴位切片,苏木精-伊红(Hematoxylin-eosin, HE)染色光镜观察,对脊髓空洞进行组织学观察验证；X线脊柱正位片,观察脊柱侧凸,并以Cobb法测量侧凸角度；在3d、2w、4w、6w、8w、12w时选取各组动物经耳缘静脉推注辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase, HRP)后灌注取材,颈段脊髓取材并切片,二氨基联苯胺(3,3'-diaminobenzidine, DAB)显色,光镜下观察HRP反应产物；12W时以扫描电镜观察各组动物颈段脊髓,观察空洞节段脊髓前角、后角和侧方的超微结构的改变。 结果：持续观察的kaolin组模型兔中,在4周、6周、8周及12周时经MRI检查可观察到分别有2只、9只、18只及23只发生脊髓空洞,且随时间推移,空洞直径逐渐增大；经空洞节段脊髓连续轴位切片,苏木精-伊红(Hematoxylin-eosin,HE)染色观察到脊髓空洞由炎症诱导中央管阻塞致中央管扩大形成；在第6周、8周及12周时经X线摄片观察到分别有4只、11只、17只兔发生脊柱侧凸,且均发生于出现脊髓空洞的动物,各个时间点的平均Cobb角分别为18.57°±3.83°(13°-26°)；22.63°±9.67°(12°-38°)和36.42°±14.12°(19°-73°)。且随时间的推移和空洞的增大,侧凸角度有逐渐增大趋势。假手术组、生理盐水组和正常组未观察到脊髓空洞或脊柱侧凸发生。Kaolin组动物在形成空洞前颈胸段脊髓切片中央管内可观察到HRP反应产物,空洞形成后在空洞内和室管膜周围观察到HRP反应产物的聚集,且HRP产物主要聚集在室管膜中断处周围,kaolin组未发生空洞节段、假手术组、生理盐水组和正常对照组均未观察到中央管及室管膜周围有HRP反应产物的聚集。假手术组、生理盐水组和正常组动物的颈段脊髓前角、后角和侧方在扫描电镜下超微结构无明显变化。单纯脊髓空洞不伴脊柱侧凸的空洞节段脊髓前角和后角在电镜下可见到轻度神经细胞水肿,核膜、核仁变模糊；侧方脊髓可见胞质内线粒体肿胀,嵴断裂、模糊；内质网肿胀、扩张；尼氏体破坏,表面颗粒减少；神经轴索髓鞘板层状结构松解、断裂,呈轻度的脱髓鞘改变,两侧无不对称性改变。空洞伴脊柱侧凸动物空洞节段脊髓前角和后角在电镜下可观察到,神经细胞水肿、部分崩解,神经轴索排列紊乱,核膜、核仁部分破坏消失,凸凹侧无明显差异；侧方脊髓可见核膜、核仁溶解消失,线粒体嵴结构消失,严重肿胀崩解;内质网破坏,结构不清,胞质固索,分不清尼氏体；神经轴索排列紊乱,呈重度脱髓鞘改变,局部形成浆湖。脊髓侧方凹凸侧结构改变并不对称,凸侧改变较凹侧重。 结论：1、本实验采用直接于脊髓实质内注射Kaolin可成功诱导兔非交通性颈脊髓空洞形成,并可观察到胸段脊柱侧凸发生。该动物模型,具有与临床接近的典型的空洞及脊柱侧凸表现；采用这一建模方法具有操作简单,成功率较高,可重复性强,具有侧凸发生时间短、验证手段成熟的特点,为进一步进行有关脊髓空洞伴发脊柱侧凸的发生机制的动物研究提供了较为理想的建模方法。2、兔脊髓空洞周围局部微循环发生了改变,导致细胞外液进入组织间隙,这可能是脊髓空洞形成和增大的重要机制之一。3、脊髓空洞的增大进一步加重了空洞节段脊髓的不对称性破坏改变,但尽管存在脊髓超微结构的不对称性改变现象,但范围局限,不一定引起双侧椎旁肌的不平衡失神经支配而引起脊柱侧凸,应有其他病理机制的参与。