脊神經(jīng)根炎癥動物實驗造模的研究進展

鄭曉涵，高 曦

（1.黑龍江中醫(yī)藥大學，哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院，哈爾濱 150040）

脊神經(jīng)根炎癥（radiculitis）為多種原因所致的脊神經(jīng)根的炎性或變性病變的總稱，造成該病的原因較多，椎間盤突出癥最常見，其次頸椎病、椎管狹窄癥等也可引起頸肩腰背痛[1]。在全球疾病負擔研究中，腰背痛在全球的發(fā)病率為22%～65%，其中，相當一部分成年人是受神經(jīng)根痛的影響，且致殘率較高，隨著年齡的增大而不斷增高[2]。神經(jīng)根痛使中老年人的生活質(zhì)量嚴重下降，造成精神壓力，并給個人、家庭和社會造成巨大的經(jīng)濟負擔[3]。為探究脊神經(jīng)根炎癥的診療方法，建立良好的神經(jīng)根炎動物模型是必不可少的。近年來，經(jīng)過國內(nèi)外學者的不斷研究，相繼提出了化學性神經(jīng)根炎、機械性壓迫以及自身免疫等學說[4]，現(xiàn)根據(jù)三種學說將脊神經(jīng)根炎癥常見的動物造模方法逐一介紹。

1 化學性神經(jīng)根炎模型

MARSHALL L L 等[5]首次提出化學性神經(jīng)根炎的概念，在外源性因素作用下，纖維環(huán)破裂，髓核液沿椎間盤和神經(jīng)根之間的通道擴散，髓核液中的糖蛋白對神經(jīng)組織高度刺激，同時，感覺神經(jīng)元釋放細胞因子和炎性介質(zhì)[6]，二者共同作用促使細胞凋亡，破壞椎間盤組織結(jié)構(gòu),建立化學性神經(jīng)根炎動物模型常用的致炎物多種多樣。

1.1 福爾馬林濾紙片 XING Q 等[7]選取濾紙片法建立大鼠脊神經(jīng)根炎癥模型，致炎物選擇在0.5%的福爾馬林液中浸泡24 h 的濾紙片。將大鼠L4和L5腰椎棘突右側(cè)椎板和關(guān)節(jié)突咬去，用外科顯微鏡將濾紙片置于暴露的L5神經(jīng)根旁。造模14 d 后，刺激區(qū)有局部炎癥反應，PGE2顯著升高，可見炎性肉芽腫的形成。這種建模方法雖只引起了神經(jīng)根局部的炎癥反應，但大鼠所展現(xiàn)出的病理狀態(tài)最接近患病的狀態(tài)[8]，且模型穩(wěn)定，成功率較高。而福爾馬林作為致炎物，簡單易取，價格便宜。

1.2 硬膜外注射滑石粉懸液 消毒滑石粉有慢性刺激作用，注入硬膜外可引起無菌性炎癥反應，從而誘發(fā)神經(jīng)根炎癥反應。夏令杰等[9]選用白兔，咬去L2棘突，穿刺硬膜外導管進入硬膜外腔，置管2 ～3 cm，固定導管。待動物清醒24 h 后注入滑石粉懸液，造模1 周后神經(jīng)根水腫明顯，硬膜外粘連嚴重。硬膜外注入法操作簡單，安全有效，是一種良好的造模方式，但長時間硬膜外置管，有可能引起輕微的并發(fā)癥，如組織炎細胞浸潤導致神經(jīng)根輕度炎癥反應、感染以及穿刺導致硬膜外血腫等，造成干擾[10]。

2 機械壓迫誘導神經(jīng)根炎模型

研究表明脊神經(jīng)根的結(jié)構(gòu)缺少由明顯的鞘膜所構(gòu)成的神經(jīng)束膜和神經(jīng)外膜，這使得脊神經(jīng)根沒有彈性緩沖的作用和化學屏障功能，且血液循環(huán)較差[11]。因此，表明壓迫或者牽引等機械性因素使脊神經(jīng)根產(chǎn)生郎飛結(jié)移位和結(jié)周脫髓鞘等結(jié)構(gòu)性損害[12]。同時，在神經(jīng)根損害的初始過程中，脊神經(jīng)根因受壓而導致血液回流受阻，微循環(huán)障礙，使神經(jīng)根功能性缺血。隨著壓力的不斷增加，血神經(jīng)屏障破裂，滲透性增加，引起了炎性水腫、酸性代謝產(chǎn)物積聚以及化學介質(zhì)改變的不斷產(chǎn)生[13]。機械性神經(jīng)根受壓加上微循環(huán)障礙以及營養(yǎng)障礙可誘發(fā)神經(jīng)根無菌性炎癥反應[14]。目前機械壓迫誘導神經(jīng)根炎動物模型多采用外源介入性壓迫。

2.1 硅膠壓迫 在宓軼群等[15]報道中將大鼠右側(cè)L5神經(jīng)根充分暴露，在神經(jīng)根與硬膜囊交界處的腋部放置特制硅膠片。術(shù)后大鼠右側(cè)下肢腫脹， 行走時右足外翻且間歇性跛行，降鈣素相關(guān)基因肽（CGRP）和一氧化氮合酶（NOS）表達上調(diào)。YOSHIZAWA H 等[16]研究壓迫神經(jīng)根對其功能障礙的機制，暴露犬左側(cè)腰椎，將硅膠管束箍神經(jīng)根，從3 個月后開始出現(xiàn)神經(jīng)根腫脹，髓鞘纖維沉降，神經(jīng)根水腫，在硅膠管兩端出現(xiàn)肉芽腫組織。上述硅膠壓迫模型操作簡便，易于復制，成功率高，但施加的壓力多為靜態(tài)。

2.2 雙網(wǎng)水凝膠壓迫 雙網(wǎng)水凝膠由兩個不同性質(zhì)的不對稱網(wǎng)絡(luò)組成，兩個網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用使得水凝膠具有機械性能，可隨著時間的推移而增加腫脹率，為神經(jīng)根提供動態(tài)增加的壓迫壓力。LI H 等[17]使用手術(shù)顯微鏡進行大鼠右L4半層切除術(shù)，暴露右L4神經(jīng)根，將制備好的等于L4神經(jīng)根直徑的雙網(wǎng)水凝膠置于神經(jīng)根旁。術(shù)后觀察到神經(jīng)根水腫、充血，大鼠右后爪足跡減少。用這種材料建立的模型模擬了神經(jīng)根的動態(tài)壓縮機制，更好地貼合了神經(jīng)根炎癥壓迫的發(fā)病機制，但雙網(wǎng)水凝膠材料制備困難，使得該模型不易復制。

2.3 結(jié)扎神經(jīng)根法 鉻質(zhì)腸系帶可釋放鉻離子對神經(jīng)根刺激，產(chǎn)生吸收性肉芽腫，并且壓迫后可引起炎性細胞因子的釋放，促使神經(jīng)根產(chǎn)生局部炎癥、脫髓鞘和軸突變性[18]。HASHIZUME H 等[19]用三種方法結(jié)扎大鼠神經(jīng)根，分別是用鉻腸線在暴露的L5神經(jīng)根處松散結(jié)扎、用5-0 絲線在硬膜外緊密結(jié)扎以及在L5神經(jīng)根周圍放置兩條5-0 絲線松散結(jié)扎。三種方式在術(shù)后均出現(xiàn)神經(jīng)根水腫，神經(jīng)根與周圍組織黏連，白細胞介素1B（IL-1B）表達上升。鉻質(zhì)腸線是造模的理想材料，但是由于這種材料不易得，且質(zhì)地較硬，打結(jié)時松緊度不好把握會影響操作。

2.4 器械壓迫模型 IGARASHI T 等[20]建立急性壓迫模型來研究神經(jīng)根血流量的變化。大鼠暴露L5神經(jīng)根，使用血管縫合夾夾持2 s，夾子的壓縮力控制為45 g，術(shù)后顯示受壓神經(jīng)根出現(xiàn)神經(jīng)內(nèi)水腫，血流量減少。用血管夾夾持可對神經(jīng)根造成直接壓迫引起神經(jīng)根直接損傷，適用于短期急性實驗，但是夾持力度不易控制，損傷程度難以估量，具有主觀性，有一定的缺陷性。CORNEFJORD M 等[21]研究了受控、分級慢性神經(jīng)根壓迫模型，在豬的脊神經(jīng)根周圍放置縮窄器，逐步縮小該器具的內(nèi)徑，4 周后出現(xiàn)神經(jīng)根纖維損傷、內(nèi)膜充血和炎癥。該模型漸進壓迫神經(jīng)根較好地模擬了人脊神經(jīng)根逐步受壓的過程。

3 免疫性神經(jīng)根炎模型

BOBECHKO W P 等[22]研究表明自體髓核可誘導自身特異性免疫反應。后有研究[6]表明髓核中存在抗原抗體復合物，可發(fā)生特異性免疫反應，引起炎性介質(zhì)和細胞因子的釋放，這些細胞因子促進細胞外基質(zhì)降解、趨化因子的產(chǎn)生，增加了血管的通透性，破壞了血-神經(jīng)屏障，并使得中性粒細胞等炎性細胞以及巨噬細胞、T 細胞等免疫細胞聚集[23]。而趨化因子可促進免疫細胞的浸潤和活化，進一步放大炎癥級聯(lián)反應。同時，髓核刺激神經(jīng)根，也可引起交感神經(jīng)興奮，產(chǎn)生不良反應[24]。這一系列變化導致了神經(jīng)根免疫性炎癥反應，引發(fā)疼痛的產(chǎn)生。

3.1 大型動物髓核免疫模型 OLMARKER K 等[25]

首次建立了非壓迫脊神經(jīng)根炎性損傷的動物模型。摘取雄豬L3-L4髓核組織，暴露馬尾神經(jīng)，將髓核置于硬膜外，與神經(jīng)根密切接觸，術(shù)后發(fā)現(xiàn)脊神經(jīng)根充血水腫，有炎性細胞浸潤。KAYAMA S 等[26]選用犬建立模型，使髓核組織緩慢的泄漏，術(shù)后觀察到在切口處的神經(jīng)纖維損傷明顯增多。選擇較大體型動物，更易于手術(shù)操作，并能有效模擬人類的一些特征，但價格昂貴，飼養(yǎng)困難，穩(wěn)定性相對較低。

3.2 嚙齒類動物髓核免疫模型 在郭彥濤等[27]的研究中采取了同種異體兔髓核回植造模法，以L4-L5椎間隙為中心，暴露馬尾神經(jīng)和L4神經(jīng)根，在神經(jīng)根和硬膜囊交界處的腋部放置同種異體髓核組織，術(shù)后炎癥因子升高。SHAMJI M F[28]建立了大鼠自體髓核移植模型，發(fā)現(xiàn)移植的髓核中出現(xiàn)炎性細胞，大鼠步態(tài)不對稱，對機械刺激的敏感性升高，痛閾降低并且對熱痛覺過敏。陸志東等[29]取大鼠尾巴髓核配制成混懸液，在以L4，L5棘突間隙為穿刺點行硬膜外穿刺將混懸液注射到硬膜外腔，術(shù)后觀察到大鼠活動頻繁，周圍組織粘連。這種造模方式操作簡單，創(chuàng)傷較小，家兔、大鼠獲取方便，價格低廉，且尾椎多，材料充足，易于復制，適用于規(guī)模較大的實驗。但是由于髓核呈凝膠狀，混懸液具有不穩(wěn)定性，不容易定位。

4 討論

脊神經(jīng)根炎癥是影響中老年人群健康和生活質(zhì)量的重要因素，為研究治療該病的有效手段，臨床上已建立多種脊神經(jīng)根炎癥模型，但不同的模型有不同的優(yōu)劣和適用性。化學誘導模型動物的病理特點等方面與人類脊神經(jīng)根炎癥相似，且造模簡單，所需時間短，模型穩(wěn)定，但致炎物多樣化，沒有統(tǒng)一的標準。機械壓迫誘導模型操作簡便，成功率高，但所需時間較長，且壓縮物所產(chǎn)生的壓迫多為靜態(tài)。髓核免疫誘導模型，更接近人類脊神經(jīng)根炎癥的自然發(fā)病過程。前兩者多采用外源性物質(zhì)，后者為自體介入。筆者認為，化學性神經(jīng)根炎模型和機械壓迫模型可用于藥物防治以及神經(jīng)根炎性損傷病變機制的研究；免疫誘導模型可用于脊神經(jīng)根炎癥發(fā)展過程的研究。而關(guān)于實驗動物的選擇，合適的動物尤其重要。大型動物如犬與人類的一些特征相近，但價格高，性情兇猛，麻醉困難，操作不易，這使得嚙齒類動物如大鼠成為很多研究者的首選。嚙齒類動物造模成功率高，易于復制，經(jīng)濟實惠，但其體型較小，在造模時對操作技術(shù)有更高的要求，使得實驗增加了些許難度。

在臨床科研上，國內(nèi)外學者依靠動物模型在神經(jīng)根炎癥的病因病機、發(fā)展過程以及藥物療效等方面獲得了較好的進展。然而，以上這些動物模型都是局限于特定的因素，無法完全代替目前所有的脊神經(jīng)根炎癥模型，且在目前的報道中，多種因素建立的模型數(shù)量較少。脊神經(jīng)根炎癥是一種影響因素眾多的疾病，因此筆者認為，改進造模的方法，構(gòu)建出能全面反映人類脊神經(jīng)根炎癥特征的動物模型，可為脊神經(jīng)根炎癥的進一步研究起到重要作用。