《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：A novel rat model of lumbar disc herniation induced by puncture: accurate positioning and controllable degree of herniation
编辑推荐：
为解决缺乏低成本、高收益腰椎间盘突出（LDH）动物模型问题，研究人员构建穿刺诱导大鼠模型，成功模拟多种类型 LDH，为研究提供平台。
腰椎间盘突出大鼠模型构建研究解读
在人体的脊柱结构中，腰椎间盘就像一个个 “缓冲垫”，默默承受着身体的重量和日常活动带来的压力。然而，随着年龄增长、过度劳累等因素影响，腰椎间盘容易出现退变，其中腰椎间盘突出（Lumbar Disc Herniation，LDH）就是椎间盘退变的严重阶段。LDH 患者常常被腰部疼痛、下肢放射性麻木和疼痛所困扰，不仅生活质量大幅下降，还给社会和家庭带来沉重负担。
目前，针对 LDH 的研究面临一个棘手的问题：缺乏理想的动物模型。常用的小鼠或大鼠尾椎穿刺诱导椎间盘退变（Intervertebral Disc Degeneration，IDD）模型，只能模拟椎间盘的退变过程，却无法展现髓核组织突破纤维环进入椎管、压迫脊髓或神经根的病理特征，而这些特征对于深入研究 LDH 的发病机制和治疗策略至关重要。为了填补这一空白，陆军军医大学西南医院骨科的研究人员开展了一项创新研究，相关成果发表在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》杂志上。
研究人员的目标是构建一种精准定位且突出程度可控的大鼠 LDH 模型。在构建过程中，他们运用了多种关键技术方法。首先，借助微型计算机断层扫描（Micro Computed Tomography，Micro-CT）获取大鼠 L5/6 椎间盘的解剖参数，以此确定穿刺针的规格。手术时，通过左侧卧位暴露大鼠 L5/6 椎间盘，巧妙地从腰大肌和竖脊肌间隙进入，避免损伤重要血管和神经。术后，利用行为学评估（如 Von Frey 机械痛测试、Basso, Beattie, Bresnahan 运动评分量表（BBB 评分））、影像学评估（磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI））、组织学染色（苏木精 - 伊红（Hematoxylin-Eosin，H&E）染色、番红 O / 固绿（Safranin-O/Fast Green，SF）染色）以及免疫荧光染色等技术，对模型进行全方位的检测和分析。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- 影像学评估：术后一周对大鼠进行 MRI 检查，T2 矢状面图像显示，与其他节段椎间盘相比，L5/6 椎间盘信号降低，表明出现退变。3mm 穿刺针仅导致椎间盘退变，5mm 穿刺针则可使椎间盘突出进入椎管。T2 轴位图像表明，不同穿刺角度会引发不同类型的椎间盘突出，平行于矢状方向穿刺可导致中央型突出，与矢状方向呈 20° 角穿刺会造成旁中央型突出。
- 行为学评估：通过 Von Frey 测试和 BBB 评分评估大鼠的行为变化。结果显示，术后实验组大鼠出现不同程度的神经损伤症状。在 Von Frey 测试中，对照组正常大鼠的缩爪阈值（Paw Withdrawal Thresholds，PWTs）值稳定在 6 左右，而退变组和膨出组最初 PWTs 值较低但高于中央型和旁中央型突出组。随着时间推移，退变组快速恢复到正常水平，膨出组和两种突出组也逐渐恢复。BBB 评分结果与 Von Frey 测试相似，术后早期，退变和突出模型大鼠的运动功能均有不同程度受损，随后退变组和膨出组逐渐恢复，中央型和旁中央型突出组的运动功能恢复明显低于其他组，这意味着突出的髓核组织持续压迫脊髓。
- 组织学评估：H&E 染色和 SF 染色表明，与正常组大鼠椎间盘组织相比，不同突出类型的椎间盘组织呈现典型病理变化。退变组纤维环紊乱，髓核组织明显退变，髓核细胞和细胞外基质含量减少；膨出组后纤维环完整，椎间盘髓核组织向椎管突出，脊髓轻度受压；中央型突出组后纤维环破裂，髓核组织进入椎管，脊髓明显受压；侧方突出组髓核组织突入椎间孔，神经根受压。免疫荧光染色显示，髓核组织中聚集蛋白聚糖（Aggrecan，ACAN）含量显著下降，而突出组织中蛋白聚糖表达增加，进一步证实突出组织来源于椎间盘。同时，炎症因子白细胞介素 - 1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）在退变椎间盘中央和突出椎间盘的突出部位表达升高，表明髓核组织发生炎症免疫反应。此外，突出的椎间盘组织周围出现大量新生血管，血管内皮标记物 CD31 高表达。
研究结论表明，研究人员成功构建了包括椎间盘退变、膨出、中央型突出和旁中央型突出等不同类型的 LDH 大鼠模型。该模型在行为学、影像学和组织病理学方面与人类 LDH 特征相符，为深入研究 LDH 的发病机制、病理变化和治疗方法提供了稳定可靠的实验平台，且具有较低的时间和经济成本。
不过，这项研究也存在一定局限性。例如，手术操作对解剖结构熟悉度和手术技巧要求较高，有一定学习曲线；在脊柱前方穿刺椎间盘会导致前纤维环破裂，与人类椎间盘突出的具体情况存在差异；大鼠非直立行走，腰椎生物力学特性与人类不同，椎间盘压力负荷较小，可能是 LDH 大鼠感觉和运动障碍恢复较快的原因之一；研究仅在一个时间点分析了组织病理学变化，未对大鼠椎间盘突出的病理特征进行长期连续观察。尽管如此，该研究仍为 LDH 领域的研究开辟了新的方向，未来有望在此基础上进一步完善模型，推动 LDH 研究取得更多突破。
