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目的:建立一种新的可行的大鼠尾椎间盘退变模型,并应用影像学、组织形态学方法验证模型的可靠性;探讨MMP-1、IL-1β与p38MAPK在椎间盘退变过程中的表达变化及作用。方法:第一部分:3月龄雄性SD大鼠36只,随机分为空白组、对照组和实验组,实验组鼠尾安装外固定支架并加压大鼠自身体重,对照组安装不加压,空白组不安装。Co7和Co10椎体各交叉并平行打入两根克氏针,克氏针垂直鼠尾且与矢状面呈45°,安装外固定支架,术后两组大鼠每日给予肌注青霉素(共计5天)及酒精滴孔以预防感染。三组分别于术前全部及术后2、4、8周各随机抽取4只大鼠,取标本前行MRI检查并测量T2像MEANS值,影像学检查后取出Co7-Co10椎间盘组织进行HE染色。第二部分:3月龄雄性SD大鼠60只,随机分为空白组和实验组,不设对照组。手术及安装外固定支架操作过程同第一部分。两组大鼠于术后4周各随机抽取5只,取出Co8-9椎间盘组织(包括髓核和纤维环),行Ⅰ型和Ⅱ型胶原免疫组化染色;TUNEL标记检测细胞凋亡;Real-time PCR检测细胞外基质中MMP-1、IL-1β的基因表达;Western Blotting检测细胞内p38MAPK蛋白及其磷酸化水平表达。结果:第一部分:空白组术前、术后2、4、8周时Co7-8、Co8-9和Co9-10髓核T2像上信号无明显变化,MEANS值无明显差异(P>0.05)。对照组Co8-9髓核T2像上信号呈轻度下降,但MEANS值与空白组相比,无明显差异(P>0.05);Co7-8、Co9-10髓核信号下降明显,与空白组比较,有明显差异(P<0.05)。实验组Co7-8和Co9-10髓核T2像上信号随时间增加而降低,Co8-9也明显降低,在4周时两组之间均有明显差异(P<0.05)。实验组8周时Co7-8、Co8-9和Co9-10髓核T2像上信号与4周时比较,下降不明显,无明显差异(P>0.05)。空白组SD大鼠在组织形态学上术后2、4、8周时与对照组无明显差异,细胞排列均匀,纤维环各层排列整齐。实验组Co7-8、Co8-9和Co9-10在术后2周时可见髓核细胞减少,纤维环排列尚规则,纤维环与髓核过渡区稍变窄;4周时髓核细胞明显减少,纤维环排列紊乱,纤维环与髓核过渡区消失。第二部分:空白组椎间盘组织中Ⅰ型胶原和Ⅱ型胶原染色呈规整网状,较规整,4周时无明显差异。实验组Co8-9在术后4周时Ⅰ型胶原染色明显加深,排列紊乱,Ⅱ型胶原染色变淡,网状结构破坏。TUNEL检测髓核细胞凋亡指数两组之间有统计学差异(P<0.05),实验组细胞凋亡指数明显高于空白组。纤维环细胞凋亡指数两组之间无明显差异(P>0.05)。Real-time PCR检测髓核组织和纤维环组织中MMP-1的mRNA水平同空白组相比分别提高1.69±0.25倍和4.82±0.28倍,IL-1β则分别提高2.63±0.33倍和8.50±0.16倍,均有统计学差异(P<0.05)。Western Blotting检测髓核组织中空白组p38MAPK蛋白磷酸化水平明显低于实验组,两组之间具有统计学差异(P<0.05);而纤维环组织中两者则无明显差别(P>0.05)。结论:(1)本实验成功复制出椎间盘退变模型。(2)MRI检查结果表明该模型退变因素主要包括力学因素和营养障碍两方面(排除自然退变)。(3)排除营养障碍后椎间盘退变空白组与对照组无明显差异。(4)力学因素致椎间盘退变在术后四周时最明显,延长时间并不能进一步加重退变。(5)退变椎间盘组织中基质蛋白如Ⅰ型胶原和Ⅱ型胶原,均发生明显的降解。(6)MMP-1和IL-1β的mRNA表达水平在退变椎间盘中(包括髓核和椎间盘)均明显升高,两者在椎间盘退变过程中相互促进,共同降解胞外基质。(7)退变椎间盘髓核细胞凋亡明显,p38MAPK蛋白活性增高。有可能是IL-1介导的p38信号通道激活,从而引起细胞凋亡。