Моделювання дегенерації міжхребцевого диска в експерименті на тваринах (огляд літератури)

Abstract

In solving a problem of the pathogenesis and pathophysiology of intervertebral disc (IVD) degeneration definite contribution belongs to biomedical research on animals. In this regard the authors have presented an analytical overview of different ex­perimental models. We have dealt with eligible use of the study of degenerative processes in the spine of large quadrupeds, compression and relaxation of the back muscles which signifi­cantly increases the load on the spine. In case of stabilization of horizontally aligned spine of large animals (calves, sheep and pigs) this additional loading may be even greater than in humans. It was proved that the bone density of the vertebral bodies in the lumbar spine of sheep, pigs and calf is four times higher than in humans indicating a much greater strain on the lumbar spine in these animals compared with humans. There were some experi­mental works cited proving that a preferred object for modeling of degenerative spinal changes are rabbits and small laboratory animals — rats and mice. Using them one can trace the develop­ment of age-related degenerative changes in IVD in a relatively short time, and to examine changes in the cranial and caudal adjacent functional spinal units. In this article we described different methods of reproduction of degenerative changes in various spine segments of such large animals as rabbits, rats, mice. Violation of biomechanics is related to the conditions of instability or compression, and structural components — to the destruction of IVD, chemical influence, and violation of trophic in IVD. It is emphasized that actually none of the models do not reproduce the situation that arises in IVD as a result of its degen­eration. Therefore choosing the model for research one should be guided by specific objectives of the study of IVD degeneration and disorders in functional spinal unit.

В решении проблемы патогенеза и патофизиологии дегенерации межпозвонкового диска (МПД) определенный вклад принадлежит медико-биологическим исследованиям на животных. В связи с этим авторы представили аналитический обзор различных экспериментальных моделей. Рассмотрен вопрос о правомочности использования для изучения дегенеративных процессов позвоночника крупных четвероногих животных, сжатие и расслабление мышц спины которых существенно увеличивает нагрузку на позвоночник. В случае стабилизации горизонтально выровненного позвоночника крупных животных (телята, овцы и свиньи) эта дополнительная нагрузка может быть даже больше, чем у человека. Доказано, что плотность костной ткани тел позвонков в поясничном отделе позвоночника овцы, свиньи и теленка в четыре раза выше, чем у человека, что указывает на значительно большие нагрузки на поясничный отдел позвоночника у этих животных по сравнению с человеком. Приведены экспериментальные работы, доказывающие, что преимущественным объектом для моделирования дегенеративных изменений в позвоночнике являются кролики, а также мелкие лабораторные животные — крысы и мыши. Используя их, можно проследить развитие возрастных дегенеративных изменений в МПД при относительно коротких сроках, а также изучить изменения в расположенных краниально и каудально смежных позвоночных двигательных сегментах. В статье описаны способы воспроизведения дегенеративных изменений в различных отделах позвоночника крупных животных, кроликов, крыс, мышей. Нарушение биомеханики связано с условиями нестабильности или компрессии, а структурных компонентов — с деструкцией МПД, химическим воздействием, а также нарушением трофики МПД. Подчеркнуто, что фактически ни одна из моделей не воспроизводит ситуацию, которая возникает в МПД человека при его дегенерации. Поэтому, выбирая модель исследования, необходимо руководствоваться конкретными задачами по изучению дегенерации МПД и нарушений в позвоночном двигательном сегменте.

У розв’язанні проблеми патогенезу та патофізіології дегенерації міжхребцевого диска (МХД) певний внесок належить медико-біологічним дослідженням на тваринах. У зв’язку з цим автори представили аналітичний огляд різних експериментальних моделей. Розглянули питання про правочинне використання для вивчення дегенеративних процесів хребта великих чотириногих тварин, стиснення і розслаблення м’язів спини яких істотно збільшує навантаження на хребет. У разі стабілізації горизонтально вирівняного хребта великих тварин (телята, вівці й свині) це додаткове навантаження може бути навіть більшим, ніж у людини. Доведено, що щільність кісткової тканини тіл хребців у поперековому відділі хребта вівці, свині й теля в чотири рази вища, ніж у людини, що вказує на значно більші навантаження на поперековий відділ хребта в цих тварин порівняно з людиною. Процитовані експериментальні роботи, які доводять, що переважним об’єктом для моделювання дегенеративних змін у хребті є кролі, а також дрібні лабораторні тварини — щури і миші. Використовуючи їх, можна простежити розвиток вікових дегенеративних змін у МХД у відносно короткі терміни, а також вивчити зміни в розташованих краніально і каудально суміжних хребтових рухових сегментах. У статті описані способи відтворення дегенеративних змін на різних відділах хребта великих тварин, кролів, щурів, мишей. Порушення біомеханіки пов’язано з умовами нестабільності або компресії, а структурних компонентів — з деструкцією МХД, хімічним впливом, а також порушенням трофіки МХД. Підкреслено, що фактично жодна з моделей не відтворює ситуацію, яка виникає в МХД людини за його дегенерації. Тому, обираючи модель дослідження, необхідно керуватися конкретними завданнями з вивчення дегенерації МХД і порушень у хребтовому руховому сегменті.