大鼠脊髓腹侧压迫损伤模型的制备
大鼠脊髓腹侧压迫损伤模型的制备
张秋林 赵定麟 邱广义 赵杰 李明 王秋根 张春才 侯铁胜
关键词：脊髓损伤；腹侧压迫；模型，动物
截瘫患者并发症多、护理困难、医疗费用大，对社会、家庭造成了严重负担。为此，医 学界作了大量研究和不懈努力，试图通过动物实验了解脊柱脊髓伤的病理、生理、生化和生 物力学等的变化，以便能提出更好的治疗措施。但目前还没有一个比较理想的动物模型，为 此，特设计了本模型。
1 材料和方法
1.1 模型设计原理 利用杠杆原理设计了大鼠T13脊髓腹侧压迫模型，如图 1所示，该装置我们称之为腹侧压迫器，由3部分构成：(1)固定架，可调节高度和方向；(2)杠杆 ，用一光滑木条即可，一端固定致伤钩， 另一端安装一挂砝码的钩和装砝码的小盘 ，在杠杆的支点钻一孔穿过一直径1 mm克氏针使 杠杆平衡，克氏针固定在架子上；(3)致伤钩，用不锈钢片制成，呈L形，表面光滑，厚约 0.5 mm，长约4.0 mm，宽约2.5 mm。在杠杆的一端挂上不同的质量就可在另一端产生不 同的垂直向上的作用力，该作用力可以通过杠杆力与力臂的关系很容易计算出来。
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图 1 脊髓腹侧压迫损伤模型示意图
1.2 手术方法 SD大鼠，体质量270～280 g,雌雄不限, 用2%戊巴比妥 钠(40 mg/kg)腹腔内注
射麻醉。俯卧位，以T13椎骨为中心切开皮肤，暴露左侧T 12～L1椎板及T13下关节突，用持针器咬去T13椎弓根、横突，保留椎板。 置钩后观察大鼠无反应即可挂上一定的质量，压迫一定的时间，就可以造成一定程度的损伤 。
1.3 实验分组 经过预实验我们选用34.5 g作为压迫作用力，分别压迫1，4和8 min以造成不同程度的损伤。SD大鼠40只，随机分成6组：(1)对照组；(2)假手术组， 即暴露脊髓置钩不压迫;(3)损伤组，再分压迫1 ， 4 ， 8 min组；(4)固定脊柱组，固 定后压迫4 min，大鼠腹部悬空便于观察呼吸对模型的影响。以上每组动物均为6只。(5) 病理组，4只大鼠压迫8 min用于病理学切片观察损伤的部位和特点。
, 百拇医药
1.4 观察指标 (1)神经功能评分：术后两周按以下标准进行。 0分：双后肢肌 力为零，感觉丧失；1分：有感觉存在，对针刺有保护反应，但无自主运动； 2分：双后肢 有轻微自主运动，但无功能，不能负重；3分：双后肢有明显自主运动，但是不能负重；4分 ：能负重行走数步，但是不稳定，不能持久；5分：能缓慢行走，不灵活，存在一定的缺陷 ；6分：正常行走。(2)倾斜平面临界角：按Rivlin[3]设计的方法,每天由未知实验 细节者测3次，取其平均值。连续观察两周。(3)组织学观察：压迫8 min组伤后30 min ，1 h，4 h，24 h和14 d时用10%甲醛液心内灌注，10%甲醛液固定，石腊包埋切片，苏木精-伊 红染色，光镜下观察。
1.5 统计学处理 实验数据均以X±s 表示，实验组各组间差异性用方差分析F检验。
2 结 果
2.1 脊髓损伤的表现和实验指标检测 (1)损伤组在手术中部分动物压迫脊髓后5 ～10 s出现双后肢强直，持续约10 s左右；(2)各损伤组术后14 d后神经功能评分见图 2；14 d内临界角的值见表1。从表1可看出，各组在伤后1～2 d临界角降至最低，后随着时 间增加而逐渐恢复，压迫1 min组恢复最快，4 d基本接近正常，7 d完全恢复；而压迫4 min 组则恢复较慢，而且不能完全恢复，14 d后仍在功能上有一定的缺陷，肌力只有3 ～4级；压迫8 min组损伤最重，部分呈完全截瘫，14 d后恢复很少，肌力只 有1～2级,但大多数有感觉存在，对针刺有保护反应；(3)损伤后14 d 3个损伤组之间神经功 能评分存在非常显著差异(P<0.01)。压迫4 min组与固定组比较，未见有显著性差异， 说明呼吸对模型没有明显影响。
, 百拇医药
图 2 大鼠脊髓损伤14 d后神经功能评分
表 1 大鼠脊髓腹侧损伤后倾斜平面临界角
[n=6,X±s,a/(°)]
组 别
伤后测量时间 (t/d)
1
2
3
4
5
6
7
, 百拇医药
14
对照组
74.5±1.6
74.2±2.0
74.7±1.8
74.4±1.6
74.8±1.5
74.8±1.6
74.6±1.9
74.5±1.7
假手术组
74.0±2.6
, 百拇医药
73.2±2.2
74.1±1.8
74.4±1.6
74.3±1.5
74.5±1.6
74.5±1.4
74.6±1.4
损伤组
1 min
55.6±2.7
57.6±2.4
62.5±3.1
, 百拇医药
65.8±2.8
68.3±2.5
71.2±2.0
73.2±1.6
74.3±1.4
4 min
34.8±2.4**
35.9±2.0**
37.6±1.8**
41.2±3.1**
45.6±2.6**
, 百拇医药
48.8±3.2**
52.6±3.4**
61.2±1.7**
8 min
32.6±1.5**
32.1±1.6**△
32.5±1.4**△△
33.4±1.5**△△
33.4±1.5**△△
, http://www.100md.com 34.2±1.8**△△
36.1±1.8**△△
42.3±1.4**△△
固定组
35.0±2.2
36.1±2.6
37.4±3.6
41.7±2.4
44.9±2.6
48.5±2.4
53.1±2.2
, 百拇医药
61.3±1.6
**P<0.01，与1 min组比较； △P<0.05；△△P <0.01，与4 min组比较
2.2 组织学检查 发现脊 髓的病理改变随时间增加而明显加重,伤后30 min可见脊髓出血位于中央管周围和灰白质交 界处,脊髓腹侧可见血管扭曲；1 h出血成片状，灰质中神经元皱缩，尼氏小体浓聚,胞浆内 可见空泡形成；4 h出血更加严重,白质中神经纤维明显肿胀；24 h损伤最严重,神经元几乎 全部消失,胶质细胞坏死,白质崩解,神经膜细胞(Schwann cell)稀少。
3 讨 论
本研究对前人的工作[1～4]扬长避短，重新设计了这套非常简便易行的装置。实验 结果显示, 压迫1，4，8 min各组之间有着非常显著的差异(P<0.01)，随着压迫时间的 延长，损伤程度也越重，根据其功能评分，分别把压迫1，4，8 min定为轻、中、重度损伤 。病理切片观察，损伤主要在腹侧；术后功能检查，损伤主要以运动为主，所以该模型是比 较符合临床实际的。其优点在于可重复性好、比较符合临床实际、可定量、简便易行、便于 携带，用大鼠既经济又易取。其唯一缺点是手术操作可能有一定的难度，容易损伤脊髓，但 是熟练之后便可避免。本研究用该模型进行了大量的试验，证明确实是一个很好的模型，值 得推广。
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参考文献
[1]Allen AR.Surgery of experimental lesion of spinal cord equivalent to crush injury of fracture dislocation of spinal column.A preliminary report[J].JAMA,1991,57(10):878-880.
[2]Tarlov IM,Klinger H.Spinal cord compres sion studies.I.Expremental techniques to produce acute and gradual compression[J].A.M.A.Arch.Neurol.& Psychiat,1953,70(7):813-819.
[3]Rivlin AS,Tator CH.Objective clinical assessment of motor function after experimental spinal cord injury in the rat[J].J Neurosurg,1977,47(7):577-581.
[4]Nystrom B,Berglund JE,Bergquist E.Methodological analysis of an experime ntal spinal cord compression model in the rat[J].Acta Neurol Scand,1988,78(6):460-466., 百拇医药
张秋林 赵定麟 邱广义 赵杰 李明 王秋根 张春才 侯铁胜
关键词：脊髓损伤；腹侧压迫；模型，动物
截瘫患者并发症多、护理困难、医疗费用大，对社会、家庭造成了严重负担。为此，医 学界作了大量研究和不懈努力，试图通过动物实验了解脊柱脊髓伤的病理、生理、生化和生 物力学等的变化，以便能提出更好的治疗措施。但目前还没有一个比较理想的动物模型，为 此，特设计了本模型。
1 材料和方法
1.1 模型设计原理 利用杠杆原理设计了大鼠T13脊髓腹侧压迫模型，如图 1所示，该装置我们称之为腹侧压迫器，由3部分构成：(1)固定架，可调节高度和方向；(2)杠杆 ，用一光滑木条即可，一端固定致伤钩， 另一端安装一挂砝码的钩和装砝码的小盘 ，在杠杆的支点钻一孔穿过一直径1 mm克氏针使 杠杆平衡，克氏针固定在架子上；(3)致伤钩，用不锈钢片制成，呈L形，表面光滑，厚约 0.5 mm，长约4.0 mm，宽约2.5 mm。在杠杆的一端挂上不同的质量就可在另一端产生不 同的垂直向上的作用力，该作用力可以通过杠杆力与力臂的关系很容易计算出来。
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图 1 脊髓腹侧压迫损伤模型示意图
1.2 手术方法 SD大鼠，体质量270～280 g,雌雄不限, 用2%戊巴比妥 钠(40 mg/kg)腹腔内注
射麻醉。俯卧位，以T13椎骨为中心切开皮肤，暴露左侧T 12～L1椎板及T13下关节突，用持针器咬去T13椎弓根、横突，保留椎板。 置钩后观察大鼠无反应即可挂上一定的质量，压迫一定的时间，就可以造成一定程度的损伤 。
1.3 实验分组 经过预实验我们选用34.5 g作为压迫作用力，分别压迫1，4和8 min以造成不同程度的损伤。SD大鼠40只，随机分成6组：(1)对照组；(2)假手术组， 即暴露脊髓置钩不压迫;(3)损伤组，再分压迫1 ， 4 ， 8 min组；(4)固定脊柱组，固 定后压迫4 min，大鼠腹部悬空便于观察呼吸对模型的影响。以上每组动物均为6只。(5) 病理组，4只大鼠压迫8 min用于病理学切片观察损伤的部位和特点。
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1.4 观察指标 (1)神经功能评分：术后两周按以下标准进行。 0分：双后肢肌 力为零，感觉丧失；1分：有感觉存在，对针刺有保护反应，但无自主运动； 2分：双后肢 有轻微自主运动，但无功能，不能负重；3分：双后肢有明显自主运动，但是不能负重；4分 ：能负重行走数步，但是不稳定，不能持久；5分：能缓慢行走，不灵活，存在一定的缺陷 ；6分：正常行走。(2)倾斜平面临界角：按Rivlin[3]设计的方法,每天由未知实验 细节者测3次，取其平均值。连续观察两周。(3)组织学观察：压迫8 min组伤后30 min ，1 h，4 h，24 h和14 d时用10%甲醛液心内灌注，10%甲醛液固定，石腊包埋切片，苏木精-伊 红染色，光镜下观察。
1.5 统计学处理 实验数据均以X±s 表示，实验组各组间差异性用方差分析F检验。
2 结 果
2.1 脊髓损伤的表现和实验指标检测 (1)损伤组在手术中部分动物压迫脊髓后5 ～10 s出现双后肢强直，持续约10 s左右；(2)各损伤组术后14 d后神经功能评分见图 2；14 d内临界角的值见表1。从表1可看出，各组在伤后1～2 d临界角降至最低，后随着时 间增加而逐渐恢复，压迫1 min组恢复最快，4 d基本接近正常，7 d完全恢复；而压迫4 min 组则恢复较慢，而且不能完全恢复，14 d后仍在功能上有一定的缺陷，肌力只有3 ～4级；压迫8 min组损伤最重，部分呈完全截瘫，14 d后恢复很少，肌力只 有1～2级,但大多数有感觉存在，对针刺有保护反应；(3)损伤后14 d 3个损伤组之间神经功 能评分存在非常显著差异(P<0.01)。压迫4 min组与固定组比较，未见有显著性差异， 说明呼吸对模型没有明显影响。
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图 2 大鼠脊髓损伤14 d后神经功能评分
表 1 大鼠脊髓腹侧损伤后倾斜平面临界角
[n=6,X±s,a/(°)]
组 别
伤后测量时间 (t/d)
1
2
3
4
5
6
7
, 百拇医药
14
对照组
74.5±1.6
74.2±2.0
74.7±1.8
74.4±1.6
74.8±1.5
74.8±1.6
74.6±1.9
74.5±1.7
假手术组
74.0±2.6
, 百拇医药
73.2±2.2
74.1±1.8
74.4±1.6
74.3±1.5
74.5±1.6
74.5±1.4
74.6±1.4
损伤组
1 min
55.6±2.7
57.6±2.4
62.5±3.1
, 百拇医药
65.8±2.8
68.3±2.5
71.2±2.0
73.2±1.6
74.3±1.4
4 min
34.8±2.4**
35.9±2.0**
37.6±1.8**
41.2±3.1**
45.6±2.6**
, 百拇医药
48.8±3.2**
52.6±3.4**
61.2±1.7**
8 min
32.6±1.5**
32.1±1.6**△
32.5±1.4**△△
33.4±1.5**△△
33.4±1.5**△△
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36.1±1.8**△△
42.3±1.4**△△
固定组
35.0±2.2
36.1±2.6
37.4±3.6
41.7±2.4
44.9±2.6
48.5±2.4
53.1±2.2
, 百拇医药
61.3±1.6
**P<0.01，与1 min组比较； △P<0.05；△△P <0.01，与4 min组比较
2.2 组织学检查 发现脊 髓的病理改变随时间增加而明显加重,伤后30 min可见脊髓出血位于中央管周围和灰白质交 界处,脊髓腹侧可见血管扭曲；1 h出血成片状，灰质中神经元皱缩，尼氏小体浓聚,胞浆内 可见空泡形成；4 h出血更加严重,白质中神经纤维明显肿胀；24 h损伤最严重,神经元几乎 全部消失,胶质细胞坏死,白质崩解,神经膜细胞(Schwann cell)稀少。
3 讨 论
本研究对前人的工作[1～4]扬长避短，重新设计了这套非常简便易行的装置。实验 结果显示, 压迫1，4，8 min各组之间有着非常显著的差异(P<0.01)，随着压迫时间的 延长，损伤程度也越重，根据其功能评分，分别把压迫1，4，8 min定为轻、中、重度损伤 。病理切片观察，损伤主要在腹侧；术后功能检查，损伤主要以运动为主，所以该模型是比 较符合临床实际的。其优点在于可重复性好、比较符合临床实际、可定量、简便易行、便于 携带，用大鼠既经济又易取。其唯一缺点是手术操作可能有一定的难度，容易损伤脊髓，但 是熟练之后便可避免。本研究用该模型进行了大量的试验，证明确实是一个很好的模型，值 得推广。
, http://www.100md.com
参考文献
[1]Allen AR.Surgery of experimental lesion of spinal cord equivalent to crush injury of fracture dislocation of spinal column.A preliminary report[J].JAMA,1991,57(10):878-880.
[2]Tarlov IM,Klinger H.Spinal cord compres sion studies.I.Expremental techniques to produce acute and gradual compression[J].A.M.A.Arch.Neurol.& Psychiat,1953,70(7):813-819.
[3]Rivlin AS,Tator CH.Objective clinical assessment of motor function after experimental spinal cord injury in the rat[J].J Neurosurg,1977,47(7):577-581.
[4]Nystrom B,Berglund JE,Bergquist E.Methodological analysis of an experime ntal spinal cord compression model in the rat[J].Acta Neurol Scand,1988,78(6):460-466., 百拇医药