脊髓损伤后大鼠后肢运动功能恢复不同评分标准的比较
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摘要：目的 比较脊髓损伤(SCI)后大鼠后肢运动功能恢复的不同评分标准的优劣。方法 40只SD成熟雌性大鼠随机分为正常组(Normal组)、急性脊髓中度损伤组(SCI组)及对照组(CON组)，其中SCI组采用改良的Allen打击法，CON组仅行T10椎板切除术。术后1、2、3、4、6周观察大鼠后肢神经功能恢复的情况并记录结果。评价标准分别为：斜板试验评分、改良Tarlov评分及BBB评分。结果 SCI组与CON组比较，斜板试验临界角度在1-6周时，均有所减小(P<0.05)，尤以第1周时减少更甚(P<0.01)；改良Tarlov评分第1、2、3、4周时，分值间的差别非常明显(P<0.01)，第6周时，未见变化(P>0.05)；而BBB评分各时间点的区分程度非常明显(P<0.01)。结论 BBB 评分对SCI 模型运动功能评价具有明显优势，可作为今后研究的标准评分法。
关键词：脊髓损伤；运动功能；评分标准
A compare of hindlimbs locomotor function recovery after spinal cord injury in rats
Wang Min, Wang Dongqi, Song Huanjin
(Department of Orthopedics, The First Affiliated Hospital, Medical School of Xian Jiaotong University, Xian 710061; Department of Orthopedics, Xianyang No.2 Peoples Hospital, Xianyang 712000, China)
ABSTRACT: Objective To contrast the different scale rule of hindlimbs locomotor function recovery after the rat spinal cord was injured. Methods A total of 40 rats were divided into 3 groups: normal group, spinal cord injury group (SCI) (Modified Allen method), and control group (CON) (only T10 laminectomy). To observe nerve functional recovery of hindlimbs after operation in 1w, 2w, 3w, 4w, 6w respectively. Score standard: Inclined plane method, Modified Tarlov grading, BBB scale and recording results. Results To contrast SCI group and control group, critical angle in incline plane test was decreased in 6 weeks(P<0.05), especially in 1 week (P<0.01); Modified Tarlov grading was compared: 1w, 2w, 3w, 4w, the difference of scale was greatly different (P<0.01), but in 6w this change disappeared (P>0.05); in convalescence stage(from 1w to 6w), the degree of every one of BBB scales was distinguished(P<0.01). Conclusion It is reasonable that the BBB scale is a standard test for SCI locomotor function assessment in rats.
KEY WORDS: spinal cord injury group (SCI); locomotor function; scale rule
建立脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)后神经功能评定的方法，是确定SCI程度、观察恢复情况及评价药物的最基本要求。SCI后神经功能评价方法主要有神经电生理、组织形态和功能评定。由于动物对检测应答具有局限性，所以多年来一直侧重于SCI后运动功能的评估。
1 材料与方法
1.1 动物分组及模型的建立
1.1.1 动物来源及分组 成熟SD(SpragueDawley)雌性大鼠40只，体重250-300g，由西安交通大学医学院实验动物中心提供。随机分为急性中度脊髓损伤组(SCI 组)和对照组(CON 组)，每组各18只；正常组(Normal组)4只。
1.1.2 模型建立 大鼠以200g/L乌拉坦0.1mL/g腹腔注射麻醉，切除T10椎板，暴露脊髓。SCI 组按改良的Allen打击法[1]在硬膜表面垫一曲度与脊髓一致的2.2mm×5mm弧形光滑金属垫片，用重15g的砝码10cm处垂直落下打击垫片致脊髓造成中度损伤(大鼠尾巴痉挛摆动及躯体回缩扑动后，双下肢瘫痪，表明撞击成功)；CON组仅行T10椎板切除术。术后3组均于1、2、3、4、6周观察大鼠后肢神经功能恢复的情况。SCI 组和CON 组术后每日协助排尿2-3次，预防性应用青霉素肌肉注射。
1.2 评价标准
1.2.1 斜板试验标准 采用改良Rivlin和Tator法[2]，将大鼠身体轴线与斜板纵轴垂直位放置，斜板每次升高5°,以大鼠能够停留5s的最大角度为其功能值。
1.2.2 改良Tarlov评分标准[3] 分级如下：0级：后肢无活动，不能负重；1级：后肢可见活动但不能负重；2级：后肢活动频繁或有力，不能负重；3级：后肢可支持体重，能走1-2步；4级：可行走，仅有轻度障碍；5级：行走正常。
1.2.3 BBB评分标准[4] 美国Ohio大学研究人员于1995年正式提出了一种新的神经功能评定法——BBB评分法。它将大鼠后肢运动分为22个等级。后肢全瘫为0分，完全正常为21分，两者之间根据功能分别定为1-20分，其基本内容为：关节活动的数目和范围，负重程度及前后肢协调性，前、后爪和尾部的活动情况。BBB评分观察期为4min，动物应尽量保持在活动范围的中心区域活动。
1.3 评价方法 首先进行改良Tarlov或BBB评分，两者可同时进行。上述评分结束30min后，再进行斜板试验。观察者为非本组实验人员，且对评分标准十分熟悉。因大鼠昼夜活动差别较大，评分均于8∶00pm进行。评价前所有动物应检查膀胱是否充盈，以免因膀胱充盈而影响活动。
1.4 统计学处理 实验数据以均数±标准差(±s)表示，采用SPSS12.0软件进行t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 大体观察 40只大鼠中SCI组1例术后6d因泌尿系感染死亡，CON组1例术后3d因硬膜外血肿死亡，其余全部存活，死亡的大鼠后续补上。SCI后大鼠均表现为截瘫，后肢及尾部无活动，对针刺亦无反应，排尿障碍，排便未见明显障碍。伤后4d开始出现对针刺的回缩反应；2周开始出现后肢运动；4周可见明显后肢活动；6周后肢出现协调活动，排尿功能部分恢复，但仍有膀胱残余尿。
2.2 不同评分标准的比较
2.2.1 斜板试验 正常组大鼠临界角度大约在60°左右；SCI组的大鼠1周时临界角度急剧减小，随着时间延长，逐渐有所恢复,第3周时大约在45°左右；SCI组与CON组相比临界角度在1-6周时，均有所减小(P<0.05)，尤以第1周时减少更甚(P<0.01，图1)。
图1 大鼠斜板实验评分结果(略)
Fig.1 Score result of Inclined plane method in rat
△P<0.05, △△P<0.01 vs. control group
2.2.2 改良Tarlov评分 正常组大鼠改良Tarlov评分为5分。SCI组与CON组改良Tarlov评分比较，第1、2、3、4周时，分值间的差别非常明显(P<0.01)；第6周时，两组评分均在4.5分左右，未见变化(P>0.05)，与前4周比较区分跨度大(图2)。
图2 大鼠改良的Tarlov评分实验结果(略)
Fig.2 Score result of Tarlov grading in rat
△△P<0.01 vs. control group
2.2.3 BBB评分 正常组大鼠的BBB评分为21分。在整个6周的恢复期内SCI组与CON组BBB评分比较，各时间点的区分程度非常明显(P<0.01，图3)。
图3 大鼠BBB评分实验评分结果(略)
Fig.3 Score result of BBB grading system in rat
△△P<0.01 vs. control group
3 讨论
对于脊髓损伤及其修复的实验研究来说，脊髓功能的正确评价是一项重要的内容，它直接影响着对实验结果的分析。目前有关脊髓修复及其功能的评价方法包括后肢运动功能、脊髓电生理、荧光示踪技术及组织学和免疫组织化学观察等方法。这些方法中尤其以后肢运动功能评分最为常用,也最为方便客观。
Fehlings等[5]在斜板法中采用的橡胶垫厚度为0.6cm。我们采用的橡胶垫厚度为2mm ,更有利于观测动物。但测定值较以往文献略高。Fehlings认为斜板法的优点主要有：①设备简单，费用低；②检测方法简单迅速，无创伤性，重复性好；③与SCI程度相关性高。斜板法简单可靠，应作为SCI常规观察指标。从实验结果来看，SCI 1周后(P<0.05)神经功能恢复进入较缓慢期后，评分结果趋于平缓。该评分法对于揭示大鼠神经功能的细微功能有不足之处，如爪的位置、尾的下垂或上翘等，而这些功能对于大鼠的整体功能具有重要作用。
Tarlov 等于1954 年介绍了一种运动功能评定方法，其基本内容为关节活动度,能否行走、跑步等。这一方法为大多数文献所采用,对灵长类动物较可靠,但对鼠、兔等低等哺乳动物,符合率较低，所以近年出现了许多改良的Tarlov 法，如Gale等[6]于1995年提出的标准,就是以大鼠为观察对象。改良Tarlov法虽然较为简单，但各组评分呈跳跃性分布(6周，P>0.05)，对于SCI大鼠的损伤程度的差异性难以体现，对于神经功能恢复的过程揭示不足。该方法仅能作为SCI大鼠损伤程度的初步筛选。
Basso等[7]认为BBB评分有以下几个特点：①专门用于评价大鼠胸髓损伤后后肢功能恢复情况；②记分不是以往累积求和的方法，而是每一个分数都有一个独立的标准；③评分还包括许多动物行为评定细节和特征说明；④评分的渐进性排列，体现了SCI恢复的全过程。宋焕瑾等[8]认为采用斜板试验法和BBB评分法结合应用,弥补了单一评定方法的不足，有效地提高了评分的准确性及敏感性。行为学研究表明，BBB评分较客观，不熟练的观察者其评分差异在2分以内，有经验者差异在1分以内；6.5-15分范围内各组观察人员一致性最高。该法无需特殊设备，易于推广，但其标准较复杂，观察人员应进行一定的训练，以尽量减少主观因素的影响。从实验结果来看，BBB评分几乎包括了SCI后大鼠后肢恢复过程中所有行为变化，且与脊髓损伤的程度高度相符。BBB评分在SCI后不同时间点均有明显变化(1-6周，P<0.01)，体现了恢复过程的细节。BBB评分为9分时，大鼠可以足背负重拖动身体，完成主动觅食的动作，这对于SCI大鼠的存活具有重要意义。通过本实验，我们建议今后可将BBB评分，作为评价大鼠SCI后神经功能恢复的标准评分方案。
参考文献：
[1]Allen AR, MacPhail RC.Surgery of experimental lesion of spinal cord equivalent to crush injury of fractured is location of spinal column [J]. Pharmacol Biochem Behav, 1991, 57(7):878880.
[2]Rivlin AS, Tator CH. Objective clinical assessment of motor function after experimental spinal cord injury in rat [J]. J Neurosurg, 1977, 47(2):577581.
[3]Cheng H, Cao Yihai, Olson L. Spinal cord repair in adult paralegic rats: partial restoration of hind limb function [J]. Science, 1996, 273(7):510513.
[4]Basso DM, Beattie MS, Bresnahan JC. A sensitive and reliable locomtor rating scale for open field testing in rats [J]. J Neurotrauma, 1995, 12(1):112.
[5]Fehlings MG, Tator CH. The relationship among the severity of spinal cord injury, residual neurological function, axon counts, and counts of retrogradely labeled neurons after experimental spinal cord injury [J]. Exp Neurol, 1995, 134(5):220228.
[6]Gale K, Kerasidis H, Wrathall JR. Spinal cord contusion in the rat: behavioral analysis of functional neurologic impairment [J]. Exp Neurol,1985, 132(2):123134.
[7]Basso DM, Beattie MS, Bresnahan JC. Graded histological and locomotor outcomes after spinal cord contusion using the NYU weightdrop device versus transaction [J]. Exp Neurol, 1996, 139(6):244256.
[8]宋焕瑾,刘淼,雷文黎,等. 银杏叶提取物对大鼠脊髓损伤下肢运动功能的影响 [J]. 西安交通大学学报(医学版), 2005,26(2):166168.
(编辑 卓选鹏)
(西安交通大学医学院第一附属医院骨科，陕西西安 710061；咸阳市第二人民医院骨科，陕西咸阳 712000)
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