慢性脊髓損傷動物模型

慢性壓迫性脊髓損傷在臨床上十分常見，脊髓型頸椎病(CSM)、后縱韌帶骨化(OPLL)和頸、胸椎管狹窄等均可引起。其病理機(jī)制十分復(fù)雜，至今尚不十分清楚。用于慢性壓迫性脊髓損傷實(shí)驗(yàn)研究的動物有多種選擇。猿、猴等靈長類動物的脊髓解剖接近人類，豬、犬、貓等四肢行走動物的脊髓與人類的相似，而兔、鼠等動物的脊髓再生能力較強(qiáng)，與人類脊髓功能相距較遠(yuǎn)。從觀察截癱肢體恢復(fù)功能的難易和可靠性來說，猿、猴可站立者好，豬、犬、貓等四肢站立行走者較易，而兔、大鼠等四肢爬行和跳行動物則觀察較難，且準(zhǔn)確性不如高等動物。但初期試驗(yàn)多選擇兔、鼠等低等動物。相比之下，大鼠的來源相對較為充足，成本較低，容易喂養(yǎng)和護(hù)理，但是大鼠脊髓較細(xì)，脊髓損傷實(shí)驗(yàn)的手術(shù)難度也更大。

1 不銹鋼螺釘逐漸壓迫

(1)復(fù)制方法  健康大鼠，雌雄不拘，體重為180～220g。經(jīng)腹腔注射水合氯醛麻醉(按350～400mg/kg體重的劑量)或戊丨巴丨比丨妥丨鈉(按50～60mg/kg體重的劑量)麻醉后伏臥位固定。壓迫裝置為一個(gè)10mm×10mm的有機(jī)玻璃平板，中心有一直徑為2mm的圓孔，四角各有一個(gè)直徑為1mm的圓孔，中心圓孔內(nèi)置一螺距為0.4mm，長為10mm，直徑為2mm不銹鋼螺釘。剪除動物背部毛發(fā)，手術(shù)區(qū)域皮膚消毒。取后正中切口，切除T9棘突和部分椎板，暴露硬膜，用顯微外科血管鉗修成直徑約2.5mm圓孔。在棘間韌帶和豎脊肌肌腱上穿線打結(jié)固定，然后將線穿入平板四周的小孔，打結(jié)固定壓迫裝置。初次不造成椎管侵占，縫合皮膚。以后每隔15～20d背部切開約5mm小口，顯露螺釘，將螺釘旋進(jìn)0.1～0.3mm，共3～5次。每次術(shù)后應(yīng)連續(xù)3d肌肉注射慶大霉素，每只2萬U/d。第90日做聯(lián)合行為學(xué)記分(CBS)、電生理(SEP、MEP)檢測，攝側(cè)位X線片后處死行常規(guī)病理檢查。

(2)模型特點(diǎn)  術(shù)后動物死亡率約10％。側(cè)位X線片顯示，實(shí)驗(yàn)動物椎管內(nèi)螺絲形成12.3％～82.5％的侵占率。根據(jù)壓迫程度的不同可分成3級：①輕度壓迫，椎管侵占率<30％。②中度壓迫，椎管侵占率為30％～60％。③重度壓迫，椎管侵占率>60％。術(shù)后90d實(shí)驗(yàn)動物均發(fā)生后肢肌力減退、行走緩慢、步態(tài)異常等不同程度的運(yùn)動功能障礙，其中重度壓迫組的動物后肢可全癱。術(shù)后實(shí)驗(yàn)組的 SEP、MEP潛伏期和對照組相比無顯著性差異，至術(shù)后90d左右試驗(yàn)組的SEP和MEP的潛伏期明顯延長。實(shí)驗(yàn)組動物的CBS和SEP、CBS和MEP呈顯著正相關(guān)。

HE染色光鏡下觀察顯示，輕度壓迫動物直接受壓區(qū)白質(zhì)表現(xiàn)為不規(guī)則的片狀脫髓鞘，主要位于與灰質(zhì)相鄰的側(cè)索和后索深層區(qū)域。灰質(zhì)內(nèi)有少量小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，神經(jīng)元數(shù)量減少，大量神經(jīng)元腫脹，可見尼氏小體喪失，衛(wèi)星現(xiàn)象；中度壓迫動物其灰質(zhì)界限模糊，白質(zhì)內(nèi)有顯著脫髓鞘，且前索亦很顯著。膠質(zhì)細(xì)胞增生，并可見蟲蛀樣空洞；重度壓迫動物可見應(yīng)力性裂隙，灰質(zhì)內(nèi)前角神經(jīng)元普遍腫脹，衛(wèi)星現(xiàn)象、噬神經(jīng)元現(xiàn)象非常明顯。部分切片內(nèi)壞死區(qū)代之以束狀瘢痕，受壓處萎縮組織結(jié)構(gòu)不清。

(3)比較醫(yī)學(xué)  此慢性脊髓損傷實(shí)驗(yàn)動物模型克服了以往實(shí)驗(yàn)動物模型重復(fù)性差、不能良好分級、不能良好模擬自然病理過程的缺點(diǎn)。且具有以下特點(diǎn)：①適用于電生理和單克隆抗體、原位雜交反應(yīng)、轉(zhuǎn)基因、基因失效等基因工程和分子生物學(xué)研究，且價(jià)格經(jīng)濟(jì)。②在T9處形成壓迫對傷鼠的呼吸功能、排便功能影響不大，適于長期飼養(yǎng)作慢性活體觀察。③后路安裝有機(jī)玻璃平板固定的不銹鋼螺釘壓迫裝置，以縫線打結(jié)法固定，組織排異小，操作簡單，損傷小，成功率高。④分級明顯，CBS發(fā)現(xiàn)依據(jù)椎管侵占率進(jìn)行損傷分級的動物運(yùn)動功能呈顯著性差異，電生理檢查不同程度的損傷與CBS呈相關(guān)關(guān)系。病理標(biāo)本也呈現(xiàn)典型的輕、中、重度慢性脊髓損傷表現(xiàn)。

本實(shí)驗(yàn)動物模型能準(zhǔn)確分級，重復(fù)性好，較好地模擬了自然病程，是一種較為理想的慢性壓迫性脊髓損傷實(shí)驗(yàn)動物模型。

2 其他壓迫方法

1.氣囊壓迫法  用一個(gè)小氣囊連接聚乙烯導(dǎo)管，置于硬膜外椎板下，在術(shù)后24h動物恢復(fù)正常后，向氣囊中充氣對脊髓造成壓迫傷，其損傷程度主要取決于壓力的大小和壓迫的時(shí)間長短。還可采用向囊內(nèi)注入泛影葡胺使膠囊膨脹壓迫脊髓，0.1～0.3ml壓迫6h，0.4ml壓迫3h及5h。 Takahashi等將一個(gè)塑料球置于狗的Sl椎板下，塑料球連接一個(gè)ArIls-1000空氣壓力系統(tǒng)，在10mmHg(1.33kPa)的注射壓力下緩慢地向球內(nèi)注射一種稱為“konnvaku”的物質(zhì)，對脊髓形成壓迫。這一模型的優(yōu)點(diǎn)為可對不同脊髓節(jié)段壓迫致傷，持續(xù)時(shí)間可控，重復(fù)性好，方法簡便。但其缺點(diǎn)為氣球膨脹時(shí)球內(nèi)壓力并非呈直線樣改變。通過對氣球材料的改進(jìn)，造成脊髓受壓的變化曲線或許可以近似于直線樣改變。

2.可膨脹材料壓迫  Ehud等將一直徑0.25mm的甲基纖維素－聚丙烯腈塊狀置入硬膜外(該塊狀物37.5℃下在普通生理鹽水中6d之內(nèi)可膨脹為原來的11倍)，使其在硬膜外膨脹時(shí)對脊髓產(chǎn)生直接壓迫。1997年Cornefjord等利用成分為酪蛋白衍生物的一種堅(jiān)硬的塑料材料做成 Ameroid壓縮器，壓縮器吸收水分后能夠緩慢膨脹。將豬的馬尾骶神經(jīng)根放入Ameroid壓縮器中央，觀察其受到慢性壓迫后的病理變化。此種壓縮器外層有一堅(jiān)硬的金屬外殼，使其只能向內(nèi)心膨脹。將壓縮器附加37℃的鹽水試管，壓縮器的內(nèi)徑每天用雙目顯微鏡測量，持續(xù)40d。該動物模型的優(yōu)點(diǎn)為操作比較簡單，手術(shù)成功率高，前后路皆有壓迫，符合臨床患者的病變特征。缺點(diǎn)為材料膨脹速度不易控制，與慢性脊髓壓迫的產(chǎn)生條件不一致，材料組織相容性不好。如果能找到一種合適的材料，有良好的組織相容性，可以人為控制其膨脹速度、膨脹方向，而且有足夠長的膨脹時(shí)間，并且放置于椎管內(nèi)合適的位置，將會是一種較理想的脊髓環(huán)狀受壓模型。