不同SCI大鼠模型的比較研究及護(hù)理

惠 敏，朱曉偉，曹曉東，韓 帥*

（1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110；3.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院 新藥安全評(píng)價(jià)研究中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110）

建立SCI動(dòng)物模型可以為研究SCI的病理生理機(jī)制及確定藥物治療效果等實(shí)驗(yàn)提供研究基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇中，常用大鼠作為SCI的造模動(dòng)物[1]。不同方法構(gòu)建SCI模型的試驗(yàn)范圍不同，需要進(jìn)行對(duì)比選擇。對(duì)SCI模型大鼠采取盡早、合理的護(hù)理會(huì)大大提高受損個(gè)體的生存率，為實(shí)驗(yàn)提供高質(zhì)量模型樣本。

1 常見(jiàn)SCI模型比較

1.1 挫傷型SCI模型

1.1.1 重物墜擊法。Allen提出用重物墜擊法制作SCI模型，是一種與人類(lèi)脊椎損傷性質(zhì)最為接近的方法。通過(guò)一定質(zhì)量的重物從一定高度作自由落體運(yùn)動(dòng)墜擊脊髓，可以根據(jù)重物的質(zhì)量和墜落高度制作不同程度的SCI模型[1]，但是會(huì)因?yàn)閴嫇魰r(shí)脊柱與脊髓的偏移導(dǎo)致?lián)p傷程度有較大差異，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)重復(fù)性較差。而且重物未及時(shí)去除，會(huì)壓迫脊髓造成二次傷害，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。GRUNER、John A等[1]研發(fā)的MASCIS打擊器也被稱(chēng)為NYU打擊器，可以精確控制墜擊的速度、高度和時(shí)間，可以作為標(biāo)準(zhǔn)化SCI模型制作儀，但是其存在重物反彈效應(yīng)，容易造成損傷程度的差異。田峰等研制了Impactor M－Ⅲ脊髓撞擊器，在第7天和第14天BBB運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分中，Impactor M－Ⅲ脊髓撞擊器組明顯高于Allen撞擊器組[3]。

1.1.2 IH打擊器打擊法。2003年，ScheffI等用力控沖擊頭代替重物自由落體避免造成傷害，通過(guò)計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)控制SCI程度，造模準(zhǔn)確性和重復(fù)性良好。University of New Jersey公司改良的PSI-IH脊髓打擊器，通過(guò)不銹鋼尖頭快速擊打暴露的脊髓后迅速上抬尖頭，可精確獲得打擊時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及準(zhǔn)確判斷脊髓移位和損傷程度。陳月娟等[4]使用PSI-IH 脊髓打擊器制作SCI大鼠模型，判定輕度SCI的力為80 kdyn，中度 SCI的力為 120 kdyn，重度 SCI的力為 160 kdyn。相比NYU打擊器，PSI-IH 脊髓打擊器能夠避免脊髓壓迫造成的二次傷害，但是其只能模擬撞擊時(shí)的初次傷害，不存在擠壓過(guò)程，不能完全體現(xiàn)臨床SCI的病理變化。

1.1.3 氣槍沖擊器法。Wieslaw Marcol等[5]提出，通過(guò)使用一股可以精確調(diào)整和控制的壓縮空氣對(duì)脊髓產(chǎn)生損傷。用牙鉆在大鼠椎弓上鉆一個(gè)直徑2 mm的小孔，將注入器尖端靠近鉆孔口，然后通過(guò)微操作器調(diào)整，使其與硬腦膜接觸，但是不對(duì)硬腦膜施加任何壓力。設(shè)置沖擊參數(shù)，發(fā)射沖擊，造成損傷。氣槍沖擊法不需要切除椎板，可以避免腦膜損傷所致的出血，亦可避免腦脊液的流失，是一種可復(fù)制、分級(jí)和非椎板切除的新型SCI造模方法。

1.2 壓迫性SCI模型

1.2.1 鉗夾法。徐偉龍等[6]去除預(yù)期損傷脊柱水平部位的椎板，夾閉動(dòng)脈瘤鉗使脊髓造成急性損傷，保持動(dòng)脈瘤鉗夾閉狀態(tài)約1 min，造成脊髓慢性壓迫傷害。造模1周后BBB運(yùn)動(dòng)評(píng)分中，30 g夾閉力夾閉60 s的實(shí)驗(yàn)組評(píng)分明顯高于其他組，可以將30 g、60 s作為創(chuàng)建急性鉗夾型SCI動(dòng)物模型的造模方式。

1.2.2 球囊擠壓法。Wook-Hun Chung等[7]報(bào)道，用脊髓針在透視鏡引導(dǎo)下經(jīng)腰骶關(guān)節(jié)穿入硬膜外腔，將球囊導(dǎo)管通過(guò)脊髓針插入硬膜外腔，導(dǎo)管尖端放置在預(yù)計(jì)損傷位置和2個(gè)注射器連接在一個(gè)三閥轉(zhuǎn)換器上，一個(gè)用來(lái)注射液體，另一個(gè)注射氣體，將液體推入小球至所需體積（20μL或50μL）維持10 min。該方法無(wú)需切除椎板，但球囊壓縮通常缺乏SCI的急性成分，所以只能模擬脊髓慢性壓迫過(guò)程。

1.2.3 脊髓捆扎法。Costa報(bào)道[8]，用一根彎曲的手術(shù)針穿入大鼠一側(cè)椎間孔，穿過(guò)脊髓前線，然后將針從對(duì)側(cè)椎間孔穿出，使縫線纏繞在脊髓上，形成一個(gè)完整的手術(shù)綁帶，將脊髓壓在后方黃韌帶上。捆扎線兩端中的一端附著在大鼠脊髓捆扎機(jī)械裝置，另一端通過(guò)固定滑輪連接到一個(gè)懸掛物體。物體在重力的作用下運(yùn)動(dòng)，對(duì)捆扎線產(chǎn)生拉力，進(jìn)而對(duì)脊髓產(chǎn)生壓迫。通過(guò)改變懸掛物的重力制作不同損傷程度的SCI大鼠模型。該方法無(wú)需切除椎板，創(chuàng)傷小、出血少、感染風(fēng)險(xiǎn)較小。造成輕度損傷的力為2 N，造成中度損傷的力為22 N，造成重度損傷的力為42 N。

1.3 橫斷型SCI模型

1.3.1 脊髓全橫斷法。脊髓全橫斷法是將脊髓預(yù)期損傷平面用刀片或眼科剪完全橫斷。脊髓全橫斷模型重復(fù)性好，損傷程度恒定，功能障礙確定，但是術(shù)后大鼠并發(fā)癥多，感染率和死亡率較高，需要良好的術(shù)后護(hù)理。

1.3.2 脊髓半橫斷法。脊髓半橫斷法是指橫斷部分預(yù)期損傷脊髓平面，另一部分保持完好。相比脊髓全橫斷，半橫斷法保留了對(duì)側(cè)脊髓的功能，術(shù)后大鼠恢復(fù)較快，死亡率小，可形成自身對(duì)照。但是因其半橫斷的程度與SCI程度有關(guān)，需要對(duì)手術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。脊髓橫斷法近年來(lái)多用于為臨床提供新型高質(zhì)量的治療方法。

1.4 缺血再灌注SCI模型

Martin Marsala等[9]報(bào)道，可從大鼠尾動(dòng)脈插入導(dǎo)管，使導(dǎo)管置于胸主動(dòng)脈，導(dǎo)管尖端達(dá)到左鎖骨下動(dòng)脈水平，向?qū)Ч軆?nèi)充氣0.25 mL維持一定時(shí)間。脊髓缺血再灌注模型的重復(fù)性較好，但是因其夾閉動(dòng)脈可使其他器官同時(shí)受累缺血而造成損傷。該方法可用來(lái)研究某些RNA在損傷后的病理改變以及為尋找有效治療藥物提供基礎(chǔ)。

1.5 牽張型SCI模型

Dabney等報(bào)道，該模型是通過(guò)暴露大鼠三節(jié)脊椎的棘突和橫突，以中間脊椎為中心，安裝改良型Harrington牽張裝置，牽張鉤上下兩端分別抵于前后兩脊椎骨板，計(jì)算機(jī)控制牽拉長(zhǎng)度與時(shí)間，制造不同損傷程度的模型。但是該模型存在計(jì)算機(jī)設(shè)定的牽拉長(zhǎng)度數(shù)據(jù)與脊髓實(shí)際牽拉長(zhǎng)度有差異，可對(duì)實(shí)驗(yàn)造成誤差。該模型可以用來(lái)研究牽張損傷中相關(guān)物質(zhì)的含量變化以及藥物對(duì)該損傷的預(yù)防與治療。

1.6 脫位型SCI模型

Fiford報(bào)道[11]，在大鼠暴露脊椎的條件下，使用計(jì)算機(jī)控制損傷的位移和速度，將目標(biāo)椎骨進(jìn)行側(cè)移，持續(xù)一定時(shí)間后復(fù)位，形成一種骨折型脊髓脫位的損傷。該模型一般用于頸椎錯(cuò)位導(dǎo)致的SCI，可為該類(lèi)型損傷病理變化和繼發(fā)損傷以及治療方法的研究提供基礎(chǔ)。

1.7 光化學(xué)誘導(dǎo)SCI模型

Watson等[12]預(yù)先給大鼠注射玫瑰紅，然后在分離椎板的基礎(chǔ)上用560 nm冷光照射暴露的脊髓，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，損傷脊髓血管內(nèi)皮細(xì)胞，形成血栓閉塞血管而造成缺血性損傷。Von Euler等[13]提出，改用氬燈作為光源可避免切除椎板，可以大大簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟并減少大鼠受到的損害。但是氬燈屬于高離子光源，對(duì)脊髓周?chē)M織有一定的損害，在實(shí)驗(yàn)中要及時(shí)給光照部分降溫。該模型與臨床SCI有一定出入，更適合研究創(chuàng)傷后的二次創(chuàng)傷。

2 SCI造模評(píng)價(jià)

2.1 組織形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)

通過(guò)組織HE染色和免疫組化染色等方法，在顯微鏡下觀察脊髓、神經(jīng)和創(chuàng)面等組織的形態(tài)改變。近年來(lái)，運(yùn)用免疫熒光法、免疫酶法、免疫鐵蛋白法、免疫金法及放射免疫自顯影法等，使得組織形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)具有更高的特異性、敏感性和定位準(zhǔn)確性。

2.2 運(yùn)動(dòng)功能學(xué)評(píng)價(jià)

2.2.1 BBB評(píng)分。BBB評(píng)分是實(shí)驗(yàn)中最常用的運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分準(zhǔn)則，可以為大鼠后肢各關(guān)節(jié)的活動(dòng)情況、后肢步態(tài)及協(xié)調(diào)功能，以及運(yùn)動(dòng)中爪的精細(xì)動(dòng)作完整評(píng)分。該方法操作簡(jiǎn)便，無(wú)需其他設(shè)備，但是該方法主觀性較強(qiáng)，需要對(duì)評(píng)分人員進(jìn)行培訓(xùn)。

2.2.2 斜板實(shí)驗(yàn)。將大鼠以身體長(zhǎng)軸與斜板縱軸呈垂直位放置于斜面上，逐漸增加斜板傾斜角度，以大鼠能在斜板上停留5 s的最大角度為其最大功能值。該方法重復(fù)性好，而且具有一定的客觀性，但是因大鼠保持平衡與爪的位置和尾的擺放不同有關(guān)，不能客觀體現(xiàn)神經(jīng)恢復(fù)的細(xì)微變化。

2.3 神經(jīng)電生理評(píng)價(jià)

神經(jīng)電生理評(píng)價(jià)可以準(zhǔn)確高效地發(fā)現(xiàn)脊髓缺血情況，通過(guò)測(cè)量檢測(cè)體感誘發(fā)電位（SEP）和運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位（MEP）的波動(dòng)情況，對(duì)大鼠SCI和愈合進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)方法常與BBB評(píng)分聯(lián)用，具有更高的評(píng)價(jià)價(jià)值。但是該方法受實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和麻醉藥等因素影響，會(huì)對(duì)電信號(hào)產(chǎn)生干擾。

3 SCI造模后期護(hù)理

3.1 基礎(chǔ)護(hù)理

3.1.1 大鼠的飼養(yǎng)環(huán)境及基本需要。大鼠的生存環(huán)境及飼養(yǎng)設(shè)施要符合GB14925-2010標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物微生物學(xué)等級(jí)要符合GB 14922.2-2011標(biāo)準(zhǔn)，飲用水要符合GB-5749標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.2 加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)供給。保持基本營(yíng)養(yǎng)供給，適量添加蛋白質(zhì)，如牛奶和雞蛋等。應(yīng)當(dāng)特別注意脂肪酸的供給，亞油酸在飼料中的比例應(yīng)大于0.3%。大鼠對(duì)維生素A較為敏感，應(yīng)當(dāng)注意補(bǔ)充維生素A。

3.2 輔助排尿

脊髓受損會(huì)導(dǎo)致大鼠膀胱排尿障礙而造成尿潴留，所以必須人工輔助排尿。每天早晚各1次，觀察大鼠尿液是否正常及有無(wú)血液、膿液等?？捎檬职醋“螂椎子缮系较戮従彴磯?，將尿液逼出。為了避免膀胱破裂，操作必須輕緩。對(duì)于按壓膀胱無(wú)法使尿液排出者，可用溫水刺激膀胱區(qū)和外生殖器官輔助尿液排出。對(duì)于尿液無(wú)法逼出或尿道堵塞者可用10 mL注射器進(jìn)行膀胱穿刺術(shù)抽出潴留尿液。

3.3 輔助運(yùn)動(dòng)

宋碧英等[14]指出，大鼠的輔助運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和肌肉按摩應(yīng)在脊髓受損后立即以每只每天2次、每次10 min的頻率進(jìn)行。輔助運(yùn)動(dòng)包括髖關(guān)節(jié)的屈伸、展收、旋內(nèi)旋外運(yùn)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)，踝關(guān)節(jié)的背屈伸和跖屈運(yùn)動(dòng)等。肌肉按摩應(yīng)包括大腿、小腿、足部的各個(gè)肌肉群，以促進(jìn)大鼠受損神經(jīng)恢復(fù)和運(yùn)動(dòng)功能重建。

3.4 防止后肢水腫措施

付子豪等[16]報(bào)道，改良尾部懸吊模型可以起到避免后肢水腫和關(guān)節(jié)變形的作用。用聚乙烯發(fā)泡棉網(wǎng)彈性好、材質(zhì)柔軟且表面阻力較大，用聚乙烯發(fā)泡棉網(wǎng)套包繞鼠尾形成尾套，再用紗布尾套包裹固定鼠尾，可有效減少常規(guī)吊尾模型所致的鼠尾壞死和尾套脫落。

3.5 傷口護(hù)理

徐翠獻(xiàn)等研究表明，紅外線照射可以有效促進(jìn)傷口愈合，降低感染率，并有良好的鎮(zhèn)痛效果。為了避免感染,可在術(shù)后1 d腹腔注射青霉素鈉20萬(wàn)國(guó)際單位，注射頻率為1次/d，連續(xù)注射3 d。

3.6 防止壓瘡

人為更換大鼠體位和姿勢(shì)，防止大鼠長(zhǎng)期壓迫身體一側(cè)，并為大鼠清潔被尿液浸濕的皮膚，使其皮毛保持干燥，可以有效防止壓瘡。

本文總結(jié)了7類(lèi)不同SCI模型大鼠的制備方法及應(yīng)用范圍，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合比較。同時(shí)對(duì)造模后的護(hù)理進(jìn)行概括，總結(jié)了6種方法，包括一般護(hù)理、輔助排尿、輔助運(yùn)動(dòng)、尾部懸吊防后肢水腫、傷口護(hù)理和防止壓瘡。通過(guò)這6種方法可以有效降低SCI大鼠模型的死亡率，提高SCI大鼠造模的成功率。