慢性脊髓损伤动物模型

慢性脊髓损伤动物模型

慢性压迫性脊髓损伤在临床上十分常见，脊髓型颈椎病(CSM)、后纵韧带骨化(OPLL)和颈、胸椎管狭窄等均可引起。其病理机制十分复杂，至今尚不十分清楚。用于慢性压迫性脊髓损伤实验研究的动物有多种选择。猿、猴等灵长类动物的脊髓解剖接近人类，猪、犬、猫等四肢行走动物的脊髓与人类的相似，而兔、鼠等动物的脊髓再生能力较强，与人类脊髓功能相距较远。从观察截瘫肢体恢复功能的难易和可靠性来说，猿、猴可站立者好，猪、犬、猫等四肢站立行走者较易，而兔、大鼠等四肢爬行和跳行动物则观察较难，且准确性不如高等动物。但初期试验多选择兔、鼠等低等动物。相比之下，大鼠的来源相对较为充足，成本较低，容易喂养和护理，但是大鼠脊髓较细，脊髓损伤实验的手术难度也更大。

1 不锈钢螺钉逐渐压迫

(1)复制方法  健康大鼠，雌雄不拘，体重为180～220g。经腹腔注射水合氯醛麻醉(按350～400mg/kg体重的剂量)或戊丨巴丨比丨妥丨钠(按50～60mg/kg体重的剂量)麻醉后伏卧位固定。压迫装置为一个10mm×10mm的有机玻璃平板，中心有一直径为2mm的圆孔，四角各有一个直径为1mm的圆孔，中心圆孔内置一螺距为0.4mm，长为10mm，直径为2mm不锈钢螺钉。剪除动物背部毛发，手术区域皮肤消毒。取后正中切口，切除T9棘突和部分椎板，暴露硬膜，用显微外科血管钳修成直径约2.5mm圆孔。在棘间韧带和竖脊肌肌腱上穿线打结固定，然后将线穿入平板四周的小孔，打结固定压迫装置。初次不造成椎管侵占，缝合皮肤。以后每隔15～20d背部切开约5mm小口，显露螺钉，将螺钉旋进0.1～0.3mm，共3～5次。每次术后应连续3d肌肉注射庆大霉素，每只2万U/d。第90日做联合行为学记分(CBS)、电生理(SEP、MEP)检测，摄侧位X线片后处死行常规病理检查。

(2)模型特点  术后动物死亡率约10％。侧位X线片显示，实验动物椎管内螺丝形成12.3％～82.5％的侵占率。根据压迫程度的不同可分成3级：①轻度压迫，椎管侵占率<30％。②中度压迫，椎管侵占率为30％～60％。③重度压迫，椎管侵占率>60％。术后90d实验动物均发生后肢肌力减退、行走缓慢、步态异常等不同程度的运动功能障碍，其中重度压迫组的动物后肢可全瘫。术后实验组的 SEP、MEP潜伏期和对照组相比无显著性差异，至术后90d左右试验组的SEP和MEP的潜伏期明显延长。实验组动物的CBS和SEP、CBS和MEP呈显著正相关。

HE染色光镜下观察显示，轻度压迫动物直接受压区白质表现为不规则的片状脱髓鞘，主要位于与灰质相邻的侧索和后索深层区域。灰质内有少量小胶质细胞和星形胶质细胞增生，神经元数量减少，大量神经元肿胀，可见尼氏小体丧失，卫星现象；中度压迫动物其灰质界限模糊，白质内有显著脱髓鞘，且前索亦很显著。胶质细胞增生，并可见虫蛀样空洞；重度压迫动物可见应力性裂隙，灰质内前角神经元普遍肿胀，卫星现象、噬神经元现象非常明显。部分切片内坏死区代之以束状瘢痕，受压处萎缩组织结构不清。

(3)比较医学  此慢性脊髓损伤实验动物模型克服了以往实验动物模型重复性差、不能良好分级、不能良好模拟自然病理过程的缺点。且具有以下特点：①适用于电生理和单克隆抗体、原位杂交反应、转基因、基因失效等基因工程和分子生物学研究，且价格经济。②在T9处形成压迫对伤鼠的呼吸功能、排便功能影响不大，适于长期饲养作慢性活体观察。③后路安装有机玻璃平板固定的不锈钢螺钉压迫装置，以缝线打结法固定，组织排异小，操作简单，损伤小，成功率高。④分级明显，CBS发现依据椎管侵占率进行损伤分级的动物运动功能呈显著性差异，电生理检查不同程度的损伤与CBS呈相关关系。病理标本也呈现典型的轻、中、重度慢性脊髓损伤表现。

本实验动物模型能准确分级，重复性好，较好地模拟了自然病程，是一种较为理想的慢性压迫性脊髓损伤实验动物模型。

2 其他压迫方法

1.气囊压迫法  用一个小气囊连接聚乙烯导管，置于硬膜外椎板下，在术后24h动物恢复正常后，向气囊中充气对脊髓造成压迫伤，其损伤程度主要取决于压力的大小和压迫的时间长短。还可采用向囊内注入泛影葡胺使胶囊膨胀压迫脊髓，0.1～0.3ml压迫6h，0.4ml压迫3h及5h。 Takahashi等将一个塑料球置于狗的Sl椎板下，塑料球连接一个ArIls-1000空气压力系统，在10mmHg(1.33kPa)的注射压力下缓慢地向球内注射一种称为“konnvaku”的物质，对脊髓形成压迫。这一模型的优点为可对不同脊髓节段压迫致伤，持续时间可控，重复性好，方法简便。但其缺点为气球膨胀时球内压力并非呈直线样改变。通过对气球材料的改进，造成脊髓受压的变化曲线或许可以近似于直线样改变。

2.可膨胀材料压迫  Ehud等将一直径0.25mm的甲基纤维素－聚丙烯腈块状置入硬膜外(该块状物37.5℃下在普通生理盐水中6d之内可膨胀为原来的11倍)，使其在硬膜外膨胀时对脊髓产生直接压迫。1997年Cornefjord等利用成分为酪蛋白衍生物的一种坚硬的塑料材料做成 Ameroid压缩器，压缩器吸收水分后能够缓慢膨胀。将猪的马尾骶神经根放入Ameroid压缩器中央，观察其受到慢性压迫后的病理变化。此种压缩器外层有一坚硬的金属外壳，使其只能向内心膨胀。将压缩器附加37℃的盐水试管，压缩器的内径每天用双目显微镜测量，持续40d。该动物模型的优点为操作比较简单，手术成功率高，前后路皆有压迫，符合临床患者的病变特征。缺点为材料膨胀速度不易控制，与慢性脊髓压迫的产生条件不一致，材料组织相容性不好。如果能找到一种合适的材料，有良好的组织相容性，可以人为控制其膨胀速度、膨胀方向，而且有足够长的膨胀时间，并且放置于椎管内合适的位置，将会是一种较理想的脊髓环状受压模型。