不同SCI大鼠模型的比較研究及護理

惠 敏，朱曉偉，曹曉東，韓 帥*

（1.內蒙古醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院，內蒙古 呼和浩特 010110；2.內蒙古醫(yī)科大學實驗動物中心，內蒙古 呼和浩特 010110；3.內蒙古醫(yī)科大學藥學院 新藥安全評價研究中心，內蒙古 呼和浩特 010110）

建立SCI動物模型可以為研究SCI的病理生理機制及確定藥物治療效果等實驗提供研究基礎。在實驗動物的選擇中，常用大鼠作為SCI的造模動物[1]。不同方法構建SCI模型的試驗范圍不同，需要進行對比選擇。對SCI模型大鼠采取盡早、合理的護理會大大提高受損個體的生存率，為實驗提供高質量模型樣本。

1 常見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，是一種與人類脊椎損傷性質最為接近的方法。通過一定質量的重物從一定高度作自由落體運動墜擊脊髓，可以根據(jù)重物的質量和墜落高度制作不同程度的SCI模型[1]，但是會因為墜擊時脊柱與脊髓的偏移導致?lián)p傷程度有較大差異，導致實驗重復性較差。而且重物未及時去除，會壓迫脊髓造成二次傷害，影響實驗的準確性。GRUNER、John A等[1]研發(fā)的MASCIS打擊器也被稱為NYU打擊器，可以精確控制墜擊的速度、高度和時間，可以作為標準化SCI模型制作儀，但是其存在重物反彈效應，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運動功能評分中，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，通過計算機精準控制SCI程度，造模準確性和重復性良好。University of New Jersey公司改良的PSI-IH脊髓打擊器，通過不銹鋼尖頭快速擊打暴露的脊髓后迅速上抬尖頭，可精確獲得打擊時的各項數(shù)據(jù)及準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的初次傷害，不存在擠壓過程，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，通過使用一股可以精確調整和控制的壓縮空氣對脊髓產生損傷。用牙鉆在大鼠椎弓上鉆一個直徑2 mm的小孔，將注入器尖端靠近鉆孔口，然后通過微操作器調整，使其與硬腦膜接觸，但是不對硬腦膜施加任何壓力。設置沖擊參數(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，是一種可復制、分級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]去除預期損傷脊柱水平部位的椎板，夾閉動脈瘤鉗使脊髓造成急性損傷，保持動脈瘤鉗夾閉狀態(tài)約1 min，造成脊髓慢性壓迫傷害。造模1周后BBB運動評分中，30 g夾閉力夾閉60 s的實驗組評分明顯高于其他組，可以將30 g、60 s作為創(chuàng)建急性鉗夾型SCI動物模型的造模方式。

1.2.2 球囊擠壓法。Wook-Hun Chung等[7]報道，用脊髓針在透視鏡引導下經腰骶關節(jié)穿入硬膜外腔，將球囊導管通過脊髓針插入硬膜外腔，導管尖端放置在預計損傷位置和2個注射器連接在一個三閥轉換器上，一個用來注射液體，另一個注射氣體，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程。

1.2.3 脊髓捆扎法。Costa報道[8]，用一根彎曲的手術針穿入大鼠一側椎間孔，穿過脊髓前線，然后將針從對側椎間孔穿出，使縫線纏繞在脊髓上，形成一個完整的手術綁帶，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械裝置，另一端通過固定滑輪連接到一個懸掛物體。物體在重力的作用下運動，對捆扎線產生拉力，進而對脊髓產生壓迫。通過改變懸掛物的重力制作不同損傷程度的SCI大鼠模型。該方法無需切除椎板，創(chuàng)傷小、出血少、感染風險較小。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性好，損傷程度恒定，功能障礙確定，但是術后大鼠并發(fā)癥多，感染率和死亡率較高，需要良好的術后護理。

1.3.2 脊髓半橫斷法。脊髓半橫斷法是指橫斷部分預期損傷脊髓平面，另一部分保持完好。相比脊髓全橫斷，半橫斷法保留了對側脊髓的功能，術后大鼠恢復較快，死亡率小，可形成自身對照。但是因其半橫斷的程度與SCI程度有關，需要對手術進行標準化。脊髓橫斷法近年來多用于為臨床提供新型高質量的治療方法。

1.4 缺血再灌注SCI模型

Martin Marsala等[9]報道，可從大鼠尾動脈插入導管，使導管置于胸主動脈，導管尖端達到左鎖骨下動脈水平，向導管內充氣0.25 mL維持一定時間。脊髓缺血再灌注模型的重復性較好，但是因其夾閉動脈可使其他器官同時受累缺血而造成損傷。該方法可用來研究某些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。

1.5 牽張型SCI模型

Dabney等報道，該模型是通過暴露大鼠三節(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，計算機控制牽拉長度與時間，制造不同損傷程度的模型。但是該模型存在計算機設定的牽拉長度數(shù)據(jù)與脊髓實際牽拉長度有差異，可對實驗造成誤差。該模型可以用來研究牽張損傷中相關物質的含量變化以及藥物對該損傷的預防與治療。

1.6 脫位型SCI模型

Fiford報道[11]，在大鼠暴露脊椎的條件下，使用計算機控制損傷的位移和速度，將目標椎骨進行側移，持續(xù)一定時間后復位，形成一種骨折型脊髓脫位的損傷。該模型一般用于頸椎錯位導致的SCI，可為該類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。

1.7 光化學誘導SCI模型

Watson等[12]預先給大鼠注射玫瑰紅，然后在分離椎板的基礎上用560 nm冷光照射暴露的脊髓，發(fā)生光化學反應，損傷脊髓血管內皮細胞，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，可以大大簡化實驗步驟并減少大鼠受到的損害。但是氬燈屬于高離子光源，對脊髓周圍組織有一定的損害，在實驗中要及時給光照部分降溫。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造模評價

2.1 組織形態(tài)學評價

通過組織HE染色和免疫組化染色等方法，在顯微鏡下觀察脊髓、神經和創(chuàng)面等組織的形態(tài)改變。近年來，運用免疫熒光法、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)學評價具有更高的特異性、敏感性和定位準確性。

2.2 運動功能學評價

2.2.1 BBB評分。BBB評分是實驗中最常用的運動功能評分準則，可以為大鼠后肢各關節(jié)的活動情況、后肢步態(tài)及協(xié)調功能，以及運動中爪的精細動作完整評分。該方法操作簡便，無需其他設備，但是該方法主觀性較強，需要對評分人員進行培訓。

2.2.2 斜板實驗。將大鼠以身體長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，不能客觀體現(xiàn)神經恢復的細微變化。

2.3 神經電生理評價

神經電生理評價可以準確高效地發(fā)現(xiàn)脊髓缺血情況，通過測量檢測體感誘發(fā)電位（SEP）和運動誘發(fā)電位（MEP）的波動情況，對大鼠SCI和愈合進行定量評價。該評價方法常與BBB評分聯(lián)用，具有更高的評價價值。但是該方法受實驗室環(huán)境和麻醉藥等因素影響，會對電信號產生干擾。

3 SCI造模后期護理

3.1 基礎護理

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)設施要符合GB14925-2010標準，實驗動物微生物學等級要符合GB 14922.2-2011標準，飲用水要符合GB-5749標準。

3.1.2 加強營養(yǎng)供給。保持基本營養(yǎng)供給，適量添加蛋白質，如牛奶和雞蛋等。應當特別注意脂肪酸的供給，亞油酸在飼料中的比例應大于0.3%。大鼠對維生素A較為敏感，應當注意補充維生素A。

3.2 輔助排尿

脊髓受損會導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血液、膿液等。可用手按住膀胱底由上到下緩緩按壓，將尿液逼出。為了避免膀胱破裂，操作必須輕緩。對于按壓膀胱無法使尿液排出者，可用溫水刺激膀胱區(qū)和外生殖器官輔助尿液排出。對于尿液無法逼出或尿道堵塞者可用10 mL注射器進行膀胱穿刺術抽出潴留尿液。

3.3 輔助運動

宋碧英等[14]指出，大鼠的輔助運動訓練和肌肉按摩應在脊髓受損后立即以每只每天2次、每次10 min的頻率進行。輔助運動包括髖關節(jié)的屈伸、展收、旋內旋外運動，膝關節(jié)的屈伸運動，踝關節(jié)的背屈伸和跖屈運動等。肌肉按摩應包括大腿、小腿、足部的各個肌肉群，以促進大鼠受損神經恢復和運動功能重建。

3.4 防止后肢水腫措施

付子豪等[16]報道，改良尾部懸吊模型可以起到避免后肢水腫和關節(jié)變形的作用。用聚乙烯發(fā)泡棉網(wǎng)彈性好、材質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 傷口護理

徐翠獻等研究表明，紅外線照射可以有效促進傷口愈合，降低感染率，并有良好的鎮(zhèn)痛效果。為了避免感染,可在術后1 d腹腔注射青霉素鈉20萬國際單位，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，防止大鼠長期壓迫身體一側，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。

本文總結了7類不同SCI模型大鼠的制備方法及應用范圍，并對其優(yōu)缺點進行綜合比較。同時對造模后的護理進行概括，總結了6種方法，包括一般護理、輔助排尿、輔助運動、尾部懸吊防后肢水腫、傷口護理和防止壓瘡。通過這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。