正文 第十一章 常見骨傷科動物模型的複製及研究方法實例(四)(2 / 3)

實驗動物的選擇:選擇實驗動物既要考慮其生物學特性是否接近人類,也要兼顧其來源及價格狀況,目前,國內外應用於脊髓損傷研究的動物有靈長類、豬、犬、貓、雪貂、兔和大白鼠等。靈長類動物猩猩、猴是最理想的實驗動物,這類動物不僅體型大,在手術操作實感上也與人類極為相似,但因其價格昂貴,來源有限,故未被廣泛應用。現在脊髓損傷實驗最常選用的動物有大白鼠、兔、犬和貓。這些動物神經係統較發達,且價格便宜,容易獲得。對最近10年關於脊髓損傷的96個實驗研究進行統計分析表明:選用大白鼠的最多,有54項占56%,其餘依次為兔占20%,貓占12.5%,犬占11.5%。

脊髓損傷節段的選擇:實驗動物選定後,確定脊髓損傷節段是建立脊髓標準損傷模型的又一必要條件。目前,在多數報道的脊髓損傷動物模型中,損傷脊髓節段多為胸段脊髓,尤其選用大白鼠作為實驗對象的研究更具有這一傾向性。如Rivlin等(1979)選用T1節段,Noble和Gale(1985)咬除T8椎板顯露脊髓,耿軍顯露T3脊髓節段,而韓風嶽等采用T12節段。多數脊髓損傷模型選擇損傷胸段脊髓的原因是動物胸段脊髓處的椎板咬除較方便,且能避開頸髓呼吸中樞和骶髓的排便中樞以便於術後管理。但需要指出的是,脊髓損傷節段越高,損傷後動物的死亡率亦越高。因此選擇胸段脊髓損傷時,以T8~12為宜。

二、複製脊髓損傷模型的方法

(一)挫傷型脊髓挫傷模型

挫傷型脊髓挫傷模型是外來暴力突然作用於脊髓造成脊髓挫傷的模型,這種模型可分為兩大類即閉合性挫傷模型和開放性挫傷模型。

1.閉合性挫傷模型與人體脊髓損傷最接近的模型

是采用所謂的”閉合性挫傷模型“,即用一鈍器猛烈打擊脊柱,並不直接損傷脊髓組織。但後來的研究表明,此法造成的神經病學方麵的障礙通常是暫時的。到目前為止,由閉合性脊髓損傷造成的功能障礙尚難以確定是否能產生可重複及分級的脊髓損傷。不確定因素很多,可控製性及重複性差。

趙德山等用健康的5~6個月齡的體重1.55~2.88kg的雄性新西蘭兔,將兔俯臥於顱腦打擊器的鐵砧上,1.5cm×2cm矩形鐵柱固定於兔脊柱L1~2間,用1kg砝碼通過撞杆自25cm、50cm、100cm高處,以自由落體方式落下,致使兔脊髓呈現不同程度的鈍擊傷,致傷後兔呈現不同程度的跛行,致傷後的血清中鈣、銅含量迅速升高,而鋅、鎂的含量卻迅速降低,鐵的含量也有降低的趨勢,鋅/銅比值與致傷程度呈顯著負相關,鈣/鎂比值與致傷程度呈正相關。

2.開放性挫傷模型

(1)脊髓背側損傷模型

1)Allen法:Allen於1911年采用重物墜落(Weight dropping,WD)撞擊脊髓背側,首次在動物身上複製出脊髓損傷模型,開創了脊髓損傷的標準化實驗研究。其方法是在背部中線作切口,切除椎板,在顯露的脊髓背麵放一金屬或塑料打擊板,其上置一有刻度的玻璃管或塑料管,在一定高度使一重錘自由下落,經打擊板而間接打擊於脊髓上。由脊髓背側造成的打擊傷一般用打擊物的重量與高度乘積(g/cm)計算。

本法的優點是:簡單易行,可以複製;與人類脊髓損傷的性質相近,是目前為止與人類脊髓損傷相關性最好的一種方法,二者均屬一定力量撞擊後造成脊髓水腫、缺血並繼發一係列損傷反應至脊髓損傷的典型表現;可通過限定脊髓損傷節段,選擇重物下落高度、重物質量,從而複製出不同程度、不同類型的脊髓損傷模型;同時,硬脊膜仍完整,可防止結締組織、組織間液或其他外源成分侵入。Allen觀察,在較大哺乳動物,345g/cm可造成中度損傷,420g/cm可造成痙攣性癱瘓,而450g/cm可造成不可逆性癱瘓。有的學者對狗作用545g/cm的打擊量,所造成的脊髓損傷正處於可逆與不可逆之間。對兔造成的嚴重損傷在50~80g/cm。

在後側打擊傷模型中,有很多因素可以影響致傷勢能。脊髓損傷程度與打擊的方向、重量、高度及打擊板的形態有很大關係。打擊板與脊髓的接觸麵呈平麵、拋物線狀或呈釘尖狀所引起脊髓單位麵積受力是不同的。一個400g/cm的打擊力加在8mm2麵積的脊髓上與加在20mm2麵積的脊髓上所引起的損傷輕重顯然是不同的。後者要達到前者同等損傷則需加大打擊力到1000g/cm。實際打擊力為作用於脊髓單位麵積上的能量。與脊髓背麵寬度相適應呈拋物線形的接觸麵,較麵積小而平的接觸麵使打擊能量更有效地作用於脊髓。高度大、重量小的打擊所造成的出血、水腫、軸索破壞較高度小、重量大者為輕。故造成損傷程度難以準確定量,誤差較大。這種勢能由於不能計算作用於脊髓單位麵積的作用力,存在一定缺點。造成脊髓損傷的打擊勢能一般還與動物大小有關。對小動物(家兔、大鼠),隻給以大動物(如貓、狗)打擊量的1/10即可以造成同樣損傷。還存在重物下落撞擊脊髓時,重物不能及時移開,會繼續壓迫脊髓而造成新的損傷。同時,撞擊時脊柱與脊髓會移動或偏轉而造成損傷區域與程度均有所不同。為了克服這些缺點,保證脊髓損傷模型既可定性,又可定量,近年來對Allen法進行改良,使脊髓損傷模型更一致、更科學。

2)改良Allen裝置:Freeman和Wright研製了改良Allen裝置:其方法是:大鼠用2%戊巴比妥鈉(40mg/kg)腹腔注射麻醉,麻醉後大鼠取俯臥位固定於手術台上。手術暴露T13脊髓節段,將一個二甲基丙烯酸材料的撞杆植入一玻璃管的末端,撞杆的脊髓端呈凹麵,與脊髓的外形相吻合。將帶有撞杆的玻璃管直立在脊髓背麵的表麵,一個已知重量的物體在不同高度沿玻璃管自由下落,撞擊撞杆,造成脊髓分級損傷。撞擊時可見鼠尾痙攣性擺動,雙下肢及軀體迅速回縮抖動後雙下肢癱,表明打擊成功。觀察脊髓外觀變化,分層縫合傷口。Freeman和Wright的Allen變法被廣泛的應用於研究加速壓迫性脊髓損傷。