脊髓损伤动物模型的研究现状
文章编号:1008—557主(2011)01一0044—04JournalofPracticalOrthopaedicsVol。17,No.1,Jan.2010
脊髓损伤动物模型的研究现状
王海峰,方健’
(解放军第105医院显微骨科,安徽医科大学解放军临床学院显微骨科,南京军区创伤外科中心,安徽舍肥230031)
中图分类号:R683.2文献标识码:A
随着工农业、建筑业及交通运输业的发展,脊髓损伤
(spinalcordinjury,SCI)的发病率有逐渐升高的趋势。最常
见的脊髓损伤多来自于外伤所致脊柱骨折或骨折脱位,此
外,肿瘤、脊髓血管病变、脊柱炎症等亦可引起。脊髓损伤往
往预后差,致残率高,一直是医学界研究的重点和难点。而研
究其发病机制、病理变化及治疗措施的前提和基础是建立具
有良好临床相关性、可重复性、可规范化操作的动物模型。自
1911年Allen利用重物坠落法制作了脊髓挫伤模型以来,脊
髓损伤动物模型的研究不断发展。现就脊髓损伤动物模型研
究进展作一综述。
1脊髓损伤模型的造模方法及特点
1.1脊髓撞击损伤模型
1.L1脊髓背钡I损伤模型Allen等[11最早建立了重物坠
落致脊髓损伤的模型,即蕈物坠落法(w,eightdrop,WD)。用
一定重肇的重锤沿一个套管垂直落下打击特定脊髓节段而
致伤。脊髓致伤能量采用重物质量(g)与下落高度(cm)的乘
积来衡量。此方法简单易行,制作成本低,易于复制,可通过
调整重锤的重量和坠落高度来改变撞击能鼍,也町通过调整
打击板的大小、形状等来调整撞击的部位和范围。该模型通
过一定力量撞击造成脊髓水肿、缺血并继发一系列损伤,能
够很好的模拟人类脊髓受损的受力过程,且致伤部位、范围
可以人为控制,是目前与临床脊髓损伤相关性最好的一种。
但这种致伤模型的影响因素很多,需切除椎板,易损伤
脊髓血管和脊神经,坠落部位不易精确确定,重物反弹可使
脊髓受多次打击等。国内外许多学者在此基础上作了进一步
的改进。制作r一些改良的致伤装置,使得模型更可靠、更稳
定。Stokes等[21研制的机电打击器,Gruner等口]研制的
NYU(纽约大学)碰撞器,以及Jakeman等[4]研制的ESCID一
2000打击器等均为改良的脊髓打击装置。Falconer等【51利用
立体定位仪调节大鼠脊髓位置,通过计算机控制电子装置检测调节脊髓受压参数,从而精确了坠落部位和坠落能量,确
保了模型的一致性。Khan等[63在WD法的基础上设计出
WD仪,将重物、垫片、动物夹等各种附件均附着于・可移动的
磁性底座上,使得动物的固定及莺物的坠落等操:作更方便、
灵活。近年来,Bilegn等口3将计算机控制系统引入打击装置
中,从而使模型的稳定性和可控性得到了更进~步的提高。
1.1.2脊髓腹侧损伤模型由于临床上脊髓损伤的外力作
用多来自脊髓前方,如椎体骨折、脱位等。张秋林等哺1设计出
脊髓腹侧损伤模型,基本方法是行椎板开窗,将撞击钩置于
脊髓前方,钩固定于杠杆的一端,重物坠击二f杠杆的另一端,
利用杠杆原理使钩端上跷,钩随之上提撤击脊髓腹侧而受
伤。该方法是对Allen打击法的补充,特点是脊髓损伤集中
于前方,更接近于临床的脊髓损伤类型,但手术操作难度较
大,容易损伤脊髓。’,,
1.2脊髓切割损伤模型脊髓切割损伤模型,即使用刀片
或显微剪横断或半横断脊髓、伞切或半切致脊髓块状缺损,
使损伤部位脊髓的头端和尾端失去解剖连续性及生理上的
联系凹]。此外,还町根据研究目的不同选择部分切断损伤,如
锥体束切断术。此类模型具有操作简便、出血少、继发反应轻
等优点,主要用于SCI的再生修复与移植方面的研究。町判
定损伤所涉及的轴突为何种类型的神经,也可观察神经递
质、神经营养因子、细胞移植对脊髓的影响及作用。但临床相关性差、动物死亡率高。
1.3脊髓吸除损伤模型脊髓吸除损伤模型,是切除一段
脊髓、或切开后用玻璃针吸出已损毁的脊髓、或负压吸除部
分脊髓从而造成脊髓完全或非完全的横断性损伤。Taylor
等[103用负压吸除部分脊髓,造成脊髓横断性缺损,然后放置
移植物、药物等进行再生性实验研究。此法所获得的模型与
临床相关性较差,且硬脊膜在切割时破裂,大量外来成分介
人损伤区,破坏了损伤后的局部微环境,重复性较低,很难保
基金项目:解放军第105医院科研课题基金(08MBl33);*本文通讯作者:方健
万方数据实用骨科杂志第17卷,第1期,2011年1月
证模型动物的一致性。
1.4脊髓压迫损伤模型根据压迫方式和致压迫物的不同
可分为腹侧和背侧脊髓压迫模型,静力性压迫和动力性压迫
模型。Tarlovl等Ln.1于1935年最先报道了脊髓压迫损伤动
物模型,用一气囊连接导气管置于椎管内的脊髓腹侧。通过
向气囊内充气造成脊髓损伤。后来还有学者应用水囊进行压
迫建立模型。Fukuda等t-lz]采用经犬1.s-4椎问孔置入导管球
囊,向头侧推进球囊至L。水平,注射生理盐水使球囊膨胀,
压迫10min后取出球囊。这两种方法由于气囊或水囊在椎
管内滚动而导致对脊髓压迫不均。Hukuda等n;]首次采用螺
钉经颈椎椎体正中拧入,通过脊柱前人路制作脊髓压迫动物
模型。Kim等[143在大鼠的第5、6胸椎椎板下放置一塑料板,
术后从第9到25倜观测动物的行为学改变和病例组织学改
变;通过脊柱后入路制作脊髓压迫动物模型。近年来,梁益建
等[15J根据大鼠脊柱解剖结构特点自行设计一种大鼠脊髓压
迫器,脊髓压迫程度可根据实验目的不同进行调节,制作大
鼠脊柱后路慢性压迫模型。通过行为学、影像学、组织学等方
法评价。结果表明该模型具有方法简单、科学、重复性强等特
点。2007年,Lim等口63将传统的球囊压迫法与X线透视相结
合在一起,能将球囊准确引导进入欲将造成脊髓损伤的位
点,制作出不同程度的脊髓损伤模型。至今,人们已陆续发展
了人工植入物、螺钉和移植肿瘤等造成压迫损伤。脊髓压迫
损伤模型建立的是慢性脊髓损伤的动物模型,临床E主要模
拟退行性病变、肿瘤等占位性病变造成的脊髓损伤。主要用
于探索慢性脊髓损伤的自然病理反应、神经再生及治疗,能
观察神经胶质增生状况,了解其与神经无病变的相互关系
等。
1.5脊髓钳夹损伤模型该模型是使用特制夹子,垂直钳
夹于开放的脊髓上,不同夹子的钳夹压力不同,通过调节钳
夹时的压力大小与时间长短而得到不同程度的脊髓损伤模
型Ll川。Joshi等L]sJ用动脉瘤夹夹伤脊髓,以夹持力和钳夹时
间区别脊髓损伤轻重。该模型的显著特点是可以模拟脊柱移
位造成的脊髓损伤,揭示脊髓功能损伤与钳夹时间的关系,
寻求最佳的解压迫时间。缺点是对夹持力的判定不如重物坠
落法直接。
1.6脊髓牵拉损伤模型临床上脊柱过度牵拉导致脊髓损
伤多为医源性,最早发现于脊柱侧弯矫形手术中。Maiman
等[19.1建立了免脊髓牵张性损伤模型,将双侧椎板切除显露
脊髓,用牵开器从侧方牵拉脊髓,实现水平方向上的脊髓牵
拉损伤,选用不同的牵拉负荷可制备小同程度的牵拉性脊髓
损伤。实验结果证实随着牵张负荷的增加和持续时间的延
长,脊髓灰白质内血管充盈不足,随之血管痉挛直至血管破・45・
裂出血,脊髓诱发电位表现为波幅明显下降。此模型成功的
模拟r临床状态下脊髓损伤的致伤条件和受伤机制,但由于
动物个体耐受不一致。因而牵拉比率的精确性难以控制。
1.7脊髓缺血损伤模型脊髓缺血损伤模型的制备方法较
多。主夏有主动脉阻断法和腰动脉阻断法。Mackey等[zoj应
用特制的环形压迫器压迫肾动脉平面以下腹主动脉,制作脊
髓腰段缺血模型,且观察到脊髓腰段出现了神经细胞及神经
胶质细胞的凋亡。Sufianova等[21]采用血管夹闭塞腹主动脉
及其属支,使腰段脊髓在一定时问内处于缺血状态后再松开
血管夹,建.试脊髓缺血再灌注损伤模型,并通过行为学表现
和组织病理学的变化定性、定量地评估其脊髓形态功能状
态。制备脊髓缺血损伤模型最经典的方法是自腹主动脉阻断
致腰段脊髓缺血,多以兔为实验对象口引。主动脉压迫或夹闭
法建立的模型具有简单、高度的可重复性等特点,脊髓功能
丧失稳定,能长期进行临床跟踪研究,比较适合应用于神经
化学、神经病理学和神经生理学妁研究。目前,多采用介入技
术阻断腹主动脉或选择性阻断脊髓供血动脉,该方法虽然可
控制性及可苇复性较好,但制备过程比较复杂,实验要求高。
L8脊髓火器伤模型第二次世界大战后,人们开始重视
对脊髓火器伤的研究。1990年。国内胥少汀L23]以家猪为实验
对象,用FNC步枪、SSl09子弹自猪左侧射击L,脊柱,建立
了实验性脊髓枪伤模型。拣长青等¨43用79式微型冲锋枪建
立家猪胸腰段脊髓火器贯通伤模型,发现脊髓火器伤后神经
细胞的破坏与修复并存,且有一定的时空性,伤后1h即可
发现神经元细胞的破坏、崩解,波及范围较打击伤更为广泛。
马云青等[2朝采用单质锰炸药黑索金纸壳雷管为爆炸源,建
立了实验条件下的脊髓爆震伤模型,该模型排除弹片因素,
单纯分析冲击波致伤效应,可控性、重复性好,动物成活率
高,采用的是军用炸药,与实战中爆炸效果可比性强。王海峰
等[263研制出一种新型冲击波发生装置,并建立实验条件下
的脊髓冲击伤动物模型,该研究建立的脊髓冲击伤动物模型
具有参数可控,伤情稳定,重复性好等优点,为爆炸冲击波致
脊髓操作的研究提供了一种较理想的实验模型,具有实用
性。
1.9其他模型静脉注射光增敏剂二碘曙红或四碘荧光素
二钠,然后分别以氩离子灯或氙弧灯产生的激光照射拟损伤
的脊髓部位,由此而制得光化学诱导型脊髓损伤模型L27。。David等[z83应用阳极电损毁方法制成脊髓损伤模璎。Sak—
layen等Lz9]用脂肪栓塞的方法模拟了脊髓梗死损伤模型。此
类模璎与临床实际相距较远,故只能在探讨脊髓损伤机制的
某个方面具有价值。难以推广。
2小结及展望
万方数据
兔脊髓实验实验报告
一、实验背景
脊髓损伤是一种严重的伤病,其致残率与致死率非常高。脊髓损伤后,由于损伤部位神经纤维的断裂和神经细胞损伤,导致脊髓功能丧失,严重影响患者的日常生活。近年来,神经组织细胞移植逐渐应用于脊髓损伤的治疗并取得了肯定的效果。本研究旨在通过兔脊髓损伤修复实验,探讨骨髓基质细胞源性神经干细胞在脊髓损伤修复中的作用。
二、实验材料与方法
1. 实验动物:选择健康成年兔30只,体重2.5-3.0kg,随机分为三组:对照组、损伤组、移植组。
2. 实验材料:骨髓基质细胞、神经干细胞、兔脊髓损伤修复试剂盒等。
3. 实验方法:
(1)损伤组:采用手术方法制作兔脊髓损伤模型。
(2)移植组:在损伤组的基础上,将骨髓基质细胞源性神经干细胞移植到损伤部位。
(3)对照组:仅进行手术操作,不进行神经干细胞移植。
4. 实验观察指标:
(1)脊髓损伤评分:观察兔脊髓损伤程度,评分标准如下:0分,无损伤;1分,脊髓部分损伤;2分,脊髓完全损伤。
(2)神经功能评分:观察兔脊髓损伤后的神经功能恢复情况,评分标准如下:0分,无神经功能;1分,部分神经功能;2分,完全神经功能。
(3)脊髓组织学观察:采用HE染色方法观察脊髓组织学变化。
三、实验结果
1. 脊髓损伤评分:损伤组脊髓损伤评分为2分,移植组脊髓损伤评分为1分,对照组脊髓损伤评分为0分。
2. 神经功能评分:损伤组神经功能评分为0分,移植组神经功能评分为1分,对照组神经功能评分为2分。 3. 脊髓组织学观察:损伤组脊髓组织学观察可见大量神经元丢失、神经纤维断裂、神经胶质细胞增多等病理变化;移植组脊髓组织学观察可见神经元数量增加、神经纤维生长、神经胶质细胞减少等病理变化;对照组脊髓组织学观察无明显病理变化。
四、实验结论
本研究结果表明,骨髓基质细胞源性神经干细胞移植可以显著改善兔脊髓损伤程度,促进神经功能恢复。这为脊髓损伤的治疗提供了新的思路和方法。
五、实验讨论
EPO促进大鼠脊髓损伤后内源性神经干细胞增殖的实验研究的开题报告
EPO促进大鼠脊髓损伤后内源性神经干细胞增殖的实验研究的开题报告
一、研究背景与意义:
脊髓损伤是一种严重的神经系统损伤,目前仍没有有效的治疗方法。内源性神经干细胞(NSCs)在成年动物脊髓中存在,能够分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞等成分,具有重要的再生潜能。因此,寻找能够促进NSCs增殖与分化的治疗方法,对于脊髓损伤的治疗尤为重要。
EPO(人类促红细胞生成素)是一种内源性角蛋白质,已被证明能促进神经细胞的增殖和分化,减轻脊髓损伤的后果。然而,EPO是否可以促进大鼠脊髓损伤后NSCs的增殖,尚未得到完全证实。因此,本研究旨在探究EPO是否能够促进大鼠脊髓损伤后NSCs的增殖与分化。
二、研究方法:
1.建立脊髓损伤的大鼠模型
选取SD大鼠,采用影响法建立脊髓损伤模型。
2.NSCs的分离和培养
通过玻璃棒摇匀轻抚方法,从大鼠脊髓中分离出NSCs,并进行原代培养。采用胶质细胞培养基添加EGF和FGF2等方法,进行NSCs的进一步培养。
3.实验分组
将实验大鼠随机分为对照组和EPO处理组,每组n=8。
4.给药方法
对照组注射生理盐水,EPO处理组注射EPO,剂量为1000U/kg一日,连续注射7天。 5.检测指标
采用光镜和电镜分别观察大鼠脊髓和NSCs的形态结构。同时,采用免疫荧光方法检测Nestin蛋白、β-tubulin-III和GFAP的表达水平。使用Western blot方法检测PCNA和Ki-67的表达水平。
三、研究意义
通过本研究,可以探究EPO在大鼠脊髓损伤后人NSCs的增殖与分化方面的潜在作用。该研究结果有望为脊髓损伤的治疗方法提供新的思路和策略。
嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的研究现状
局解手术学杂志 2012年第21卷第2期 J REG ANAT OPER SURG,2012,Vo1.21,No.2 嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的研究现状 ・193・ Review on present research of treating spinal cord injury by transplantation of olfactory ensheathing cells 决利利,余资江 (贵阳医学院人体解剖学教研室,贵州贵阳550004) [关键词]嗅鞘细胞;移植;脊髓损伤 [中图分类号]R322.81 [文献标识码]B [文章编号]1672—5042(2012)02-0193-02 脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是一种严重威胁人类健 康的疾病,由于损伤后可导致损伤平面以下的感觉、运动及植 物神经功能障碍,给患者、家庭和社会带来沉重的负担。目前 对脊髓损伤的实验研究主要集中在改善SCI的生长环境、组织 移植、细胞移植等。能参与脊髓损伤神经细胞移植的细胞有神 经膜细胞、嗅鞘细胞、少突胶质细胞和被周围神经激活的单核 吞噬细胞等 J。近年来,嗅鞘细胞(olfactory ensheathing cells, OECs)移植被认为是治疗脊髓损伤最适合和最具有前景的方 法之一,也是目前国内外学者研究的热点问题之一 J。 1 OECs的来源及生物学特一眭 OECs是起源于嗅球基底膜的一种特殊类型的神经胶质细 胞,存在于外周的鼻腔嗅粘膜、嗅神经和中枢的嗅球,由嗅上皮 细胞(PNS)和嗅球(CNS)组成,伴随嗅束进入中枢神经系统, 它兼有雪旺细胞和星形胶质细胞的特性,既像雪旺细胞那样促 进轴突的生长,又像星形胶质细胞那样能在中枢系中存活 。 OECs还能够分泌多种神经营养因子、细胞粘附分子和促突起 生长因子,并在这些因子的参与下能够刺激同种或异种神经元 突起的再生和髓鞘的形成。。 ,而且OECs分泌的大量神经生长 因子能够抑制胶质瘢痕的形成 。另外OECs分泌的大量细 胞粘附分子和神经营养因子,可以改善损伤区局部微环境,其 中神经生长因子(NGF)、脑源性神经生长因子(BDNF)、神经营 养因子一3(NT一3)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、胶质源性 神经营养因子(GDNF)等都被证实能够促进神经肝细胞 (NSCs)向神经元分化 J。其次OECs又可在体内可持续分裂 增殖,不仅诱导神经轴突再生,还能重建朗飞氏结恢复信号传 导,兼具保护和支持作用 。 2 OECs治疗脊髓损伤的基础研究 自2000年,Mie等 通过将OECs移植到脊髓损伤处的实 验研究,首次证实了移植的OECs能够使已经脱髓鞘的脊髓背 侧柱轴突重新发生髓鞘化,从而开始了对OECs的大量研究。 T0fI等 运用电生理的实验方法证实,将OECs移植到脊髓损 伤动物模型中能够保护损伤区域神经通路的功能。¨等 通 [基金项目]国家自然基金资助项目(No.30660189,81060108);贵州 省科技厅社会发展攻关项目(黔科合sY字[2009]3058) [收稿日期]2011-10-05 [修回日期]2011—10-24 过研究证实了移植的OECs可使脊髓侧根修复率由20%提高 到80%。有作者通过将GPF基因修饰的OECs移植到SCI动 物模型的脱髓鞘区,不但发现髓鞘化的神经元,而且为Ranvier 节点的发展和成熟提供良好的环境,恢复了刺激传导功能 。 然而,Guest 的研究则显示,移植的OECs虽然能促进5-HT 能纤维的长距离再生,最长的5-HT能纤维甚至可达距损伤部 位6.2 mm的尾侧,但是当再次横断大鼠脊髓后,大鼠后肢运动 功能并不改变,这说明其5-HT能纤维长距离的再生与大鼠后 肢运动功能无关。国内对嗅鞘细胞移植治疗脊髓损伤的研究 主要以OECs联合外源基因或药物等手段为主。例如采用微囊 化异种嗅球组织移植联合p一七叶皂甙钠对脊髓继发性损伤的 研究表明,损伤脊髓VEGF表达上调,对血-脊髓屏障的通透性 有所改善,大鼠运动功能有所恢复 。吴军等 通过观察 NT一3基因转染OECs移植对大鼠急性SCI的作用,为基因修饰 在SCI治疗中的应用提供了实验和理论依据。梅爱农等 通 过将培养的新生大鼠OECs经荧光染料标记物标记后注入同系 EAE(自身免疫性脑脊髓炎)大鼠侧脑室后,用免疫组化的方法 检测OECs中MBP(髓鞘碱性蛋白)、ED1(单核巨噬细胞诱导 分子1)和CFSE(二乙酸盐琥珀酰亚胺酯)共表达情况,结果发 现培养OECs不表达MBP,经侧脑室移植后OECs在EAE环境 下表达MBP分子,其抗原能被脑内小胶质细胞或巨噬细胞捕 获,说明尽管是自体移植,也不能免除被免疫攻击。可见,OECs 移植治疗脊髓损伤与修复的机制可能涉及到多方面的因素,需 要我们进行长期的、更深入的研究,还要考虑到组织之间的免 疫排斥反应。 3 OECs移植治疗脊髓损伤的临床研究 目前,许多学者也对OECs移植治疗SCI患者进行了临床 试验研究,并取得了一定疗效 。也有学者提出了不同的见 解,Bruce等 通过观察7例在中国接受胚胎来源OECs移植 的SCI的患者,并通过对手术前后的比较,认为OECs移植治疗 SCI的手术还不健全,存在一系列的并发症,所以他们不提倡在 SCI患者中进行此类手术。在国内,黄红云等” 对I期临床实 验做了磁共振成像3年随访,结果未发现在注射部位及其临近 区域有肿瘤或新生物生长,尽管个别患者有部分损伤平面以下 神经功能恢复迹象,但其临床效果尚需长期随访观察。郑遵成 等 通过嗅鞘细胞移植治疗213例脊髓损伤患者,并在术后3
小鼠脊髓损伤模型的建立及神经干细胞移植后运动功能恢复情况的研究
小鼠脊髓损伤模型的建立及神经干细胞移植后运动功能恢复情况的研究
张海滨;王春芳;李鹏飞;刘佳;张振山;呼钟理;李宵
【摘 要】目的 制作小鼠脊髓损伤打击模型,观察神经干细胞(NSCs)移植对脊髓损伤小鼠运动功能恢复及Nestin表达的影响.方法 将50只小鼠随机分为空白组(5只)、模型组(1 5只)、对照组(15只)、治疗组(1 5只),运用改良Allen's法制备小鼠T10脊髓损伤模型并立即在损伤节段进行NSCs移植,于损伤后1、3、7、14、21d进行BBB评分,并通过免疫荧光法及荧光定量PCR检测Nestin的表达情况.结果 所有脊髓打击后小鼠均出现双后肢瘫痪,但随时间延长运动功能可有不同程度恢复,NSCs移植14 d后治疗组较模型组及对照组BBB评分显著增高(P<0.05),且治疗组Nestin表达量也高于模型组及对照组.结论 成功建立了小鼠脊髓损伤打击模型;移植的外源性神经干细胞在脊髓损伤处存活并促进损伤后小鼠运动功能的恢复.
【期刊名称】《中国组织化学与细胞化学杂志》
【年(卷),期】2014(023)002
【总页数】6页(P105-110)
【关键词】脊髓损伤;模型;神经干细胞;移植;小鼠
【作 者】张海滨;王春芳;李鹏飞;刘佳;张振山;呼钟理;李宵
【作者单位】山西医科大学实验动物中心;山西医科大学实验动物中心;山西医科大学科研实验中心,太原030001;武警山西总队直升机大队卫生所,太原031818;山西医科大学实验动物中心;太原市中医医院,太原030002;山西医科大学实验动物中心 【正文语种】中 文
【中图分类】R322.812
脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是由各种原因所导致的脊髓部位受损,主要有损伤初期的原发性损伤和其后由于局部缺血、缺氧、水肿、炎症等造成的继发性损伤。是一种高致残率的严重损伤。多年研究证实,神经细胞凋亡所致的神经元大量丢失是脊髓损伤的重要病理机制[1],而脊髓损伤后会导致损伤部位以下神经支配区域肢体出现截瘫,如何有效抑制受损部位神经细胞的凋亡、促使神经细胞再生、轴突再生、准确定位轴突生长方向及恢复受损部位功能是目前治疗脊髓损伤面临的主要困难[2]及研究方向。神经干细胞(neural stem cells,NSCs)是一类存在于中枢神经系统内具有高度增殖、自我更新及分化能力,在一定条件下能分化形成神经细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞的原始母细胞。正常状态下NSCs处于相对静止状态,在一定诱导条件下可发生增殖、迁移和分化,具有高度自我更新能力、多潜能分化、低免疫原性和迁移功能等特性[3]。Nestin即巢蛋白,是一种胚胎中间丝(intermediate filament)蛋白,常用来标记干细胞或祖细胞[4]。是神经上皮干细胞的特异性抗原[5],在神经发生过程中一过性表达,被认为是NSCs的标志。
脊髓损伤模型的研究进展
神经损伤与功能重建·2009年3月·第4卷·第2期
[DOI]10.3870/sjsscj.2009.02.031
脊髓损伤模型的研究进展*
郭志宝,王伟
华中科技大学同济医学院附属同济医院神经科,武汉430030 133
·综述·
【关键词】脊髓损伤;模型,动物;综述
【中图分类号1 R741;R651.2【文献标识码】 A【文章编号1 1001—117X(2009)02—0133—03
随着建筑业及交通业的发展,急性脊髓损伤(spinal cord
injury,SCI)的发病率逐年升高,损伤后神经功能恢复困难,
致残率与死亡率高。合理的SCI模型是进行SCI基础研究
的前提,目前常见的有挫伤型模型、气囊压迫型模型、切割型
模型、光化学诱导型模型、牵拉型模型等。各种模型适用的
研究方向不同,如切割型模型将脊髓全部或部分切断,可用
于解剖学评价是否有轴突再生lJ_3l,而压迫型与挫伤型模型
可较准确地模拟临床SCI病理表现,并很好地呈现SCI继发
性损伤的病理变化口]。本文对上述常见SCI模型的研究进
展作一综述。
1挫伤型SCI模型
Allen 于1911年应用10 g重锤自50 mm高处自由落
下撞击大鼠脊髓特定节段造成损伤来制作SCI模型。这种
模型的不足之处是SCI后重物不能及时移开而继续压迫脊
髓、造成新的损伤,并且撞击瞬问脊髓的移动或偏转会造成
损伤区域和损伤程度有所不同。近年来不少学者提出了相
应的改进方案,Falconer等 从SCI的生物力学参数、组织
定量学、神经行为学方面着手,重新设计了打击装置,添加了
电磁极部分(包括绕有铜线圈以控制重物于垫片的电磁极)、
激光发生器与探测器、换能器、微机等,使整个装置自动控制
并记录实验结果,保证脊髓只受一次撞击,并且模型具有一
致性、实验操作具有客观性。Khan等 据Allen的技术要领
设计的WD仪则将重物、垫片、换能器、动物夹等各种物件均
脊髓损伤动物模型研究进展
神经损伤与功能重建·2024年1月·第19卷·第1期·综述·
脊髓损伤动物模型研究进展
刘彦君,赵炜疆
作者单位江南大学无锡医学院江苏无锡214122基金项目国家自然科学基金面上项目(硫酸软骨素蛋白聚糖(CSPGs)结合肽联合激动型L1抗体治疗脊髓损伤实验研究,No.81471279;激动型神经细胞粘附分子L1治疗小鼠脊髓损伤实验研究,No.81171138);江苏省双创计划(基于关键靶蛋白筛选小分子化合物治疗阿尔茨海默病,No.JSSCRC2021533);江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目(神经调节蛋白2(NRG2)治疗小鼠脊髓损伤及相关机制研究,No.202110295144Y)收稿日期2022-04-11通讯作者赵炜疆weijiangzhao@摘要脊髓损伤致死率和致残率高、治疗耗费大且发病年龄呈现低龄化。现有脊髓损伤的临床治疗效果并不理想,给社会和家庭带来沉重负担。为进一步改进临床治疗手段,延长并提高脊髓损伤患者的寿命及生活质量,进一步明确脊髓损伤的病理生理机制必不可少。脊髓损伤的动物模型可较好地模拟脊髓损伤发生、发展过程,用以探讨脊髓损伤发病和治疗机制。目前已有多种不同的脊髓损伤模型用于脊髓发病机制和实验性治疗研究,本文对脊髓挫裂伤、脊髓压迫伤和脊髓横断伤等模型的应用和相关研究进展进行总结,为脊髓损伤模型的选择与制备提供参考。关键词脊髓损伤;动物;模型中图分类号R741;R744文献标识码ADOI10.16780/ki.sjssgncj.20220325本文引用格式:刘彦君,赵炜疆.脊髓损伤动物模型研究进展[J].神经损伤与功能重建,2024,19(1):37-40.
ResearchProgressofAnimalModelsofSpinalCordInjuryLIUYanjun,ZHAOWeijiang.Wuxi
SchoolofMedicine,JiangnanUniversity,Jiangsu214122,ChinaAbstractSpinalcordinjury(SCI)ischaracterizedbyhighmorbidityandmortality,hightreatmentcost,and
脊髓损伤动物模型的研究现状
I l 文章编号:1008—5572(20H)01—0044—04 脊髓损伤动物模型的研究现状 王海峰,方健 (解放军第105医院显微骨科,安徽医科大学解放军临床学院显微骨科,南京军区创伤外科中心,安徽合肥 230031) 中图分类号:R683.2 文献标识码:A 随着工农业、建筑业及交通运输业的发展,脊髓损伤 (spinal cord injury,SCI)的发病率有逐渐升高的趋势。最常 见的脊髓损伤多来自于外伤所致脊柱骨折或骨折脱位,此 外,肿瘤、脊髓血管病变、脊柱炎症等亦可引起。脊髓损伤往 往预后差,致残率高,一直是医学界研究的重点和难点。而研 究其发病机制、病理变化及治疗措施的前提和基础是建立具 有良好临床相关性、可重复性、可规范化操作的动物模型。自 1911年Allen利用重物坠落法制作了脊髓挫伤模型以来,脊 髓损伤动物模型的研究不断发展。现就脊髓损伤动物模型研 究进展作一综述。 l 脊髓损伤模型的造模方法及特点 1.1脊髓撞击损伤模型 1.1.1脊髓背侧损伤模型Allen等 最早建立了重物坠 落致脊髓损伤的模型,即重物坠落法(weight drop,WD)。用 一定重量的重锤沿一个套管垂直落下打击特定脊髓节段而 致伤。脊髓致伤能量采用重物质量(g)与下落高度(cm)的乘 积来衡量。此方法简单易行,制作成本低,易于复制,可通过 调整重锤的重量和坠落高度来改变撞击能量,也可通过调整 打击板的大小、形状等来调整撞击的部位和范围。该模型通 过一定力量撞击造成脊髓水肿、缺血并继发一系列损伤,能 够很好的模拟人类脊髓受损的受力过程,且致伤部位、范围 可以人为控制,是目前与临床脊髓损伤相关性最好的一种。 但这种致伤模型的影响因素很多,需切除椎板,易损伤 脊髓血管和脊神经,坠落部位不易精确确定,重物反弹可使 脊髓受多次打击等。国内外许多学者在此基础上作了进一步 的改进,制作了一些改良的致伤装置,使得模型更可靠、更稳 定。Stokes等[。 研制的机电打击器,Gruner等 。 研制的 NYU(纽约大学)碰撞器,以及Jakeman等 研制的ESCID一 2000打击器等均为改良的脊髓打击装置。Falconer等 利用 立体定位仪调节大鼠脊髓位置,通过计算机控制电子装置检 测调节脊髓受压参数,从而精确了坠落部位和坠落能量,确 保了模型的一致性。Khan等 在WD法的基础上设计出 WD仪,将重物、垫片、动物夹等各种附件均附着于可移动的 磁性底座上,使得动物的固定及重物的坠落等操作更方便、 灵活。近年来,Bilegn等 将计算机控制系统引入打击装置 中,从而使模型的稳定性和可控性得到了更进一步的提高。 1.1.2脊髓腹侧损伤模型 由于临床上脊髓损伤的外力作 用多来自脊髓前方,如椎体骨折、脱位等。张秋林等_8]设计出 脊髓腹侧损伤模型,基本方法是行椎板开窗,将撞击钩置于 脊髓前方,钩固定于杠杆的一端,重物坠击于杠杆的另一端, 利用杠杆原理使钩端上跷,钩随之上提撞击脊髓腹侧而受 伤。该方法是对Allen打击法的补充,特点是脊髓损伤集中 于前方,更接近于临床的脊髓损伤类型,但手术操作难度较 大,容易损伤脊髓。 1.2 脊髓切割损伤模型 脊髓切割损伤模型,即使用刀片 或显微剪横断或半横断脊髓、全切或半切致脊髓块状缺损, 使损伤部位脊髓的头端和尾端失去解剖连续性及生理上的 联系[93。此外,还可根据研究目的不同选择部分切断损伤,如 锥体束切断术。此类模型具有操作简便、出血少、继发反应轻 等优点,主要用于SCI的再生修复与移植方面的研究。可判 定损伤所涉及的轴突为何种类型的神经,也可观察神经递 质、神经营养因子、细胞移植对脊髓的影响及作用。但临床相 关性差、动物死亡率高。 1.3脊髓吸除损伤模型 脊髓吸除损伤模型,是切除一段 脊髓、或切开后用玻璃针吸出已损毁的脊髓、或负压吸除部 分脊髓从而造成脊髓完全或非完全的横断性损伤。Taylor 等 叩用负压吸除部分脊髓,造成脊髓横断性缺损,然后放置 移植物、药物等进行再生性实验研究。此法所获得的模型与 临床相关性较差,且硬脊膜在切割时破裂,大量外来成分介 入损伤区,破坏了损伤后的局部微环境,重复性较低,很难保 基金项目:解放军第105医院科研课题基金(08MB133);*本文通讯作者:
脊髓减压手术时机动物模型研究进展
垦堕堂登堂盘查!!!!生!!旦筮!!鲞笙!塑!坐』!!!!!121兰!!!堡垒笪!!:!!!!!∑!!:i!:型!:!
脊髓减压手术时机动物模型研究进展
王兵徐祝军
摘要制作理想的脊髓损伤Ce4CI)动物模型是研究SCI受压后选择减压手术时机的基础。目前常用
的致S【:l和受压模型的方法包括撞击一垫片法、钳夹法、气囊法、静态压迫法和环扎法。但各有利弊。环扎
法步骤简单,不需特殊器械、ScI一致性好、造模重复性高,若能广泛应用于啮齿类动物.就可能成为用于
脊髓减压手术时机选择研究的理想造模方法。该文就用于脊髓减压手术时机选择的动物模型研究现状
作一简要综述。
关键词脊髓损伤;减压;手术时机;动物模型
制作理想的脊髓损伤(SCI)动物模型是研究SCI机
制及治疗的基础。自1911年Allen首次采用落重法建立
实验性SCI动物模型以来,文献相继报道应用不同方法
研制并改进的多种SCI动物模型。如纽约大学撞击法
(NYUImpactor)、钳夹法、切割法、气囊法、化学法、电解
法、缺血法、压迫法及环扎法09。等。这些模型各有优缺
点。均仅能反映SCI某些方面特点。采用何种动物模型
取决于实验研究目的,用于脊髓减压手术时机选择、脊髓
再生、继发性损伤等研究的SCI动物模型,各有其特点。
l撞击一垫片法
撞击一垫片法SCI模型L10一是在椎板切除术后,先用撞
击法造成脊髓挫伤,然后用不同尺寸的垫片置于伤处椎
管内。在SCI后的不同时间点取出垫片。这种方法既呵
研究不同程度的脊髓压迫对SCl的影响,又可研究不同
时间脊髓减压对脊髓功能恢复的影响。Dimar等。”一选取
周龄和体重相仿的大鼠。切除T。椎板后用NYU
Impactor法造成脊髓挫伤,用聚四氟乙烯树脂制作3种不
同厚度的挚片并置入伤处硬膜外腔,垫片两端分别插入
T‘,椎板下端内侧和T。椎板上端内侧,以分别造成2()%、
35%和50%的椎管狭窄;SCI后分别于0、2、6、24、72h取
出垫片以解除压迫,观察不同时间脊髓减压对脊髓功能
脊髓损伤动物模型研究现状
・216・ 现代中西医结合杂志Modern Journal of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine 2009 Jan,18(2)
脊髓损伤动物模型研究现状
汪建良,余 勤,白月双
(浙江中医药大学,浙江杭州310053)
【关键词] 脊髓损伤;动物模型;评价标准
[中图分类号]R一332 [文献标识码]A [文章编号]1008—8849(2009)02—0216—03
脊髓损伤(SCI)是医学界面临的难题和研究热点之一。
神经元和神经胶质细胞丧失是脊髓损伤后脊髓功能永久性障
碍的主要原因 l』。由于动物神经系统与人类神经系统的差异
造成了动物模型与人类损伤的差异,因而选用合适的模型制
备方法及神经功能评价方法显得尤为重要。笔者就该领域研
究现状综述如下。
1 常用的脊髓损伤动物模型制备方法
研究SCI最基本的条件是建立标准、理想的SCI模型。
客观化、理想化的SCI模型应具备四方面的条件:临床相似
性、可调控性、可操作性与可重复性。目前,实验中最常用的 SCI模型有以下几种。
1.1挫伤型SCI模型Allenl2j早于1911年就使用重物坠落
法(WD),即用一定重量的重锤沿一套管垂直落下、打击特定
脊髓节段而致伤来制作该模型。利用此法可通过选择重物下
落高度、重物质量调节撞击力大小,或限定不同脊髓节段撞
击,从而复制出不同程度、不同类型的SCI模型。同时,该法
保持了硬脊膜完整,可有效防止外源性成分侵入SCI区域,并
防止脊髓外露与脑脊液外漏。这种模型较接近人类脊髓损伤
的病理生理特点及变化规律,对研究脊髓损伤后神经元、神经
胶质细胞的病理变化、再生规律和相互作用、探索神经保护策
略等有较大帮助。 ‘
1.2切割或吸除型SCI模型 切割型脊髓损伤模型l3-4 J,即
使用虹膜刀片或显微剪横断或半横断脊髓。吸除型脊髓损伤
模型,是直接切除一段脊髓或切开后用玻璃针吸出已损毁的
脊髓出血性损伤动物模型建立的研究进展
World Latest Medicine Information (Electronic Version) 2019 Vo1.19 No.27 36
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sjzxyx88@脊髓出血性损伤动物模型建立的研究进展
文弟生,罗文东,赵刚△(审校)(昆明医科大学第二附属医院创伤外科,云南 昆明)摘要:脊髓损伤是一种严重的神经系统损伤,其致残率和致死率较高,临床治疗起来难度较高,给家庭和社会带来沉重负担。目前国内外对脊髓出血性损伤建模的研究极少,为进一步认识脊髓损伤的发病机制,提高临床救治水平,有必要对脊髓损伤动物模型研究进行不断完善与发展。本文就脊髓损伤动物实验模型的研究进展予以回顾与展望。关键词:脊髓损伤;动物模型;出血性脊髓损伤;研究进展中图分类号:R651.2 文献标识码:A DOI: 10.19613/ki.1671-3141.2019.27.016本文引用格式:文弟生,罗文东,赵刚.脊髓出血性损伤动物模型建立的研究进展[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(27):36-37,41.0 引言脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是一种严重的疾病[1]。SCI为严重的创伤性中枢神经系统疾病之一,其病理生理机制复杂,临床疗效不佳,致残率较高,不仅给患者的身体健康造成严重损害,给患者的心理带来较大的打击,而且还给家庭和社会带来沉重负担[2,3]。SCI包括原发性损伤与继发性损伤。原发性损伤与继发性损伤受损表现的时机不同,前者是在受到外力伤害的同时就发生损伤,而后者在受伤后不会马上表现出任何不适,通常会在之后的几个小时或者几天之内出现受损症状 [4]。建立SCI动物模型主要就是为了研究SCI而设立的,选择合适的动物,应用科学、正确的建构方法建立一种临床相似性高、可重复性、可调控性的动物模型,对研究SCI以及如何预防和治疗具有非常重要的理论价值及临床意义。1 选择实验动物建立动物模型首先要选择合适的动物,选择实验动物的标准就是要适合研究的目的和要求,选择稳定性较高的动物。通常我们在小鼠、大鼠、兔、犬和猪等这些动物中做出选择。小鼠的基因和人类基因高度相似,多在基因研究项目中使用。猕猴、松鼠猴等属于灵长类动物,它们的脊髓组织和人类的脊髓组织比较接近,比较适合SCI的研究,但是考虑到成本与伦理问题,并不可以普遍应用于实验研究中[5]。猪或狗等动物也非常适合于SCI研究。在进行综合分析之后,我们发现大鼠的优势比其他几种动物的优势都要高,尤其是在电生理和脊髓形态上与人类脊髓相似,故其最适用于SCI建模研究[6,7],大鼠中的Sprague Dawley和Wistar是目前国内外SCI实验研究中常用的品系。2 通用大鼠SCI模型概述SCI是一种致残率高、后果严重的中枢神经系统损伤,多发生于汽车碰撞及交通事故等[8],不同原因造成的SCI类型有较大差异,依据不同的损伤机制以及满足临床科研的需要,目前建立的常用的SCI模型主要有以下5种。2.1 挫伤型挫伤型SCI均为短时间突然发生的,常应用重物坠击器、电磁打击器、气枪打击器等模拟挫伤打击。重物坠击法(WD法)是目前广泛应用的一种模拟损伤的方法,主要是将一定重量的物体自由降落下来撞击脊髓,受损程度与物体降落高度与重量有直接关系,这种方法可以做出多种所需要的SCI模型。缺点是在下落发生撞击的时候可能会对脊髓造成二次损伤,且会对脊髓和脊柱造成不同程度的移位。电磁打击器采取的是步进电动机、计算机、传感器、脊柱磁夹固定的应用,可以调节出各种打击力度[9]。但是其精准性值得进一步研究。之后出现了一种叫气枪打击器的物品,将其应用于大鼠SCI模型的建立中目前在研究中普遍得到应用,是一种新型的建构模型方法。这种方法的缺点出现在行为学评分过程中,损伤程度不同的模型没有统计学意义,因此对此模型需要进一步研究。2.2 压迫型脊髓出血性损伤中,由于压迫造成的损伤是比较常见的,脊柱椎体骨折脱位、爆裂骨折等这些脊髓损伤都是由于压迫造成的。建立压迫型SCI模型十分必要,通常是应用钳夹、气囊等方式建立模型。秦慧慧等[10]通过改良钳夹型对SCI大鼠模型的建立及神经功能评价,该方法的优点是能够保持大鼠硬脊膜的完整性,并且构建的模型与人体受损是十分相似的。汪红林等应用环扎法制作大鼠急性SCI压迫模型,并将这种模型用于对SCI早期减压时间对神经细胞凋亡的研究中。2.3 缺血损伤型为了研究脊髓缺血再灌注损伤及损伤后病理机制变化需要建立脊髓缺血损伤模型。通过血管栓塞法、血管夹闭法、电凝灼闭法等途径构建模型。王正峰等应用夹闭胸主动脉时间8、10、12min来构建小鼠脊髓缺血模型,经过一系列研究得出最佳的夹闭时间为10min。建构的这种动物模型可以长期用于研究,随时观察脊髓缺血损伤长时间内的动态变化情况。Simon FH等[11]建立动物模型主要是采取钳夹肾下腹主动脉22min来完成建模,最终确定促红细胞生成素对脊髓缺血再灌注损伤具有保护效应。金华等[12]通过对肾上腹主动脉发出的椎动脉进行电凝和结扎肾下腹主动脉不同时间后再灌注,从而对腰段脊髓血液供应进行阻断。2.4 横断损伤型脊髓全横断模型采取的主要方法为椎板切除术,以虹膜刀片、眼科剪等切除横切断脊髓,完成建模。贺丰等应用自制的脊髓剪建立动物模型,脊髓断端整齐,有稳定的损伤长度,几乎可以排除个体差异在其中所造成的影响,得到的研究结果准确可靠。但这种模型存在手术的稳定性较差、术后护理较难等缺点,需要进行不断完善后使用。2.5 牵拉损伤型牵拉型SCI是治疗后常见并发症,建立这种模型通常选择的动物有:兔、狗、猪、山羊等,主要模拟脊柱外科手术医源性的脊髓牵拉伤。建立的模型缺点为重复性不佳,SCI程度不好把握。周子强等建立模型应用模拟神经拉钩特制的牵开器完成模拟,达到水平方向上的脊髓牵拉性损伤,对实验性脊髓牵拉性损伤的病理生理改变情况进行深入研究。另外,国内有关大鼠用于牵拉损伤型SCI模型相关基础研究的报道还不全面,缺乏相关的研究性试验证据,还需要深入研究与不断完善。3 出血性SCI模型建立目前所知的SCI模型都是对背表面造成机械损伤或通过△通讯作者: 赵刚。·综述·世界最新医学信息文摘 2019年第19卷第27期 37
