不同剂量10%水合氯醛在构建大鼠脊髓半切模型中的麻醉效果比较*

赵兴昌 宋世强 唐毓金 刘 佳

1 右江民族医学院，广西百色市 533000； 2 邯郸市中医院； 3 右江民族医学院附属医院

动物脊髓半切模型主要用于脊髓损伤后神经功能恢复的研究，将生物组织材料植入半切模型内[1]，观察神经再生及动物活动情况。麻醉是构建脊髓半切模型成功的第一步，同时也是动物福利的要求。麻醉效果和安全性是保证实验成功的重要步骤，如麻醉过浅、麻醉维持时间较短，则不能顺利手术，同时也给动物造成痛苦；如麻醉过深、麻醉维持较长，则可能增加麻醉风险及死亡率，故选择合适的麻醉药物、药物给药途径、药物剂量非常重要。水合氯醛在构建脊髓半切模型实验中应用较为广泛，具有麻醉诱导快、麻醉维持时间和复苏时间可通过剂量调节等优点[2]。但在查阅构建脊髓半切模型实验的文献中发现，在应用10%水合氯醛腹腔麻醉时剂量存在差异[3-5]，因此，比较不同剂量10%水合氯醛在构建大鼠脊髓半切模型时的麻醉效果，为科研人员动物实验提供安全和有效的麻醉依据。

1 材料和方法

1.1 麻醉药物及其配制 水合氯醛(成都市科隆化学品有限公司，批号：2018091101)，天平称取10g水合氯醛加入到90ml灭菌0.9%氯化钠溶液中，摇匀至完全溶解，配制成10%水合氯醛溶液，常温保存备用。

1.2 实验动物 8周龄SPF级SD大鼠，体重230～250g，均为雄性，共73只，由湖南长沙市天勤生物技术有限公司提供，生产许可证号：SCXK(湘)2019-0014。饲养于右江民族医学院动物实验中心，室温20～25℃，湿度50%～70%，饲料、水不受限制。

1.3 实验方法

1.3.1 实验动物分组:分组采用完全随机化方法，将73只SD大鼠随机分为三组，均使用10%水合氯醛溶液，3ml/kg组21只，3.5ml/kg组10只，4ml/kg组42只。

1.3.2 实验操作步骤:(1)麻醉药物腹腔注射。采用两人操作法，一人抓取固定大鼠，保持头低位，使内脏上移，以免注射药物时注入脏器，另一人持1ml注射器自下腹中线旁以45°角刺入腹腔后，将腹壁挑起，回抽无血后缓慢注入药物。放回鼠笼，记录动物活动及麻醉效果各项指征，待大鼠完全麻醉后行脊髓半切模型手术操作。(2)构建脊髓半切模型(见图1)。将大鼠取俯卧位固定于动物手术台上，背部剃毛，碘伏消毒，铺无菌单，触摸肋骨为标志，以胸椎第10棘突为中心做一长约2cm正中切口，依次切开皮肤、皮下组织，沿棘突正中切开筋膜和棘上韧带，棘突两侧骨膜下钝性剥离竖脊肌直到两侧关节突，显露椎板，咬骨钳咬除胸10棘突和椎板，暴露硬脊膜及脊髓。显微镜下以后正中静脉为界线， 用眼科手术尖刀向右横向切断右半侧脊髓，去除少许脊髓组织，将修复脊髓损伤生物材料支架植入，彻底止血后逐层缝合筋膜、皮下及皮肤。

图1 构建脊髓半切模型

1.3.3 麻醉观察指征：(1)麻醉诱导时间：指10%水合氯醛腹腔注射后至完全麻醉状态的时间。完全麻醉状态表现为大鼠呼吸规则、角膜反射消失、肌肉松弛、刺痛肢体无反应、夹尾反射消失等。(2)麻醉维持时间：指完全麻醉后持续的时间。至大鼠出现前肢微动、头部活动即为进入麻醉复苏期。(3)麻醉复苏时间：指大鼠从出现肢体微动、刺痛肢体有反应、头部活动到活动正常状态所需要的时间。(4)麻醉时间：指10%水合氯醛腹腔注射时起至大鼠恢复到正常活动状态所需要的时间。(5)构建脊髓半切模型时间：指大鼠完全麻醉后，从固定、剃毛、消毒、铺单至手术完成时间。(6)麻醉死亡率：指各组麻醉后死亡例数占总体例数的百分率。

2 结果

2.1 麻醉诱导时间 3ml/kg组麻醉诱导时间(6.1±0.4)min；3.5ml/kg组麻醉诱导时间(4.4±0.2)min；4ml/kg组麻醉诱导时间(3.5±0.2)min。4ml/kg组起效时间最快，3ml/kg组起效时间最慢;且3ml/kg组与3.5ml/kg、4ml/kg两组的麻醉诱导时间均存在明显差异,具有统计学意义(P<0.001)；3.5ml/kg、4ml/kg两组的麻醉诱导时间差异不显著(P>0.05)，见图2。

图2 麻醉诱导时间3ml/kg、3.5ml/kg、4ml/kg不同剂量三组,组间多重比较，**P<0.001

2.2 麻醉维持时间 3ml/kg组麻醉维持时间(72±4)min；3.5ml/kg组麻醉维持时间(103±3)min；4ml/kg组麻醉维持时间(109±7)min。3ml/kg组麻醉维持时间最短，4ml/kg组麻醉维持时间最长。3ml/kg与3.5ml/kg两组存在明显差异(P=0.001),且3ml/kg、3.5ml/kg两组均与4ml/kg组存在明显差异(P<0.001)，见图3。

图3 麻醉维持时间3ml/kg、3.5ml/kg、4ml/kg三种不同剂量组，组间多重比较，*P=0.001,**P<0.001

2.3 麻醉复苏时间 3ml/kg组麻醉复苏时间(102±4)min；3.5ml/kg组麻醉复苏时间(144±4)min；4ml/kg组麻醉复苏时间(132±4)min。3ml/kg组麻醉复苏时间最短，3.5ml/kg组麻醉复苏时间最长。三组间两两比较均数均存在明显差异(P<0.001)，见图4。

图4 麻醉复苏时间3ml/kg、3.5ml/kg、4ml/kg三种不同剂量组，组间多重比较，**P<0.001

2.4 麻醉时间 3ml/kg组麻醉时间(180±5)min；3.5ml/kg组麻醉时间(251±6)min；4ml/kg组麻醉时间(245±8)min。3ml/kg组麻醉时间最短，3.5ml/kg组麻醉时间最长。3.5ml/kg与4ml/kg两组无明显差异(P>0.05),而3ml/kg组与3.5ml/kg组、4ml/kg组均存在明显差异，有统计学意义(P<0.001)，见图5。

图5 麻醉时间3ml/kg、3.5ml/kg、4ml/kg三种不同剂量组，组间多重比较，**P<0.001

2.5 构建脊髓半切模型时间 三组共73只大鼠构建脊髓半切模型方式、步骤相同，均在完全麻醉后，按固定、背部剃毛、术区消毒、铺单、手术、包扎等步骤完成。造模时间平均用时(30±3)min，最长为38min，最短为26min。

2.6 麻醉死亡率 4ml/kg组42只大鼠中有2只麻醉死亡，死亡率为4.762%；3ml/kg组(21只)、3.5ml/kg组(10只)两组均无死亡，死亡率均为0.000%；经χ2检验得出P=0.468 2,故三组死亡率差异不显著，见图6。

图6 死亡率

3 讨论

脊髓损伤是一种高致残率、高致死率的疾病，损伤后轴突再生障碍造成功能恢复困难[6]。脊髓损伤可分为原发性损伤和继发性损伤，原发性损伤指由外界暴力伤所致，而继发性损伤为伤后发生的一系列自身过度反应激活的相对破坏过程，原发损伤后脊髓缺血缺氧，会使溶酶体内容物过度释放以及钙离子依赖的消化酶的激活，导致脊髓神经元细胞进一步坏死[7-8]。脊髓损伤区域挫伤、压迫、出血甚至断裂，在损伤较短时间甚至数小时内轴突发生变性、坏死[9-10]，造成脊髓结构及功能的损害，在受损脊髓的相应节段以下出现各种运动、感觉和括约肌功能障碍，肌张力异常及病理反射等的相应改变[11]，随后脊髓水肿、缺血、炎症因子的渗入、自噬启动等均会造成微环境的改变使损伤区域进一步扩大，过程可能持续3周，随着轴突的变性，病情进一步加重。在外力因素不能避免的情况下，目前重点集中在减轻继发性损伤，缩短病程，减少损伤面积的进一步扩大，为轴突再生创造良好的微环境，促进轴突的生长或抑制胶质瘢痕的形成[12-13]。 内外性因素所致的脊髓损伤引起的神经元大量变性、坏死是脊髓损伤的重要病理机制[14]。

构建脊髓半切模型是研究生物组织材料修复神经损伤常用的一种方式，模型具有直观、易重复等优点。构建模型需要良好的全身麻醉，使大鼠镇静、镇痛、肌松。而水合氯醛能达到这种效果，被广泛应用于动物实验[15-17]。麻醉药物的剂量要求适应手术的需要，剂量少、效果好、复苏快为优选。现将实验过程中应用10%水合氯醛不同剂量的麻醉效果总结如下：(1)三种不同剂量3ml/kg、3.5ml/kg、4ml/kg均能满足构建脊髓半切模型手术需要，能产生良好的麻醉效果。(2)麻醉诱导时间：3.5ml/kg、4ml/kg两种剂量麻醉诱导差异不明显(P>0.05)，而与3ml/kg组均存在明显差异，剂量越大麻醉诱导时间越短，4ml/kg麻醉诱导时间最短。(3)麻醉维持时间：完全麻醉后维持时间对构建脊髓半切模型最为关键，是模型手术成功的前提。3ml/kg、3.5ml/kg、4ml/kg三组间差异显著(P<0.05)，3ml/kg组麻醉维持时间最短，平均(72±4)min，但也能满足构建模型所需时间[平均用时(30±3)min，最长为38min，最短为26min]；相比3.5ml/kg[(103±3)min]、4ml/kg[(109±7)min]，3ml/kg剂量最为合适。(4)麻醉复苏时间：3ml/kg、3.5ml/kg、4ml/kg三组不同剂量间差异显著，有统计学意义(P<0.001)。复苏时间不随剂量增大而延长，3ml/kg组复苏时间最短(102±4min)，相比3.5ml/kg[(144±4)min]、4ml/kg[(132±4)min]，3ml/kg剂量最为合适。(5)麻醉时间：3.5ml/kg、4ml/kg两组差异不明显(P>0.05)，但均与3ml/kg剂量组存在显著差异(P<0.001)。3ml/kg剂量麻醉时间最短[(180±5)min]，麻醉时间在满足构建模型的前提下，时间越短越安全，相比3.5ml/kg[(251±6)min]、4ml/kg[(245±8)min]，3ml/kg剂量最为合适。(6)麻醉死亡率：除4ml/kg组死亡2例外(死亡率4.762%)，3ml/kg、3.5ml/kg均无死亡(死亡率0.000%)，3ml/kg、3.5ml/kg两组优于4ml/kg组。

综上所述，比较应用10%水合氯醛3ml/kg、3.5ml/kg、4ml/kg三组不同剂量麻醉时，应根据动物实验所需时间而选择，在满足实验的前提下，诱导快、维持时间短、复苏快、麻醉时间短为首选，从而降低麻醉死亡率。3ml/kg剂量组诱导时间[(6.1±0.4)min]较3.5ml/kg组[(4.4±0.2)min]、4ml/kg组[(3.5±0.2)min]长约2min,对构建脊髓半切模型进程影响较小，但在麻醉维持、复苏、麻醉时间、死亡率等方面均有优势。因此，10%水合氯醛3ml/kg剂量腹腔注射麻醉效果在构建大鼠脊髓半切模型实验中优于3.5ml/kg、4ml/kg两种剂量。