不同SCI大鼠模型的比较研究及护理

惠 敏，朱晓伟，曹晓东，韩 帅*

（1.内蒙古医科大学第一临床医学院，内蒙古 呼和浩特 010110；2.内蒙古医科大学实验动物中心，内蒙古 呼和浩特 010110；3.内蒙古医科大学药学院 新药安全评价研究中心，内蒙古 呼和浩特 010110）

建立SCI动物模型可以为研究SCI的病理生理机制及确定药物治疗效果等实验提供研究基础。在实验动物的选择中，常用大鼠作为SCI的造模动物[1]。不同方法构建SCI模型的试验范围不同，需要进行对比选择。对SCI模型大鼠采取尽早、合理的护理会大大提高受损个体的生存率，为实验提供高质量模型样本。

1 常见SCI模型比较

1.1 挫伤型SCI模型

1.1.1 重物坠击法。Allen提出用重物坠击法制作SCI模型，是一种与人类脊椎损伤性质最为接近的方法。通过一定质量的重物从一定高度作自由落体运动坠击脊髓，可以根据重物的质量和坠落高度制作不同程度的SCI模型[1]，但是会因为坠击时脊柱与脊髓的偏移导致损伤程度有较大差异，导致实验重复性较差。而且重物未及时去除，会压迫脊髓造成二次伤害，影响实验的准确性。GRUNER、John A等[1]研发的MASCIS打击器也被称为NYU打击器，可以精确控制坠击的速度、高度和时间，可以作为标准化SCI模型制作仪，但是其存在重物反弹效应，容易造成损伤程度的差异。田峰等研制了Impactor M－Ⅲ脊髓撞击器，在第7天和第14天BBB运动功能评分中，Impactor M－Ⅲ脊髓撞击器组明显高于Allen撞击器组[3]。

1.1.2 IH打击器打击法。2003年，ScheffI等用力控冲击头代替重物自由落体避免造成伤害，通过计算机精准控制SCI程度，造模准确性和重复性良好。University of New Jersey公司改良的PSI-IH脊髓打击器，通过不锈钢尖头快速击打暴露的脊髓后迅速上抬尖头，可精确获得打击时的各项数据及准确判断脊髓移位和损伤程度。陈月娟等[4]使用PSI-IH 脊髓打击器制作SCI大鼠模型，判定轻度SCI的力为80 kdyn，中度 SCI的力为 120 kdyn，重度 SCI的力为 160 kdyn。相比NYU打击器，PSI-IH 脊髓打击器能够避免脊髓压迫造成的二次伤害，但是其只能模拟撞击时的初次伤害，不存在挤压过程，不能完全体现临床SCI的病理变化。

1.1.3 气枪冲击器法。Wieslaw Marcol等[5]提出，通过使用一股可以精确调整和控制的压缩空气对脊髓产生损伤。用牙钻在大鼠椎弓上钻一个直径2 mm的小孔，将注入器尖端靠近钻孔口，然后通过微操作器调整，使其与硬脑膜接触，但是不对硬脑膜施加任何压力。设置冲击参数，发射冲击，造成损伤。气枪冲击法不需要切除椎板，可以避免脑膜损伤所致的出血，亦可避免脑脊液的流失，是一种可复制、分级和非椎板切除的新型SCI造模方法。

1.2 压迫性SCI模型

1.2.1 钳夹法。徐伟龙等[6]去除预期损伤脊柱水平部位的椎板，夹闭动脉瘤钳使脊髓造成急性损伤，保持动脉瘤钳夹闭状态约1 min，造成脊髓慢性压迫伤害。造模1周后BBB运动评分中，30 g夹闭力夹闭60 s的实验组评分明显高于其他组，可以将30 g、60 s作为创建急性钳夹型SCI动物模型的造模方式。

1.2.2 球囊挤压法。Wook-Hun Chung等[7]报道，用脊髓针在透视镜引导下经腰骶关节穿入硬膜外腔，将球囊导管通过脊髓针插入硬膜外腔，导管尖端放置在预计损伤位置和2个注射器连接在一个三阀转换器上，一个用来注射液体，另一个注射气体，将液体推入小球至所需体积（20μL或50μL）维持10 min。该方法无需切除椎板，但球囊压缩通常缺乏SCI的急性成分，所以只能模拟脊髓慢性压迫过程。

1.2.3 脊髓捆扎法。Costa报道[8]，用一根弯曲的手术针穿入大鼠一侧椎间孔，穿过脊髓前线，然后将针从对侧椎间孔穿出，使缝线缠绕在脊髓上，形成一个完整的手术绑带，将脊髓压在后方黄韧带上。捆扎线两端中的一端附着在大鼠脊髓捆扎机械装置，另一端通过固定滑轮连接到一个悬挂物体。物体在重力的作用下运动，对捆扎线产生拉力，进而对脊髓产生压迫。通过改变悬挂物的重力制作不同损伤程度的SCI大鼠模型。该方法无需切除椎板，创伤小、出血少、感染风险较小。造成轻度损伤的力为2 N，造成中度损伤的力为22 N，造成重度损伤的力为42 N。

1.3 横断型SCI模型

1.3.1 脊髓全横断法。脊髓全横断法是将脊髓预期损伤平面用刀片或眼科剪完全横断。脊髓全横断模型重复性好，损伤程度恒定，功能障碍确定，但是术后大鼠并发症多，感染率和死亡率较高，需要良好的术后护理。

1.3.2 脊髓半横断法。脊髓半横断法是指横断部分预期损伤脊髓平面，另一部分保持完好。相比脊髓全横断，半横断法保留了对侧脊髓的功能，术后大鼠恢复较快，死亡率小，可形成自身对照。但是因其半横断的程度与SCI程度有关，需要对手术进行标准化。脊髓横断法近年来多用于为临床提供新型高质量的治疗方法。

1.4 缺血再灌注SCI模型

Martin Marsala等[9]报道，可从大鼠尾动脉插入导管，使导管置于胸主动脉，导管尖端达到左锁骨下动脉水平，向导管内充气0.25 mL维持一定时间。脊髓缺血再灌注模型的重复性较好，但是因其夹闭动脉可使其他器官同时受累缺血而造成损伤。该方法可用来研究某些RNA在损伤后的病理改变以及为寻找有效治疗药物提供基础。

1.5 牵张型SCI模型

Dabney等报道，该模型是通过暴露大鼠三节脊椎的棘突和横突，以中间脊椎为中心，安装改良型Harrington牵张装置，牵张钩上下两端分别抵于前后两脊椎骨板，计算机控制牵拉长度与时间，制造不同损伤程度的模型。但是该模型存在计算机设定的牵拉长度数据与脊髓实际牵拉长度有差异，可对实验造成误差。该模型可以用来研究牵张损伤中相关物质的含量变化以及药物对该损伤的预防与治疗。

1.6 脱位型SCI模型

Fiford报道[11]，在大鼠暴露脊椎的条件下，使用计算机控制损伤的位移和速度，将目标椎骨进行侧移，持续一定时间后复位，形成一种骨折型脊髓脱位的损伤。该模型一般用于颈椎错位导致的SCI，可为该类型损伤病理变化和继发损伤以及治疗方法的研究提供基础。

1.7 光化学诱导SCI模型

Watson等[12]预先给大鼠注射玫瑰红，然后在分离椎板的基础上用560 nm冷光照射暴露的脊髓，发生光化学反应，损伤脊髓血管内皮细胞，形成血栓闭塞血管而造成缺血性损伤。Von Euler等[13]提出，改用氩灯作为光源可避免切除椎板，可以大大简化实验步骤并减少大鼠受到的损害。但是氩灯属于高离子光源，对脊髓周围组织有一定的损害，在实验中要及时给光照部分降温。该模型与临床SCI有一定出入，更适合研究创伤后的二次创伤。

2 SCI造模评价

2.1 组织形态学评价

通过组织HE染色和免疫组化染色等方法，在显微镜下观察脊髓、神经和创面等组织的形态改变。近年来，运用免疫荧光法、免疫酶法、免疫铁蛋白法、免疫金法及放射免疫自显影法等，使得组织形态学评价具有更高的特异性、敏感性和定位准确性。

2.2 运动功能学评价

2.2.1 BBB评分。BBB评分是实验中最常用的运动功能评分准则，可以为大鼠后肢各关节的活动情况、后肢步态及协调功能，以及运动中爪的精细动作完整评分。该方法操作简便，无需其他设备，但是该方法主观性较强，需要对评分人员进行培训。

2.2.2 斜板实验。将大鼠以身体长轴与斜板纵轴呈垂直位放置于斜面上，逐渐增加斜板倾斜角度，以大鼠能在斜板上停留5 s的最大角度为其最大功能值。该方法重复性好，而且具有一定的客观性，但是因大鼠保持平衡与爪的位置和尾的摆放不同有关，不能客观体现神经恢复的细微变化。

2.3 神经电生理评价

神经电生理评价可以准确高效地发现脊髓缺血情况，通过测量检测体感诱发电位（SEP）和运动诱发电位（MEP）的波动情况，对大鼠SCI和愈合进行定量评价。该评价方法常与BBB评分联用，具有更高的评价价值。但是该方法受实验室环境和麻醉药等因素影响，会对电信号产生干扰。

3 SCI造模后期护理

3.1 基础护理

3.1.1 大鼠的饲养环境及基本需要。大鼠的生存环境及饲养设施要符合GB14925-2010标准，实验动物微生物学等级要符合GB 14922.2-2011标准，饮用水要符合GB-5749标准。

3.1.2 加强营养供给。保持基本营养供给，适量添加蛋白质，如牛奶和鸡蛋等。应当特别注意脂肪酸的供给，亚油酸在饲料中的比例应大于0.3%。大鼠对维生素A较为敏感，应当注意补充维生素A。

3.2 辅助排尿

脊髓受损会导致大鼠膀胱排尿障碍而造成尿潴留，所以必须人工辅助排尿。每天早晚各1次，观察大鼠尿液是否正常及有无血液、脓液等。可用手按住膀胱底由上到下缓缓按压，将尿液逼出。为了避免膀胱破裂，操作必须轻缓。对于按压膀胱无法使尿液排出者，可用温水刺激膀胱区和外生殖器官辅助尿液排出。对于尿液无法逼出或尿道堵塞者可用10 mL注射器进行膀胱穿刺术抽出潴留尿液。

3.3 辅助运动

宋碧英等[14]指出，大鼠的辅助运动训练和肌肉按摩应在脊髓受损后立即以每只每天2次、每次10 min的频率进行。辅助运动包括髋关节的屈伸、展收、旋内旋外运动，膝关节的屈伸运动，踝关节的背屈伸和跖屈运动等。肌肉按摩应包括大腿、小腿、足部的各个肌肉群，以促进大鼠受损神经恢复和运动功能重建。

3.4 防止后肢水肿措施

付子豪等[16]报道，改良尾部悬吊模型可以起到避免后肢水肿和关节变形的作用。用聚乙烯发泡棉网弹性好、材质柔软且表面阻力较大，用聚乙烯发泡棉网套包绕鼠尾形成尾套，再用纱布尾套包裹固定鼠尾，可有效减少常规吊尾模型所致的鼠尾坏死和尾套脱落。

3.5 伤口护理

徐翠献等研究表明，红外线照射可以有效促进伤口愈合，降低感染率，并有良好的镇痛效果。为了避免感染,可在术后1 d腹腔注射青霉素钠20万国际单位，注射频率为1次/d，连续注射3 d。

3.6 防止压疮

人为更换大鼠体位和姿势，防止大鼠长期压迫身体一侧，并为大鼠清洁被尿液浸湿的皮肤，使其皮毛保持干燥，可以有效防止压疮。

本文总结了7类不同SCI模型大鼠的制备方法及应用范围，并对其优缺点进行综合比较。同时对造模后的护理进行概括，总结了6种方法，包括一般护理、辅助排尿、辅助运动、尾部悬吊防后肢水肿、伤口护理和防止压疮。通过这6种方法可以有效降低SCI大鼠模型的死亡率，提高SCI大鼠造模的成功率。