动物模型与评估丨啮齿动物脊髓损伤模型(Spinal Cord Injury, SCI)

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脊髓损伤模型(Spinal Cord Injury, SCI)是用于研究脊髓损伤的病理生理机制以及探索治疗方法的重要工具。

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(A) T2棘突开始,向头部方向制作一个1.5-2厘米的纵向皮肤切口,暴露皮下脂肪层。

(B) 切除一小部分脂肪,以便于触摸到T2棘突。

(C) T2棘突作为解剖标志,向头部方向切开肌肉层。通过钝性分离,分离肌肉层下的脂肪组织。

(D) 使用显微牵开器将切开的层次向两侧牵拉,以暴露深层肌肉层。

(E) 使用显微剪刀锐性分离沿椎板的多裂肌和颈椎肌肉,以暴露椎板。

(F) 在完全去除C6椎板前后及上方的软组织后,进行椎板切除术。

(G) 椎板切除完成后,使用脊椎稳定器稳定颈椎,并用重量压缩装置的尖端瞄准C6水平的脊髓。

(H) C6水平对脊髓进行压迫。

这个过程通常用于创建动物模型,以研究脊髓损伤及其恢复机制,或者评估新的治疗方法。

通过重物下坠撞击脊髓中央,模拟脊髓损伤引起的疼痛。术后出现适度的机械痛超敏和持久的热痛过敏,与自发痛和诱发痛有关。

常见类型

挫伤型

重物坠击法:通过将一定质量的重物从特定高度自由落下,撞击小鼠脊髓,造成挫伤。这种方法操作相对简单,可重复性较好,能模拟临床中常见的重物撞击导致的脊髓损伤情况。例如,使用改良的 Allen's 法,将小鼠麻醉后固定在立体定位仪上,暴露脊髓,然后用重物从一定高度坠落撞击脊髓,通过调整重物质量和坠落高度来控制损伤程度。

电磁打击法:利用电磁装置产生冲击力,精确控制打击力度和时间,对小鼠脊髓进行损伤。其优点是可以更精准地控制损伤参数,但设备相对复杂。

横断型

完全横断:使用手术器械如显微剪刀等,将小鼠脊髓完全切断,使损伤平面以下的感觉和运动功能完全丧失。该模型适用于研究脊髓完全损伤后的神经再生和功能恢复机制,以及评估神经移植等治疗方法的效果。

部分横断:只切断一部分脊髓组织,保留部分神经纤维的连续性。这种模型更接近临床中部分脊髓损伤的情况,可用于研究不完全性脊髓损伤后的神经修复和功能重建过程。

压迫型:通过在小鼠脊髓上施加持续的压力来模拟临床中脊柱骨折、椎间盘突出等导致的脊髓压迫损伤。常用的方法包括使用动脉瘤夹、丝线环扎或植入压迫物等。例如,将动脉瘤夹放置在小鼠脊髓上,逐渐施加压力并保持一定时间,造成脊髓压迫损伤。

具体建模方法

术前准备:选取健康的小鼠,一般常用成年小鼠,常用的品系包括 C57BL/6 等。在建模前对小鼠进行称重,计算麻醉剂的用量,通常使用戊巴比妥钠或异氟烷等进行麻醉。然后将小鼠固定在手术台上,剃除背部毛发,消毒手术区域。根据选择的模型类型进行手术。例如,对于重物坠击法,在暴露脊髓后,将重物坠击装置对准脊髓特定部位进行撞击;对于横断模型,使用显微手术器械仔细切断脊髓;对于压迫模型,将压迫物放置在脊髓上并固定。术后将小鼠放置在温暖、安静的环境中,密切观察其生命体征和行为变化。给予抗生素预防感染,定期更换伤口敷料。还需要对小鼠的排尿和排便进行辅助,以防止泌尿系统感染和便秘等并发症。

行为学评估

BBB 评分:

是一种广泛应用于小鼠脊髓损伤模型的行为学评分方法,通过观察小鼠后肢的运动功能、关节活动、步态等方面,对其进行0-21分的评分,分数越高表示运动功能恢复越好。

斜板实验:

将小鼠放置在斜板上,逐渐增加斜板的角度,观察小鼠能够在斜板上保持稳定的最大角度,以评估其肌肉力量和肢体协调能力。

握力测试(Grip strength test):

这种测试用于评估动物前肢的运动功能,特别是它们施加拉力的能力。测试在伤害后的第1371421284270天进行。使用电子握力计上的网格进行测试,动物需要抓住网格并施加力量。每次试验包括五次独立的测试,其中排除最高和最低的力量值,剩余的三次测试结果取平均值作为最终结果。这种测试可以帮助了解动物前肢力量的恢复情况。

钢丝悬挂测试(Hanging wire test):

这种测试用于评估动物的感觉运动功能,特别是在伤害后的特定时间点(第1714212842天)。由于小鼠容易学会如何挂在钢丝上,因此在这个测试中,钢丝被替换为一根线(55厘米长,直径0.2毫米),这样小鼠必须用前爪悬挂在摇摆的线上实际测试时,将小鼠放在悬挂在柔软平坦表面上方25-30厘米的线上,摇晃线三次以鼓励小鼠抓住它,并记录小鼠悬挂的时间(秒)。

这两种测试方法都是非侵入性的,可以帮助评估动物在神经损伤后的功能性恢复,特别是在运动和感觉运动功能方面。通过这些测试,可以量化动物的运动能力,从而评估神经再生或治疗方法的有效性。