动物模型,脊髓损伤 中国实验动物信息网 2020-07-23 1349

　　脊髓损伤（SCI）是由于椎体或椎管内突出的骨碎片移位，对脊髓或马尾神经造成不同程度的损害以及与受损区域相对应的变化的运动，感觉和括约肌功能引起的。引起故障。异常的肌肉紧张和病理反射。国内外已经建立了脊髓挫伤，压迫损伤，横切损伤，局部缺血损伤，牵张损伤和化学损伤等多种SCI动物模型，并对一些神经保护药物进行了药效学筛选。我是。但是，现实世界的研究表明，动物模型和临床SCI之间存在显着差异。需要建立一个完整而客观的运动功能评估系统。这对于进一步研究SCI的发展和机制以及损伤后的修复治疗尤其重要。 SCI动物模型中现有的运动功能评估方法可大致分为三类：开放视野测试，非开放视野测试和行为评分组合。本文对运动功能评估方法以及各种SCI动物模型的优缺点进行了系统综述，以便研究人员可以根据他们的实验治疗需要选择合适的模型和评估方法。

　　1. Tarlov试验

　　1953年，Tarlov及其同事首次描述了开放野外试验，并将其用于评估脊髓压迫性损伤后动物的运动功能。内容包括关节活动性，步行或跑步。它的特征对于灵长类动物更可靠，并且与脊髓损伤的程度，神经功能的恢复以及残余轴突的数量具有更好的相关性，但与啮齿动物的一致性较差。我会。由于观察者的主观任意性，在不同的实验环境中再现性并不高。然后，许多学者对Tarlov方法进行了许多改进，并将其用于评估大鼠的后肢功能。 Kazanci等人使用Tarlov方法评估兔脊髓缺血性损伤后的运动功能，这表明美西律对改善神经功能和减少组织病理学损伤具有重要作用。但是，与甲基强的松龙（一种强大的抗氧化剂）相比，没有统计学差异。 Liang等人研究了川gust嗪和去铁胺对大鼠脊髓缺血性损伤的联合作用，发现治疗组的Tallov评分显着高于对照组，与截瘫的发生率和形态变化有关。我发现有。改进的Tarlov方法相对简单，但得分范围大，并且易于跳跃分布。很难区分不同程度的啮齿动物SCI，也很难揭示神经系统恢复的整个过程。因此，Tarlov方法仅用作啮齿动物SCI程度的初步筛选，适合与其他行为方法结合使用。 Akdemir等人使用改良的Tarlov分级标准和倾斜平板试验评估了用SJA6017（钙蛋白酶抑制剂）治疗的SCI大鼠后肢功能的改善，这可能是由于钙蛋白酶诱导的凋亡抑制所致是一种可行的SCI治疗策略。 2. Basso方法（Basso-Beattie-Bresnahantest）1995年，Basso等人基于Tarlov方法的野外试验提出了一种新的神经运动功能评估方法（简称为BBB方法）。这种方法的分类更加详细，包括大鼠脊髓损伤后后肢恢复过程中几乎所有的行为变化，并且与脊髓损伤的程度非常一致。目前，许多研究人员推荐此方法。*主要的是将动物放在封闭的环形金属壳中，两个观察者站在相对的两侧，观察后肢运动功能的变化。观察期为5分钟，在此期间，观察者根据评分标准进行评分。根据评分结果，SCI可以分为四个阶段：瘫痪，早期恢复，中期恢复和*终恢复。 Basso等人认为，该方法已用于评估SCI后大鼠的后肢运动功能恢复，尤其是下胸脊髓挫伤后的运动功能。其次，评分结果是灵活的，可用于探索运动功能恢复的机制。对分数进行分级，以便它们反映早期，中期和晚期的行为变化，从而揭示SCI恢复的整个过程。基于此，Lankhorst等人添加了数据输入，存储和分析功能，以促进数据之间的比较。 Li等人改进了BBB方法，并将其应用于小鼠SCI模型中的运动功能评估。它比斜板测试具有更高的灵敏度，并且该方法的变异系数很小。 Pinzon等人报告说，米诺环素治疗并未引起SCI大鼠行为或组织病理学改变，并呼吁在临床脊髓挫伤后使用米诺环素治疗，需要进一步研究。 Takeda等人报道了米诺环素被用于治疗大鼠脊髓缺血性损伤，然后BBB方法被用于评估大鼠后肢的运动功能。结果显示，治疗组的BBB评分和正常神经元数量明显高于对照组。当使用BBB方法评估前肢和后肢运动功能时，应使用两个双盲独立观察和记录，以使评分结果更客观。对于初学者而言，许多计分细节都很难理解。 BBB方法仅适用于轻度和中度伤害，但对严重伤害不是很敏感。

　　3.步态分析

　　deMedinaceli等人于1982年建立了足迹分析方法，并将其应用于大鼠神经运动功能的评估，然后由Mets等人进行了许多改进。将不同颜色的墨水施加到实验动物的腿上，使其在木棍上行走，并使用步数，腿的负载和腿的运动角度作为指标进行分析。然而，精确地测量动物的步距和指甲的运动角度是困难且准确的。贾等。报道说，中药疏血通可以明显促进脊髓血液循环，减少继发性损伤，保护缺血区域的神经元。使用Tarlov评分和足迹分析，我们确定舒血通可以促进受伤脊髓的运动功能恢复。遵循BBB方法，VisuGait分析系统是一种用于研究动物步态的自动评估系统，在学术界广受尊重。我们建议使用VisuGait分析系统来确认主要专有实验疗法的结果。该方法可以为各种电动机功能提供大量分析数据，例如着陆时间，悬挂时间，步幅，左右脚的间距以及步序。与BBB方法相比，VisuGait分析系统克服了由于动物的快速运动而难以进行准确评估的缺点，并且适合于前后肢协调性评估。其次，该方法还大大减少了人为因素的影响，大大提高了评估结果的可靠性。 Salazar等人使用VisuGait分析系统和BBB方法观察了小鼠脊髓挫伤后30天人类神经干细胞移植的治疗效果。结果表明，移植后第2天小鼠的运动功能明显改善。

　　跑步机测试是基于VisuGait分析系统的另一项改进。主要目的是将透明的轨道转换成跑步的跑步带，以方便步态分析。该测试可用于动物肢体协调和水平或对角步态的力学分析，适用于研究小型啮齿动物。其次，步态参数与跑带速度相关，有助于评估各个阶段的神经运动功能。这种方法消除了对被测动物的前肢和后肢上墨的需要，从而弥补了足迹分析中的缺陷。因此，尽管跑步机测试已广泛用于研究SCI后大脑中感觉运动皮层损伤和神经再生的研究，但仍需要购买配备高速相机和支持数据采集和分析软件的昂贵跑步机。有一个缺点。 Li等人报道，成人中枢神经系统损伤，跑步机测试，改良，改良的BBB方法，倾斜板测试，Nogo-66受体的活化可能会促进轴突生长。所有分级的网格爬网分数都得到了显着提高。

　　4.网格行走

　　网格行走测试是一种评估方法，可以检测动物是否对大脑或脊髓损伤后的后足位置有精确的控制。适用于小型动物，例如猫和老鼠。

　　根据不同的网格放置角度可分为水平网格测试和倾斜网格测试。在这种方法中，将测试动物放在水平或倾斜的网格上（两根杆之间的距离为2.5厘米），训练动物在网格上寻找食物和水，并在此过程中喂食大鼠。记录后腿脱下的次数。行为数据，例如创建的足迹数和行驶此距离的时间。缺点是网格线太细，难以评估后肢。培训师需要知道评估的所有细节，以便准确地区分受伤和未受伤的行为改变。人为因素具有高影响力，耗时，劳动强度大且成本高。观察动物走路太快并不容易。后来，Prakriya和其他人建立了用于网格爬网测试的自动化分析系统。它*初用于评估T12-T13脊髓横断损伤后的行为变化。行为决策，尤其是脚步连续性，更为准确。它具有易于操作，耗时且高度可比的优点。但是，行为的细微变化（例如轻微的滑倒）更难检测。此外，由于一维感官模型的局限性，很难区分左右后肢的足迹。 Xu等人将神经干细胞移植与NgR疫苗接种相结合，以改善SCI后成年大鼠的运动功能。网格爬行测试指数和BBB评分远远优于单一药物的治疗效果。

　　5.平衡木行走

　　平衡木行走可分为两种类型的测试：梯形梁测试和窄梁测试。前者用于评估动物控制前脚和后爪放置的能力。该方法包括将动物放在脚踏平衡杆上，记录前脚和后爪从平衡杆上掉下的次数，并从DV视频中收集数据。 Cummings等人创建了一种改进的阶梯式射束设备及其评分系统，并用它来评估T9脊髓挫伤小鼠的后肢功能。*重要的是，水平踏步步行测试能够在野外测试中区分具有相同足迹的小鼠。该方法的特点是受试者的训练时间短，参数评估准确，测试过程便于重复观察。然后，它有助于区分鼠标BBB得分5–7和大鼠BBB得分9–13之间的行为变化。但是，与BBB方法不同，该方法主要评估由SCI（尤其是高颈SCI）引起的感觉运动皮层损伤或前肢和后肢功能障碍。此外，这种方法可以区分某些区域的功能恢复能力，例如走路时的体重。 Fiore等人将梯子设备倾斜到40°，并建立了梯子型平衡梁测试，以分析错过的鼠标指示器。在用神经甾体脱氢表雄酮治疗小鼠中度脊髓挫伤后，运动行为缺陷减少，行为结果与神经病理学改变相关。 1975年，希克斯（Hicks）等人建立了细长的平均波束装置，以评估SCI后大鼠的平衡能力，错过的爪子数量以及其他指标。适用于SCI模型和颅骨感觉运动皮层损伤的行为评估。根据测试要求，平衡木通常分为三个规格。 Kunkel-Bagden等人认为，窄平衡木试验可以定量评估SCI大鼠的运动功能。郭丽萍及其同事使用改良的狭窄平衡木试验评估了大鼠在脑损伤后协调肌肉运动和保持平衡的能力，从而量化了损伤程度。缺点是平衡木越窄，实验动物错过的步伐越多，评估结果的可靠性越差。 Merkler等人在Nogo-A（髓磷脂相关轴突生长抑制剂）抗体对中和抑制性抗原的抑制作用研究中，狭窄平衡木梁测试，BBB得分和爬行网格测试得分发现了显着结果。据报道已经有所改善。

　　6. Thoracolumbarheighttest   Thoracolumbarheighttest是通过设备监测胸腰高的装置，当老鼠通过透明轨道走廊时，该设备可监测胸腰高。观察并分析大鼠的后肢是否部分或全部负载。 VandeMeent等。将大鼠置于SCI之后的三种不同类型的环境中，并通过胸腰高测试，BBB评分，VisuGait步态分析和网格测试评估行为变化。结果表明，当训练SCI大鼠在丰富的环境中达到某些阈值时，运动功能会显着改善，但运动功能恢复不会随强度的增加而增加。我会。缺点是它不适用于轻量级或非常沉重的SCI模型的行为评估，只能用作行为评估的辅助工具。

　　7.倾斜平面测试

　　倾斜平面测试主要由两个通过铰链互连的直角夹板组成。倾斜板的侧面有一个角板，可以轻松调节角度。该方法是将实验动物放在斜板上，并调节斜板的角度以获得动物的SCI，然后获得5秒的*大角度值。斜板测试设备简单，易用，可重复，无创，与SCI的程度高度相关，适用于轻度到中度的SCI模型。 Yonemori等人在1998年对斜板测试进行了创新。具体而言，将大鼠放在水平斜盘（0°）上，将起始角度逐渐升高至30°，然后以2°/ sec的速度增加动物，直到它滑出斜盘并达到*大角度值为止。记录。 .. Han等人报道了在实验性SCI大鼠中服用降脂药物辛伐他汀后，斜板测试角度和BBB评分都有显着改善。据信这种神经保护作用与BDNF和GDNF表达的上调有关。国内学者通过倾斜板试验和Tarlov方法的结合观察到了脊髓损伤后大鼠后肢功能的恢复。为了提高方法的可靠性，整个实验过程通常分为两个阶段：初步阶段和正式阶段。初步实验的目的是使实验动物适应环境，并避免在正式实验中出现会影响评估结果的恐惧感。斜盘试验的缺点是很难揭示大鼠神经功能的细微变化，例如爪子位置，下垂或向上弯曲，并且影响运动功能的整体评估。宋焕进及其同事观察了SCI处理大鼠银杏叶提取物后下肢运动功能的恢复情况，发现通过斜盘试验和BBB法检测到的值与脊髓损伤程度显着相关。发现。相信多种行为评估方法的结合可以弥补单一评估方法的缺点，并有效提高评分的准确性和敏感性。

　　8.肢体肌肉力量测试（limbmusclestrengthtest）

　　肢体肌肉力量测试根据各种实验装置可分为肢体悬挂测试和肢体握力测试。前者可用于评估SCI后的前肢功能，尤其是前肢肌肉功能。在Diener等人建立的肢体悬吊测试中，该设备由一根长15厘米，直径2毫米的木棒组成。在测试过程中，通过将动物的前爪轻轻放在悬挂的木棍上并测试动物握住木棍的能力和时间来评估肢体肌肉的力量。与Tarlov方法相比，对中度至重度伤害的动物模型的评估结果更为准确。缺点是它不易遭受轻度或重度伤害，必须与其他行为方法结合使用。肢体抓地力测试的方法是通过抓住附着在抓地力仪上的套箍来测试动物，并使用抓地力仪读数来测量动物运动肌力的恢复情况。安德森等。指出四肢抓地力测试方便且可定量分析。它适用于在SCI子宫颈模型中评估前肢运动功能，但不适用于严重损伤模型。 Aguilar等人使用改良的肢体抓地力测试评估了C5双边SCI小鼠的前肢运动功能。添加一些指标（例如感觉和反射）以建立包括后肢运动，倾斜板测试（例如基于Tarlov和倾斜板方法的组合的Gail）在内的复杂评分方法（CBS）。脚趾伸展，收缩反应，热板测试和游泳等七个项目。每个值代表SCI后神经功能丧失的百分比。 CBS方法提供了SCI大鼠运动神经和感觉神经功能的更准确和全面的评估。缺点是所需的设备更加复杂，并且有很多人为因素导致无法升级。从那时起，Kelasidis和同事修改了CBS评分标准，取消了“常规行走：0分”选项，并说“四肢承受重量，可以行走1-2次”。你可以走几次。” ，从而减少人为因素并提高评分可靠性。 Von Euler及其同事证实，通过CBS和BBB评估的运动功能结果与不同程度的脊髓压迫性损伤模型中的组织学变化密切相关。 Hara等人报道了盐酸法舒地尔（一种异喹啉磺酰胺衍生物）在治疗大鼠T3脊髓压迫性损伤中的有效性。在这项研究中，改良的CBS用于评估SCI动物的运动功能，该药物组的行为指标明显优于甲基强的松龙对照组。国内学者正在研究外科减压对大鼠慢性脊髓损伤的影响及相关机制。 CBS结果表明，手术减压可以增强脊髓运动神经元中的乙酰胆碱转移酶合成，并改善动物的运动功能。