不同程度頸椎骨折錯位的大鼠原發(fā)性脊髓損傷的實驗研究.pdf

1、1、研究背景：
　　 脊髓損傷是臨床常見的疾病，近年來由于經(jīng)濟的迅速發(fā)展，交通事故的頻繁發(fā)生，脊髓損傷發(fā)病率越來越高，脊髓損傷后，常引起感覺運動功能和大小便功能障礙，給患者的生活帶來很大的不便，也給患者家庭和社會帶來沉重的負(fù)擔(dān)。但目前脊髓損傷的治療仍無有效的方法，所以脊髓損傷一直是醫(yī)學(xué)界研究的重點和熱點。
　　 脊髓損傷的研究以動物模型為基礎(chǔ)，其中應(yīng)用最為廣泛的是脊髓挫傷動物模型。1911年Allen首次應(yīng)用Weight

2、drop模型，且在其后的研究中發(fā)現(xiàn)，行脊髓正中切開術(shù)能減輕受傷脊髓組織的進一步破壞。1985年Wrathall等把Weightdrop模型應(yīng)用到大鼠，并對大鼠脊髓損傷后的形態(tài)學(xué)和行為學(xué)的改變進行了描述。1989年Young等在Weightdrop模型基礎(chǔ)上加以改正，研制了一種新的脊髓挫傷模型，命名為“NYUImpactor”。近年來，很多研究者繼續(xù)改善脊髓挫傷模型，且將該模型從胸段脊髓損傷擴展到臨床上常見的頸段脊髓損傷，2005年P(guān)ea

3、rse等在OSU基礎(chǔ)上自行研發(fā)的電磁驅(qū)動的脊髓挫傷裝置(ESCID)，對大鼠C5脊髓水平分別進行0.80、0.95和1.10mm的挫傷位移，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三種不同程度的挫傷分別能產(chǎn)生輕、中、重度的脊髓損傷。
　　 臨床上常見的脊髓損傷常由椎骨骨折引起。所以近年來有學(xué)者建立與臨床更為相關(guān)的脊髓錯位傷模型。2004年Fiford等設(shè)計了一種胸段脊髓錯位傷模型，固定大鼠的T12椎體，然后通過試驗機的控制使L2椎體向左側(cè)錯位，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，錯位位

4、移越大，錯位6小時后的繼發(fā)性脊髓損傷越嚴(yán)重。Choo等通過自行研制的大鼠頸椎椎夾，設(shè)計了一種大鼠頸椎前后骨折錯位傷模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由骨折錯位導(dǎo)致的脊髓損傷與脊髓挫傷，牽拉傷所致的原發(fā)性損傷和3小時以后的繼發(fā)性損傷的機制不同。Tator等發(fā)現(xiàn)臨床上前后骨折錯位的病人較左右骨折錯位的病人多，而且前后骨折錯位的病人發(fā)生完全性脊髓損傷的比例更大。所以Clarker等利用Fiford的左右骨折錯位模型和Choo的前后骨折錯位模型在胸腰椎上進行比較，

5、發(fā)現(xiàn)前后骨折錯位時，脊髓的出血量、白質(zhì)軸索和灰質(zhì)神經(jīng)元的損傷程度均較左右骨折錯位的大，而且白質(zhì)軸索的損傷部位不一樣。
　　 目前對大鼠頸椎前后骨折錯位的脊髓損傷的研究中，只對C4-C5處2.5mm的大位移錯位下的脊髓損傷進行了研究。該錯位位移相當(dāng)于在矢狀徑上使脊髓剪切90％，脊髓損傷較嚴(yán)重，死亡率較高，不適合進行長期的繼發(fā)性脊髓損傷的研究。所以探索一種輕中度的脊髓損傷模型是顯得尤為重要。
　　 2、研究目的：
　　

6、 2.1、建立一種頸椎骨折錯位的大鼠原發(fā)性脊髓損傷模型;
　　 2.2、比較本模型在不同位移的錯位下對原發(fā)性脊髓損傷的影響;
　　 2.3、比較本模型在不同速度的錯位下對原發(fā)性脊髓損傷的影響。
　　 3、研究方法：
　　 3.1、建立脊髓損傷模型
　　 選取16只雄性SD大鼠，體重為295g～315g，隨機分配到活體組和活體對照組，每組各8只。頭、尾側(cè)椎夾分別夾持C3和C4、C5和C6，活體組錯

7、位時，固定頭側(cè)椎夾，尾側(cè)椎夾以2mm/s的速度向背側(cè)錯位1.90mm,后再以2mm/s的速度返回原位置。記錄實驗組損傷過程中位移和力，觀察損傷后的脊髓形態(tài)和C4～5椎間盤，并在HE染色的矢狀位切片上計算脊髓白質(zhì)出血量、灰質(zhì)出血量、以及總出血量?；铙w對照組與活體組過程相同，但沒有骨折錯位位移。
　　 離體組取8例新鮮的雄性SD大鼠頸椎標(biāo)本（體重295g～315g），與活體組相同的方法，以2mm/s的速度使尾側(cè)椎夾向背側(cè)錯位1.60

8、mm，后再以2mm/s的速度返回原位置。記錄損傷過程中的位移和力，觀察C4～5椎間盤的損傷情況。離體組和活體組之間生物力學(xué)參數(shù)的比較采用兩獨立樣本t檢驗的統(tǒng)計方法。
　　 3.2、錯位位移對原發(fā)性脊髓損傷的影響
　　 28只雄性SD大鼠，體重為295g～315g，隨機分配到3個實驗組和實驗對照組，1.3mm組6只，1.6mm組7只，1.9mm組8只，實驗對照組7只。實驗組以200mm/s的速度，在C4-C5分別產(chǎn)生骨折錯

9、位1.30mm、1.60mm、1.90mm。采用方差分析比較在200mm/s的速度錯位下，三組大鼠損傷過程中的生物力學(xué)參數(shù)，以及三組脊髓各部位的出血量。采用配對t檢驗比較三組組內(nèi)的白質(zhì)出血量和灰質(zhì)出血量。通過免疫組化染色，觀察三組軸索的損傷情況。
　　 3.3、錯位速度對原發(fā)性脊髓損傷的影響
　　 24只雄性SD大鼠，體重為295g～315g，隨機分配到2個實驗組和實驗對照組，每組各8只。實驗組以2mm/s的速度，在C4

10、-C5分別產(chǎn)生骨折錯位1.30mm和1.60mm。結(jié)合前面的實驗資料，采用兩獨立樣本t檢驗比較慢速組(2mm/s)和快速組(200mm/s)在同一位移水平(1.3mm，1.6mm，1.9mm)下，大鼠損傷過程中的生物力學(xué)參數(shù)，以及兩組脊髓各部位的出血量。2mm/s的錯位下，采用方差分析比較1.3mm、1.6mm、1.9mm三組之間的生物力學(xué)參數(shù)，采用兩獨立樣本t檢驗比較1.6mm和1.9mm兩組脊髓各部位的出血量，采用配對t檢驗比較三組

11、組內(nèi)的白質(zhì)出血量和灰質(zhì)出血量。
　　 4、研究結(jié)果：
　　 4.1、建立脊髓損傷模型
　　 在2mm/s的骨折錯位下，活體組和離體組的最大力分別為12.7N和9.7N，骨折破壞點位移分別為1.00mm和1.11mm。兩組的最大力和骨折破壞點位移的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 活體組的大鼠脊髓背側(cè)均有兩條對稱的淤血帶，或色澤較深的出血點。顯微鏡下HE染色的脊髓切片可見脊髓出血主要集中在灰質(zhì)，以片狀出血為主;白

12、質(zhì)有分散的出血點，且背側(cè)較腹側(cè)多?；铙w組脊髓白質(zhì)出血量、灰質(zhì)出血量、以及總出血量分別為0.79mm3、1.63mm3、2.42mm3，C4～5椎間盤出血，且在C4下終板處斷裂。離體組C4～5椎間盤也在C4下終板處斷裂?；铙w對照組的大鼠脊髓和椎間盤均未見任何損傷。
　　 4.2、錯位位移對原發(fā)性脊髓損傷的影響
　　 在200mm/s的骨折錯位下，1.3mm、1.6mm、1.9mm三組的最大力分別為14.7N、13.5N、1

13、6.4N，骨折破壞點位移分別為0.85mm、1.02mm、1.03mm。三組的錯位速度分別為199mm/s、209mm/s、202mm/s，三組之間的最大力、骨折破壞點位移的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，三組之間錯位速度的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 肉眼觀察脊髓可見，1.3mm組脊髓C4-C5背側(cè)有兩個對稱的顏色較淺的出血點;1.6mm組脊髓C4-C5背側(cè)可見兩個對稱的顏色較深的出血點;1.9mm組脊髓C4-C5背側(cè)可見兩條對稱的深色的出血

14、帶。三組的椎間盤均有出血，且完全破裂。實驗對照組脊髓和椎間盤未見損傷。
　　 HE染色切片可見，1.3mm組脊髓出血區(qū)域絕大部分在灰質(zhì)，白質(zhì)幾乎沒有出血。1.6mm組和1.9mm組脊髓出血區(qū)域集中在灰質(zhì)，白質(zhì)中有少量的出血，且較為分散，白質(zhì)背側(cè)較腹側(cè)多，但1.9mm組脊髓出血量較1.6mm組多。對照組未見出血。
　　 經(jīng)統(tǒng)計分析，1.3mm、1.6mm、1.9mm三組的白質(zhì)出血量分別為0.04mm3、0.10mm3、0.

15、53mm3，灰質(zhì)出血量分別為0.21mm3、0.62mm3、1.12mm3，總出血量分別是0.25mm3、0.72mm3、1.65mm3。1.9mm組的灰質(zhì)出血量、總出血量均明顯高于1.6mm組，1.6mm組的灰質(zhì)出血量、總出血量均明顯高于1.3mm組，1.9mm組的白質(zhì)出血量、灰質(zhì)出血量、總出血量均明顯高于1.3mm組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 經(jīng)Neurofilament200抗體和β-TubulinIsotypeⅢ抗體染

16、色可見，1.3mm組大鼠脊髓的損傷局限在灰質(zhì)，背側(cè)和腹側(cè)的白質(zhì)軸索均未見明顯斷裂，1.6mm組大鼠脊髓的損傷由灰質(zhì)擴展到背側(cè)白質(zhì)，且出現(xiàn)少量的背側(cè)軸索的斷裂，1.9mm組大鼠脊髓的損傷擴展到背腹側(cè)的白質(zhì)，背腹側(cè)軸索均出現(xiàn)斷裂，但背側(cè)較腹側(cè)嚴(yán)重。
　　 4.3、錯位速度對原發(fā)性脊髓損傷的影響
　　 在2mm/s的骨折錯位下，1.3mm組的最大力為14.7N，骨折破壞點位移為0.99mm，最大位移為1.31mm;1.6mm組

17、的最大力為11.3N，骨折破壞點位移為0.99mm，最大位移為1.62mm。在1.3mm和1.9mm的位移下，慢速組和快速組的最大力、骨折破壞點位移、以及最大位移的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。在1.6mm的位移下，慢速組和快速組的最大力、骨折破壞點位移的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，最大位移的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。在2mm/s的錯位速度下，三組的最大力和骨折破壞點位移的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 肉眼觀察脊髓可見，在1.3mm的錯位下，慢速組的脊髓無

18、損傷，快速組的脊髓背側(cè)可見兩個對稱的淺色的出血點。在1.6mm的錯位下，慢速組和快速組的脊髓背側(cè)均可見兩個對稱的深色的出血點。在1.9mm錯位下，慢速組和快速組的脊髓背側(cè)均可見兩條對稱的出血帶。實驗組的C4～5椎間盤均可見破裂出血，且C4下終板斷裂。對照組大鼠脊髓和椎間盤均未見損傷。
　　 HE染色切片可見，1.3mm的位移錯位時，慢速組的脊髓沒有觀察到出血，而快速組有少量的出血，白質(zhì)、灰質(zhì)、以及總出血量分別是0.04mm3、0

19、.21mm3、0.25mm3;1.6mm的位移錯位時，慢速組和快速組的脊髓都觀察到出血，白質(zhì)、灰質(zhì)、以及總出血量分別是0.12mm3和0.10mm3、0.82mm3和0.62mm3、0.94mm3和0.72mm3;1.9mm的位移錯位時，慢速組和快速組均有較多的出血，白質(zhì)、灰質(zhì)、以及總出血量分別是0.79mm3和0.53mm3、1.63mm3和1.12mm3、2.42mm3和1.65mm3。在1.6mm和1.9mm的位移錯位下，慢速組各

20、部位的出血量均大于快速組相應(yīng)部位的出血量，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義。在2mm/s的錯位下，1.6mm和1.9mm兩組的白質(zhì)出血量、灰質(zhì)出血量、以及總出血量的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 5、結(jié)論：
　　 本研究成功地建立了一種與臨床相關(guān)的大鼠頸椎骨折錯位的脊髓損傷模型，同時產(chǎn)生錯位骨折和脊髓出血損傷。證明了不同的錯位位移可以產(chǎn)生不同程度的原發(fā)性脊髓損傷，1.9mm的位移甚至可產(chǎn)生重度的原發(fā)性脊髓損傷。速度是影響脊髓損傷程度的一個指