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擔。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)學界研究的重點和熱點。
　　 脊髓損傷的研究以動物模型為基礎，其中應用最為廣泛的是脊髓挫傷動物模型。1911年Allen首次應用Weight

2、drop模型，且在其后的研究中發(fā)現(xiàn)，行脊髓正中切開術能減輕受傷脊髓組織的進一步破壞。1985年Wrathall等把Weightdrop模型應用到大鼠，并對大鼠脊髓損傷后的形態(tài)學和行為學的改變進行了描述。1989年Young等在Weightdrop模型基礎上加以改正，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Pea

3、rse等在OSU基礎上自行研發(fā)的電磁驅動的脊髓挫傷裝置(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，結果發(fā)現(xiàn)三種不同程度的挫傷分別能產生輕、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。所以近年來有學者建立與臨床更為相關的脊髓錯位傷模型。2004年Fiford等設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椎體向左側錯位，結果發(fā)現(xiàn)，錯位位

4、移越大，錯位6小時后的繼發(fā)性脊髓損傷越嚴重。Choo等通過自行研制的大鼠頸椎椎夾，設計了一種大鼠頸椎前后骨折錯位傷模型，結果發(fā)現(xiàn)由骨折錯位導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、白質軸索和灰質神經元的損傷程度均較左右骨折錯位的大，而且白質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。該錯位位移相當于在矢狀徑上使脊髓剪切90％，脊髓損傷較嚴重，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、尾側椎夾分別夾持C3和C4、C5和C6，活體組錯

7、位時，固定頭側椎夾，尾側椎夾以2mm/s的速度向背側錯位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出血量、灰質出血量、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大鼠頸椎標本（體重295g～315g），與活體組相同的方法，以2mm/s的速度使尾側椎夾向背側錯位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檢驗比較三組組內的白質出血量和灰質出血量。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分別產生骨折錯位1.30mm和1.60mm。結合前面的實驗資料，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、組內的白質出血量和灰質出血量。
　　 4、研究結果：
　　 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)計學意義。
　　 活體組的大鼠脊髓背側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，以片狀出血為主;白

12、質有分散的出血點，且背側較腹側多?；铙w組脊髓白質出血量、灰質出血量、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)計學意義，三組之間錯位速度的差異有統(tǒng)計學意義。
　　 肉眼觀察脊髓可見，1.3mm組脊髓C4-C5背側有兩個對稱的顏色較淺的出血點;1.6mm組脊髓C4-C5背側可見兩個對稱的顏色較深的出血點;1.9mm組脊髓C4-C5背側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，白質幾乎沒有出血。1.6mm組和1.9mm組脊髓出血區(qū)域集中在灰質，白質中有少量的出血，且較為分散，白質背側較腹側多，但1.9mm組脊髓出血量較1.6mm組多。對照組未見出血。
　　 經統(tǒng)計分析，1.3mm、1.6mm、1.9mm三組的白質出血量分別為0.04mm3、0.10mm3、0.

15、53mm3，灰質出血量分別為0.21mm3、0.62mm3、1.12mm3，總出血量分別是0.25mm3、0.72mm3、1.65mm3。1.9mm組的灰質出血量、總出血量均明顯高于1.6mm組，1.6mm組的灰質出血量、總出血量均明顯高于1.3mm組，1.9mm組的白質出血量、灰質出血量、總出血量均明顯高于1.3mm組，差異均有統(tǒng)計學意義。
　　 經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，背側和腹側的白質軸索均未見明顯斷裂，1.6mm組大鼠脊髓的損傷由灰質擴展到背側白質，且出現(xiàn)少量的背側軸索的斷裂，1.9mm組大鼠脊髓的損傷擴展到背腹側的白質，背腹側軸索均出現(xiàn)斷裂，但背側較腹側嚴重。
　　 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)計學意義，最大位移的差異有統(tǒng)計學意義。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、灰質、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、灰質、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、灰質、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部位的出血量，但差異無統(tǒng)計學意義。在2mm/s的錯位下，1.6mm和1.9mm兩組的白質出血量、灰質出血量、以及總出血量的差異有統(tǒng)計學意義。
　　 5、結論：
　　 本研究成功地建立了一種與臨床相關的大鼠頸椎骨折錯位的脊髓損傷模型，同時產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生不同程度的原發(fā)性脊髓損傷，1.9mm的位移甚至可產生重度的原發(fā)性脊髓損傷。速度是影響脊髓損傷程度的一個指