一.简介:
急性脊髓损伤(Acute Spinal Cord Injury, ASCI)是一种严重的神经系统创伤,常导致损伤平面以下感觉、运动及自主神经功能的永久性丧失,给患者家庭和社会带来沉重负担。深入探究其病理生理机制、筛选有效的神经保护与修复策略,是神经科学领域的热点与难点。建立稳定、可靠且可重复的动物模型是开展上述研究的前提与基础。啮齿类大鼠因具有易于获得、环境适应性强、手术操作简单、术后易于护理等优势,成为制备脊髓损伤模型的首选实验动物。目前,常用的造模方法包括脊髓挫伤(如经典的Allen's打击法)、压迫损伤、横断损伤及缺血再灌注损伤等,研究者可根据不同的实验目的选择合适的模型方案。
- 材料:
1.货号:DSI545Ra01
2.实验动物:SPF级SD大鼠,雄性,周龄为6w~8w,体重为220g~250。
三.模型制作方法步骤:
1.取正常大鼠用腹腔麻醉,将大鼠俯卧,固定于大鼠固定板上,在背部脊髓两侧触摸大鼠最下肋与软组织分界处(浮肋与第 13胸椎连接处)作为骨性定位标志,向上、下 5 cm 范围备皮、脱毛后常规消毒,铺无菌手术单,在后正中线做纵行切口,大约 3cm ,依次切开皮肤、皮下筋膜,暴露椎旁肌,约平对第 10 胸椎棘突,钝性剥离肌肉暴露棘突、椎板和横突。参考定位:T9棘突倾向尾侧,T10 棘突中立位,T11 棘突倾向头侧。
- 确定 T10胸椎位置,用骨剪在 T9 与 T10、T10与T11 棘突及相应椎板之间分别做两个横行剪口,再在 T10 胸椎两侧,横突与椎板连接处做纵行剪口,形成一个方形剪口界线,然后用咬骨钳咬住 T10 胸椎棘突用力拉起即“揭盖”,去除 T10 椎板,形成方形骨窗,修整骨窗边缘,充分暴露 T10对应的脊髓。
3. 用Allen' s 撞击器制备脊髓损伤动物模型,打击时,用拉钩拉开脊髓两侧软组织,牵拉固定,使脊柱稳定,不受呼吸运动影响,使10 g 重量的击打棍从6cm 高度自由落体,致伤能量 60 g·cm,撞击T10 骨窗对应的脊髓,造成急性脊髓损伤,击打脊髓后,击打棍不动,停留 3 min 再移开。
4. 撞击成功标准为:撞击脊髓组织水肿、出血,硬脊膜完整呈紫红色,紧张,膨隆,大鼠尾巴出现痉挛性摆动,双下肢躯体回缩样扑动,呈迟缓性瘫痪。常规分层缝合后回笼饲养。
5. 术后3天,每只大鼠每天注射40万单位青霉素,防止感染。
6.术后7天,每天要人工辅助大鼠排尿,每天换窝,并注意移动大鼠的位置,保持笼具的干燥。
注意事项
1. 手术过程中尽可能减少动物的创伤
2. 暴露脊髓的时候,尽可能不要损伤到脊髓
3.术后3天,每只大鼠每天注射40万单位青霉素,防止感染
4.术后7天,每天要人工辅助大鼠排尿,每天换窝,并注意移动大鼠的位置。
图一:手术建模实操图
图二:大鼠坐骨神经注射荧光金
四.模型评估:
ASCI大鼠模型的评价,主要包含以下几个方面:
- 行为学评估(金标准):这是评估运动功能恢复最核心的指标。
BBB评分:这是国际通用的21分制开放场地运动评分量表。0分代表后肢完全瘫痪,21分为正常运动功能。通过观察大鼠后肢关节活动、步态、协调性及身体支撑能力进行打分。
斜板试验:将大鼠放在可升降的粗糙斜板上,记录其能停留5秒的最大角度,以此评估其躯干力量和平衡能力。
- 组织病理学评估:通过组织染色,在显微镜下直接观察脊髓的损伤情况。HE染色:用于观察脊髓组织的空化(囊腔)、轴突损失、神经胶质增生及炎性细胞浸润等病理改变。特殊染色:如尼氏染色用于观察神经元尼氏体的变化,评估神经元损伤程度。
- 分子与细胞生物学评估(机制探索):用于在分子层面探究损伤与修复的机制。细胞凋亡检测:通过TUNEL染色检测凋亡细胞,或通过Western Blot、PCR等技术检测凋亡相关蛋白(如Bax、Bcl-2、Caspase-3)的表达。炎症因子检测:通过ELISA等方法检测脊髓组织中IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎因子,以及IL-10等抗炎因子的水平。
4.神经示踪技术:如BDA示踪或荧光金逆行追踪,用于标记和观察皮质脊髓束等神经通路的完整性与再生情况。
图三:大鼠坐骨神经荧光金逆行追踪荧光图
图四:脊髓组织HE染色图 (上:对照组;下:模型组)
图五:脊髓组织GFAP荧光染色图 (上:对照组;下:模型组)
五.广泛的应用场景
脊髓损伤(ASCI)大鼠模型的应用场景广泛,是连接基础研究与临床转化的关键桥梁。
药物与治疗策略筛选:这是该模型最核心的应用。它被广泛用于评估各类神经保护剂(如抗氧化剂、抗凋亡药物)、抗炎药物、神经营养因子以及传统中药复方的疗效,为脊髓损伤的药物治疗提供可靠的体内数据支持。
干细胞与再生医学研究:模型为评估间充质干细胞、神经干细胞及诱导多能干细胞等在脊髓损伤中的移植治疗效果、安全性和迁移分化能力提供了关键平台。
病理机制探索:用于深入研究脊髓损伤后的继发性损伤级联反应,包括炎症反应、氧化应激、细胞凋亡、自噬以及胶质瘢痕形成等复杂分子机制。
组织工程与生物材料评估:该模型被用于测试各种新型生物支架材料(如导电水凝胶、3D打印支架)的神经修复效果,评估其与宿主组织的整合能力及促进轴突再生的潜力。
康复与神经调控研究:结合电生理监测,模型可用于评价康复训练、电刺激及神经调控技术对脊髓损伤后功能恢复的促进作用。
六.结语
云克隆拥有完备的动物实验资质,严格遵循标准化操作规程,确保模型数据稳定可靠,并与国内外知名药企及科研机构建立了深度合作。其脊髓损伤(ASCI)大鼠模型因高度模拟人类病理过程、评价体系成熟且造模方式灵活,已成为该领域的基础研究平台。该模型不仅深化了对损伤机制的理解,更为新药与疗法的临床转化提供了关键依据。随着基因编辑、干细胞及组织工程等前沿技术的突破,ASCI模型将持续发挥重要桥梁作用,助力攻克这一医学难题。