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研究背景脊髓挫伤程度是由挫伤位移、速度和力等因素共同决定的,挫伤速度增加不仅会使白质和血脊髓屏障损害的范围加大,也会引起神经电生理的变化。并且挫伤深度和力的增加也会加重脊髓挫伤程度和脱髓鞘区域。目前己应用多种脊髓挫伤模型依据不同的挫伤深度和速度来模仿临床的挫伤过程,但大部分的研究都未对力学参数进行独立控制,只是耦合了挫伤的速度和位移,这样会增加脊髓损伤程度的变异性。因此需要单独对挫伤的生物力学参数进行控制来建立脊髓挫伤模型,以增加模型的一致性和可重复性。当前已有许多行为学评估方法被用来评价大鼠脊髓挫伤后的神经功能,但行为学通常只反映感觉和运动信息经加工处理后的复合过程,并不能对感觉通路和运动通路的传导功能进行有效区分。然而运动诱发电位和躯体感觉诱发电位的联合应用,被认为能够客观地监测脊髓感觉和运动传导束的功能,并且前者对脊髓损伤更加敏感。尽管这种神经检测方式的应用提供了一种鉴别脊髓损害的有效方法,但仍有待研究二者在评估脊髓损伤后的精细和大体运动功能的有效性。研究目的1.建立大鼠颈脊髓半侧挫伤模型,评价不同程度脊髓损伤大鼠的行为学和组织学改变。2.躯体感觉诱发电位和运动诱发电位评价大鼠颈脊髓损伤后神经功能的有效性。研究方法1.位移控制的大鼠颈脊髓半侧挫伤模型的建立32只成年雄性Sprague Dawley大鼠(SD,280-320g),根据挫伤位移随机分为1.2 mm损伤组(n=12),2 mm损伤组(n=12)和假手术组(n=8)。直径为1.5 mm的打击头由电磁伺服材料试验机驱动,对准C5脊髓左侧行高速挫伤(500 mm/s)。假手术组仅暴露C5脊髓,不进行挫伤。前肢运动功能评分,梳理试验等用于评估前肢运动功能障碍程度及恢复情况。所有结果从损伤前开始每周评估直到损伤后8周。所有动物均取材进行组织形态学观察,测量损伤中心脊髓损害面积和灰白质的残存面积。2.大鼠颈脊髓损伤后神经功能的电生理评价32只成年雄性SD大鼠按挫伤深度随机分为中度损伤组(1.2 mm,n=12)、重度损伤组(2mm,n=12)和对照组(n=8)。损伤模型的制备同研究方法一。前肢运动功能评分、圆柱攀爬试验和梳理试验评价大鼠前肢的大体运动功能,阶梯抓食试验评估大鼠前肢的抓握等精细运动功能。躯体感觉诱发电位和运动诱发电位分别用于评价感觉和运动传导束的功能。这些测量数据从损伤开始前每周一次持续到损伤后12周。采用HE和EC染色量化脊髓损伤的范围与程度,统计学分析诱发电位参数与行为学的相关性。研究结果1.位移控制的大鼠颈脊髓半侧挫伤模型的建立1.2 mm损伤组打击力和位移分别为(0.99±0.14)N和(1.20±0.01)mm,2 mm损伤组打击力和位移分别为(1.53±0.22)N和(2.00±0.02)mm,2 mm组的打击力明显大于轻度组(P<0.05)。行为学结果显示两组大鼠在损伤后都出现了明显的单侧神经功能受损,其中2mm组的大鼠前肢运动功能损害更严重(P<0.05)且症状更持久,其前肢的抓握功能恢复较差。组织学结果显示两组脊髓组织都出现了明显的单侧空洞和结构破坏,其中1.2 mm组损伤中心主要包括背侧束、背外侧束和脊髓后角,2 mm组则只残留部分的腹外侧束。同时2mm组的灰白质两者残存面积都明显小于1.2mm组(P<0.05)。2.大鼠颈脊髓损伤后神经功能的电生理评价损伤组和对照组SSEP的潜伏期在损伤前一个月均有显著差异,损伤组潜伏期明显延长(P<0.01),损伤一个月后各组之间无差异,且均恢复到损伤前水平。损伤组的SSEP在各时间点均有差异(P<0.001),中度损伤组改善明显,而重度损伤组只有部分恢复。SSEP波幅的变化率与行为学之间存在强烈的相关性,结果分别为 FLS(r=0.92,P<0.0001),Grooming(r=0.8,P<0.001),Rearing(r=0.92,P<0.0001)and Staircase(r=0.79,P<0.0001)。同时行为学与 SSEP 的潜伏期也存在密切的相关性,结果分别为 FLS(r=-0.93,P<0.001)Grooming(r=-0.91,P<0.001),Rearing(r=-0.68,P<0.05)and Staircase(r=-0.68,P<0.05)。TcMEPs 波幅和潜伏期变化率在不同损伤组和假手术组之间有显著差异性。TcMEPs波幅与行为学相关性好,分别为 FLS(r=0.87,P<0.001),Grooming(r=0.88,P<0.01),Rearing(r=0.67,P<0.05),and Staircase(r=0.68,P<0.05),同时 TcMEPs 潜伏期与行为学也存在良好的相关性,分别为 FLS(r=-0.96,P<0.0001),Grooming(r=-0.90,P<0.001),Rearing(r=-0.79,P<0.01)and Staircase(r=-0.76,P<0.01)损伤对侧上肢记录的SSEP和TcMEPs波幅在轻微的下降之后出现快速持续的恢复,并且在两个损伤组中,损伤侧的损伤对侧的SSEP和TcMEP波幅和潜伏期在各时间点都存在显著性的差异。研究结论1.本课题成功建立了位移控制的大鼠颈脊髓半侧挫伤模型,不同挫伤深度表现出不同程度的单侧前肢运动功能障碍和脊髓组织破坏,可为颈脊髓半侧挫伤动物模型的应用研究提供实验基础。2.躯体感觉和运动诱发电位都能反映轻度的大鼠颈脊髓损伤神经功能,而不能反映重度的脊髓损伤,同时大鼠精细运动功能的恢复需要感觉和运动传导束都有明显的改善,因此需结合躯体感觉和运动诱发电位才能客观评价大鼠的精细运动功能。