2020年3月24日
本文描述了一种可靠的脊髓侧半横断(HX)手术操作步骤,该手术在第9节段进行th 成年大鼠胸段水平的损伤及用于检测此类单侧损伤后不对称性功能缺损的神经行为学评估。
本方案提供了一种可靠的脊髓侧方半切动物模型,可模拟人类布朗-塞卡尔综合征,并提供了一种新的联合行为评分量表,用于评估不对称的行为功能缺损。该小鼠半切模型有助于进一步理解人类布朗-塞卡尔综合征中出现的神经功能障碍。与您提到的其他评估方法不同,我们新开发的联合行为评分量表可适用于任何需要评估不对称性、运动能力及实验室内功能缺损的模型。
利用这一稳定且符合自然解剖特征的半横断模型,有助于在基础研究与转化研究之间对实验结果进行比较。然而,对于初学者而言,使用该模型获得一致的结果可能存在困难。其中关键步骤是将针头垂直置于中线位置,以此作为诱导损伤的引导。
观看本视频后,您应充分了解如何实施手术和行为学实验操作。在实验当天,使用70%乙醇清洁手术台,并将预热的加热垫放置于台面上。用无菌手术单覆盖手术区域后,确认麻醉大鼠对脚趾夹捏无反应。
涂抹眼膏以防止动物角膜干燥,并剃除覆盖胸椎区域的毛发。随后,使用碘伏和乙醇交替擦拭三次,清洁暴露的皮肤。当动物准备就绪后,定位第十三根肋骨,并沿肋骨向背侧追踪,确定其与第13胸椎(T-13)的连接处。
向上计数以确定第9胸椎(T-9),使用15号手术刀片在第8至第11节椎体棘突上方做一条3至4厘米长的正中皮肤切口。将大鼠移至手术显微镜下,钝性分离两侧椎旁肌,使其从棘突向外侧分离至T-9和T-10椎体的关节突部位。使用改良的固定支架稳定脊柱,在两侧椎骨外侧壁上切开小口,将支架的不锈钢臂插入暴露的横突关节面下方。
拧紧螺丝以固定支架,并使用量角器暴露第8至第11胸椎椎板及棘突。使用咬骨钳剪除第9胸椎棘突,切除椎板中线左侧的一小部分以及整个右侧椎板,尽可能向外侧扩展。然后将咬骨钳轻轻插入椎板下方,每次咬除一小块骨质,直至完成所需范围的椎板切除术。
接下来,确定脊髓的背侧中线,将一支30号针头垂直刺入中线,进入脊髓,直至椎管腹侧壁,针头斜面朝向右侧。用一小块无菌明胶海绵止血,将一对虹膜显微手术剪的一侧刀尖沿针道中线插入,另一侧刀尖沿右侧半脊髓的外侧面插入,对右侧半脊髓进行完全切断。利用同一针头的侧缘作为刀具,切开损伤间隙,以确认右侧半横断完全。
观察椎管底部,以确认右侧半横断的完整性。使用水泥混合物在海绵上方以及第8和第10胸椎棘突之间构建狭窄的桥状结构。随后,用4/0丝线分别缝合肌肉层和皮肤层,并皮下注射0.9%无菌生理盐水以维持水合状态。
术后第一周内每日按压膀胱两到三次,随后几周每日一到两次,直至自发排尿恢复。在手术后适当的时间点,将成年大鼠放入开放场实验装置中,观察动物四分钟内的运动情况。根据表格,对每种行为类别分别记为“是”得1分,“否”得0分,各项得分相加,得到最终单侧半横断步态评分为0-8分。
对于步态协调性分析,记录实验动物在狭窄跑道装置上行走的过程,并针对每种协调类别分别评分为:0分(无协调)、1分(规律性差或笨拙)、2分(正常)。对于接触放置评估,将动物保持垂直体位,使其双侧后肢均可产生放置反应,然后将其中一侧后肢的足背轻轻向前刷过表面边缘。观察足部是否放置到表面上,并对后肢接触放置反应进行评分:0分(无放置动作),1分(有放置动作)。对于网格行走评估,将大鼠置于一个高架的塑料包被金属丝网网格上,网格尺寸为36厘米×38厘米,孔径为3厘米见方,录像记录大鼠在平台上自由行走30步的过程,以便量化各肢体踩空的次数,从而评估运动功能缺损的严重程度。
在损伤中心处的横截面上进行氨基酸荧光染色,显示右侧半脊髓完全缺失,而对侧左侧半脊髓得以保留。个体步态评估指标的评分可单独分析,也可合并为半横断后综合行为评分。
损伤后前三天,大鼠失去迈步能力,约在损伤后7至10天,同侧开始重新出现类似迈步的动作,且多数为足背部着地的步态。到T-9节段半横断损伤后28天,大鼠可实现几乎正常协调的足底迈步。
相比之下,对侧后肢的功能受单侧半横断损伤的影响较小,其评分在损伤后前五天内下降,到损伤后第10天即恢复至基线水平。在整体步态协调性测试中,半横断损伤后的协调稳定性与适应能力在损伤后前五天均显著降低。同侧后肢的接触放置和网格行走能力也受到影响,通常在动物开始出现足底行走步态时逐渐恢复。
要制造一个切口整齐的损伤可能比较困难。将一根针放在中间位置可作为有用的参考,以确保组织被完全分离。
本文详细介绍了在成年大鼠第9胸椎水平进行可靠的脊髓侧半横断手术的操作步骤,同时概述了用于检测单侧损伤后不对称性功能缺陷的神经行为学评估方法。
本方案建立了一种可靠的脊髓侧半横断大鼠模型,可模拟人类布朗-塞卡尔综合征,从而为针对非对称性感觉运动功能障碍的治疗候选药物提供机制性风险评估。联合行为评分(CBS-HX)可对同侧后肢功能进行定量评估,支持靶点验证,并提高临床前研发管线的预测可信度。该模型通过促进同侧与对侧恢复模式的跨功能比较,有助于对神经保护或神经修复干预措施进行项目筛选及基于风险调整的推进决策。
该方法可整合到从靶点验证、先导化合物鉴定到临床前药效测试的整个发现流程中,基于非对称功能恢复支持决策的推进或终止。