动物模型构建丨脊髓损伤模型全解析

脊髓损伤（Spinal Cord Injury, SCI）是一种由椎体移位或骨片突入椎管导致脊髓或马尾神经损伤的中枢神经系统疾病，具有高致残率和致死率，常引发肢体瘫痪、感觉及自主功能丧失等严重并发症。目前，由于SCI后病理生理机制复杂且尚未完全阐明，临床上仍缺乏明确有效的治疗方法。因此，构建可靠、重复性高的动物模型，成为研究SCI机制、评估损伤程度及探索药物或干细胞治疗的重要基础。

脊髓损伤模型

实验动物的选择

选择合适的实验动物是构建SCI模型的关键，常用动物包括大鼠、小鼠和兔等。

大鼠：最常用的是Sprague-Dawley（SD）和Wistar大鼠。其应用广泛，但椎管周径小、脊髓较细，手术操作难度较高，易误伤脊髓而影响实验结果。
小鼠：具有转基因优势，适用于基因干预研究。但体型小、脊髓更细，不利于手术操作。
兔：神经系统发达，价格低廉，易获得，且对损伤耐受性强，常用于慢性脊髓损伤（CSCI）模型。

推荐选择：在脊髓损伤模型构建中，通常选用5–6周龄雌性SD大鼠。由于损伤后下半身感觉与运动功能丧失，动物无法自主排尿，若不及时干预易导致膀胱破裂甚至死亡，因此术后需实施人工挤尿。该操作一般持续1–2周，具体时长取决于损伤程度与治疗手段。挤尿初期常见红褐色尿液，属损伤后正常现象，随恢复过程将逐渐改善。

优选雌鼠的原因在于其尿道较短、控尿功能相对较弱，便于实施人工排尿；而雄鼠尿道较长、括约肌控制力强，挤尿操作难度显著增加，可能影响动物福利与模型稳定性。

脊髓损伤模型

建模方法

根据损伤机制，SCI模型主要分为挫伤型、压迫型、横断型等。

挫伤型模型

通过短暂外力撞击脊髓，模拟急性损伤。

重物坠击法（WD）：
由Allen于1911年提出，通过控制重物高度和质量调整打击力度，可制造不同损伤程度和节段的SCI模型。

PSI-IH脊髓打击器：
采用力控冲击器，通过计算机精确控制打击力，传感器实时监测力位移变化，损伤后自动撤回撞头，避免挤压伤。具有重复性好、操作简便等优点，但无法模拟持续压迫，且脊柱固定易造成损伤。

电磁打击器（IH）：
通过电磁装置精确控制打击力，达到设定压力后自动撤回，避免反弹。但脊柱固定稳定性可能影响结果一致性。

气枪打击器：
利用压入式气枪造成损伤，无需切除椎骨，保持脑膜完整性和脑脊液稳定。损伤可分级、可复制，但行为评分差异缺乏统计学显著性，需进一步量化研究。

压迫型模型

通过长时间压迫脊髓模拟临床挤压伤。

钳夹法：
使用动脉夹或垫片压迫脊髓，保持硬脊膜完整，模拟椎间盘突出或骨折移位所致的损伤。

气囊法：
经皮穿刺置入球囊导管，通过扩张压迫脊髓。操作简单，但损伤部位和程度变异大，可重复性较差。

横断损伤型模型

适用于神经再生修复研究。

操作步骤：
麻醉大鼠后，暴露T10节段脊髓，用眼科手术刀沿正中静脉切开右侧脊髓，造成局部充血水肿及后肢瘫痪。术后缝合伤口，通过BBB评分和斜板实验评估行为学功能。

脊髓损伤模型

操作步骤

以横断模型为例

Step 1

备皮脱毛

麻醉后剔除背部毛发，消毒皮肤。

Step 2

标记损伤部位

确定T10胸椎节段。

Step 3

切开皮肤

沿脊柱纵向切开约2cm，暴露脊柱。

Step 4

分离肌肉

剥离棘突两侧肌肉，清晰暴露椎板。

Step 5

打开椎管

用咬骨钳移除棘突，显露脊髓。

Step 6

损伤脊髓

用剪刀或手术刀横断或部分切断脊髓。

Step 7

缝合伤口

逐层缝合肌肉和皮肤。

Step 8

术后护理

每日人工挤尿1–2周，观察尿液颜色（初期可能为红褐色，随治疗改善）。

脊髓损伤模型

模型评价方法

行为学评分

Tarlov评分：适用于灵长类，对啮齿类符合率较低，多作为初步筛选。

评分表

0分：后肢无主动活动；

1分：后肢可见很小活动但不能负重；

2分：后肢活动频繁或有力，不能负重和步行；

3分：后肢可支持体重，能走1-2步，无正确步态；

4分：可负重和行走，仅有轻度障碍，明显无力；

5分：行走正常。

BBB评分：包含22个等级，全面反映后肢运动功能恢复，与损伤程度高度相符，但需培训观察人员以减少主观误差。

联合行为评分（CBS）：综合感觉、运动和反射功能，敏感性高，弥补单一运动评价的不足。

电生理检测

运动诱发电位（MEP）与体感诱发电位（SEP）：定量检测神经传导功能，潜伏期延长和波幅降低反映损伤程度，结合BBB评分可敏感评估恢复情况。

脊髓损伤模型

研究意义与未来应用

构建可靠的脊髓损伤动物模型是推动该领域研究的基石。它通过模拟人类损伤的病理过程，为解析继发性损伤的复杂机制、识别关键治疗靶点提供了不可替代的平台。这种高度标准化的模型能准确评估各类创新疗法（包括药物、干细胞及生物材料）的安全性与有效性，显著降低临床转化风险，并为行为学、电生理及组织学等多维度评价建立统一基准，是连接基础研究与临床应用的桥梁。

展望未来，这类模型将成为研发组合疗法与个性化医疗的核心引擎。通过在受控环境中优化不同治疗方式的协同效应，测试神经再生、功能重建等前沿策略，并为康复器械评估提供精准平台。随着基因编辑技术与大型动物模型的深入应用，模型预测价值将进一步提升，最终加速实现从实验室发现到临床治疗的突破，为治愈脊髓损伤开辟新途径。

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多维度验证体系，数据客观全面

行为学评价：常规提供BBB评分、斜板实验等，精准评估运动功能恢复。

电生理检测：可选配运动诱发电位（MEP）、体感诱发电位（SEP）检测，客观量化神经通路功能。

组织学验证：可协助进行损伤区域取材、切片与染色（如尼氏染色、免疫荧光等），从形态学层面确认损伤范围与程度。

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