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模型制备

机械性视神经损伤的动物模型

2022年09月09日 浏览量: 评论(0) 来源:《眼科实验动物学》 作者:魏世辉、王志军 主编 责任编辑:yjcadmin

1.横断伤  将视神经自视交叉前任一部位切断,造成所有视网膜神经节细胞轴突完全离断。该模型可以保证各实验动物致伤量一致,便于对照研究。视神经损伤后视网膜视神经节细胞凋亡的严重程度和时间进程与损伤部位距视盘的距离和损伤形式有关,因而可用于视神经直接损伤机制的研究,但对视神经钝挫伤的机制研究意义不大。

2.挤压伤  使用不同的致伤器将视神经自视交叉前任一部位致伤。

(1)视神经钳夹伤动物模型:20世纪90年代起,Yoles等在研究中将成年SD大鼠全身麻醉后固定于手术台上,双目手术显微镜下剪开外眦,沿角膜缘环状剪开结膜囊,于巩膜眼直肌附着点处剪断眼直肌,与巩膜分离。向后钝性分离暴露视神经(长度为3.0~3.5mm),轻柔操作,避免损伤硬脑膜、视神经及视网膜血供。以特制标定显微咬合钳于球后1.0~2.0mm处以120g力钳夹视神经30s,以造成视神经钳夹伤动物模型。崔志利等也成功地制成视神经钳夹伤动物模型,其方法是将成年SD大鼠麻醉后,在双目手术显微镜下切开外眦,打开Tenon囊,分离外直肌并剪断,沿颞侧巩膜表面钝性分离至视神经,于眼球后2.0~3.0mm处用小号血管钳钳夹视神经15s。视神经钳夹伤动物模型的共同特点为使用不同的致伤器将视神经自视交叉前任意部位夹伤,而保持视神经外膜的完整性。

该模型设计简单,便于操作,可确切地造成视神经损伤,致伤成功率高;采用结膜入路暴露视神经对实验动物的创伤较轻,动物死亡率低,可部分定量,重复性较好,比较接近临床,目前使用较广泛。但致伤程度对操作者依赖性较大,不同操作者所造成的视神经损伤程度难以保持一致,且损伤程度难以精确定量,有待进一步改进。

(2)视神经撞击伤动物模型

①实验动物:日本纯种大耳白兔60只,体重2.0~2.5kg。

②动物模型的制作

模型制作方法之一是闭合式打击法。a.致伤设备为自由落体原理。主要由底座、工作台、可调滑动杆和打击锤4部分组成。致伤强度可调节。本实验致伤冲量1.30kg/m。b.动物模型制作,选取致伤眼眶上缘切迹内、后各0.5cm为打击点,用甲紫标记,以标记点为中心用一个相配的聚乙烯板(35mm×25mm×2mm)保护,兔头置于工作台圆孔窗下,打击点为中心点,用1.30kg/m致伤冲量,对标记点打击,打击后的兔子喂养观察。

模型制作方法之二是开放式打击法。a.致伤设备、装置由以下几部分构成:致伤管(长2m、内径25mm)、致伤球(45g)、致伤卡头(上方直径30mm圆盘,下方为直径5mm、长40mm圆杆,杆的顶端为3mm方形头,中央为宽1.5mm、深1mm槽),致伤冲量为重量乘以管的长度,本实验致伤冲量为0.09kg/m。b.动物模型制作:质量浓度为30g/L的戊巴比妥钠(30mg/kg)耳缘静脉注射麻醉。手术显露两侧的眶上缘切迹和眶壁。用咬骨钳经两侧眶上缘切迹处向视神经管方向咬除部分眶壁骨板(深7~8mm、宽6mm),保持硬脑膜和眶骨膜的完整性及视神经管的完整性。兔头放在致伤管下,将致伤卡头卡在一侧视神经孔上方的眶板上,调整卡头和兔头角度(兔头右侧斜150),使卡头与致伤管成一线,球从管上端自由落下击于卡头。对侧不打击作对照,缝合伤口,喂养观察。

视神经损伤判定及组织学检查,a.致伤眼直接对光反射消失,瞳孔散大固定,为成功致伤模型。b.取伤后7d传入性瞳孔反射异常及对照眼的神经组织,作组织学检查(光镜、电镜)。

闭合式方法虽与临床视神经损伤特点相符合,但由于成功率低(16.7%)、动物致死率高(30.0%),不是理想的模型制作方法;而开放式方法由于咬除了眶壁,使其打击力量更加集中,方向性更好,以低致伤、强度稳定、成功率高的视神经损伤方法,较接近于临床。

(3)视神经牵拉伤动物模型:Gennarelli等用白化的豚鼠设计了牵拉性轴索损伤的模型,麻醉后,剪开外眦,牵引眼睑,沿角巩缘3600环形剪开球结膜,断眼外肌,向颞侧牵拉眼球,钝性向后分离,暴露视神经,将中间剪开5mm长的纵行裂口的消毒吊带放于眼球后极部,压紧使视神经从裂口中穿出,固定头部,用自制的生物系统快速牵拉,使视神经被拉直,造成视神经牵拉伤动物模型。该模型模拟了人视神经的弥漫性轴索损伤,可用于中枢神经系统轴索损伤的形态、代谢等的研究。徐丽等报道将兔视神经在球后5mm处用4号丝线牵引,加120g砝码负荷45s,制成视神经牵拉伤模型。牵拉引起视神经机械性损伤及局部组织缺血2种损伤,可进行此方面研究。

(4)视神经挤压伤动物模型:本方法制作的视神经压迫动物模型,与肿瘤压迫所致的视神经损伤具有相近的生物学特性。

①实验动物。选择健康成年家猫,雌雄不拘,体重(2 500~4 000)g。

②压迫球囊。采用直径为3mm的球囊硅橡胶导尿管,球囊内注入磁共振成像(MRI)造影剂0.5mol/L的OMNISCAN,取1ml三羟基氨基甲烷盐酸盐溶液(OMNISCAN)加生理盐水至1.5ml,注入球囊内,使球囊直径至5~7mm,用丝线结扎球囊两端,球囊的长度13~15mm。根据猫头的大小,选用不同直径和长度的球囊。

③手术方法。用盐酸氯胺酮20mg/kg体重和盐酸氯丙嗪10mg/kg体重复合麻醉后,侧卧固定于手术台上。用10%的硫化钠溶液(自己配制)将猫头右侧的毛脱掉,范围为顶至中线,下至颧弓下缘,后至耳前,前至眼外眦。用75%的乙醇和1%的碘酊消毒。铺无菌巾单并固定。切口取自颧弓上缘,眼外眦与耳屏切迹的连线上。于眼外毗的后方5mm处,在连线上向耳屏方向切25~30mm的切口。钝性分离筋膜和肌肉,切开骨膜,用牵开器牵开固定。用牙科钻钻开颅骨,扩大咬除颅骨至骨窗直径为15mm。在手术显微镜下(10×)用显微手术器械打开硬脑膜,用吸引器吸除脑脊液。沿颅底用脑压板牵开颞叶至鞍区,可见猫颅底神经及血管结构,于鞍区前方,可见粗大的视交叉,将做好的球囊放置于视交叉的前方,脑组织的下方。局部应用硫酸庆大霉素冲洗(8万U加生理盐水至5ml),观察无出血后关颅。给予肌肉、筋膜及头皮逐层缝合。术后肌内注射地塞米松钠1mg/kg体重1次,肌内注射硫酸庆大霉素4万U/d,连用3d。术后,猫的生活习性、行为方式逐渐恢复正常,无癫痫、发热、嗜睡及偏瘫失语。

2个月后行MR、电生理及病理学检查。

④检查指标。MR检查,将猫固定于定位仪上,进行磁共振检查,观察压迫球囊放的位置,视交叉、视神经的形态学变化。

⑤电生理检查(P-VEP)。应用视觉电生理检察系统进行电生理监测。

⑥病理检查。a.光镜:模型制成后2个月取病理标本,部分采用甲醛固定,采用Luxol Fast blu髓鞘染色,髓鞘被染成蓝色,核仁被染成紫色,尼氏小体被染成紫色,进行光镜检查,观察视神经的组织学变化。b.电镜:部分采用戊二醛固定,采用铅、铀双染,用电子显微镜观察视神经电镜下的超微结构变化。

此模型具有以下特点:在视神经损伤的同时,保持了其结构的完整性,避免了因锐器伤所致的视交叉结构的破坏;致伤设备简单,容易获得;有明确的损伤检测征象,避免了肉眼判断上的游击性和不确定性;伤情稳定,可重复性强,并能对伤情进行定量分析。此模型的建立,对于我们进一步研究肿瘤压迫损伤的发病机制、研究此种损伤的病理生理改变及筛选有效的预防治疗措施奠定了良好的基础。

(5)评价指标

①视觉诱发电位(P-VEP或F-VEP)检查:应用视觉电生理检查系统进行合适的参数设定后行电生理检查。

②眼眶磁共振成像(MRI)检查:MRI扫描采用1.5T磁共振扫描仪。大鼠麻醉并固定于定位仪上,自制表面线圈置于实验动物头上方2~3cm处用于发射和接受信号。定位像采集采用3p l-T2FGRE序列,进行扫描参数的设定。采集的图像利用多平面重建技术,选择视神经全长显示最佳的层面,进行观察。

③视网膜光镜检查:麻醉处死实验动物,摘取完整眼球,浸泡于10%甲醛溶液1周,脱水,包埋,沿视神经纵轴切片,每片层厚5μm。Olympus光学显微镜观察,高倍镜下每张切片随机读取10个视野的视网膜神经节细胞(retinal ganglion cell,RGCs)数,记录3张连续切片的平均数。

④视神经电镜检查:将大鼠眼球(视神经取至球后5mm)浸泡于2.5%的戊二醛固定,Epon2812包埋,选取球后1.5mm处视神经横断面切片,铅铀双染,JEM-1200EX透射电镜观察。

(6)模型特点:国内外学者已建立多种外伤性视神经损伤的动物模型,这些模型各有利弊。视神经横断伤将视神经自视交叉前任一部位切断,造成所有视网膜视神经节细胞轴突完全离断,可以保证各实验动物致伤量一致,便于对照研究。视神经钳夹伤动物模型的共同特点为使用不同的致伤器将视神经自视交叉前任一部位夹伤,保持神经外膜的完整性。该模型设计简单,便于操作,可确切的造成视神经损伤,即致伤成功率高;采用结膜入路暴露视神经,对实验动物的创伤较轻,动物死亡率低,重复性较好,比较接近临床,目前使用较广泛。但致伤程度对操作者依赖性较大,不同操作者所造成的视神经损伤程度难以保持一致,且损伤程度难以精确定量。视神经牵拉伤动物模型分为与视神经管轴向一致的牵拉和垂直于视神经管轴向的牵拉。前者可确切的造成弥漫性轴索损伤,后者类似视神经管骨折所致切割伤。视神经挤压伤动物模型类似眶内肿物及临床视神经间接损伤时周围组织挤压视神经造成损害,手术简单,易于操作,造成视神经损伤确切,对实验动物创伤较小,便于术后护理及进一步观察。上述模型在损伤定量方面均存在欠缺。


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