脊髓挫裂伤模型大鼠造模方式的选择：网状Meta分析

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.18.022

中国组织工程研究 ›› 2016, Vol. 20 ›› Issue (18): 2731-2736.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.18.022

• 器官移植循证医学 evidence-based medicine of organ transplantation • 上一篇

脊髓挫裂伤模型大鼠造模方式的选择：网状Meta分析

李波霖¹，周宾宾²，金昕¹，杨程程²

1广西中医药大学研究生院，广西壮族自治区南宁市 530001；2广西中医药大学第一附属医院康复医学科，广西壮族自治区南宁市 530001

收稿日期:2016-02-05 出版日期:2016-04-29 发布日期:2016-04-29
通讯作者: 周宾宾，教授，硕士生导师，主任医师，广西中医药大学第一附属医院康复医学科，广西壮族自治区南宁市 530001
作者简介:李波霖，男，1989年生，广西壮族自治区北流市人，汉族，广西中医药大学在读硕士，主要从事中医骨伤科学与康复医学的研究。
基金资助:
国家自然科学基金地区基金项目(81460746)：基于HIF-1α/VEGF信号通路探讨电针刺激对脊髓损伤神经再生微环境调控机制研究

Ways for establishing a rat model of spinal cord contusion: a network meta-analysis

Li Bo-lin¹, Zhou Bin-bin², Jin Xin¹, Yang Cheng-cheng²

1Graduate School, Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530001, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China; 2Department of Rehabilitation Medicine, the First Affiliated Hospital of Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530001, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China

Received:2016-02-05 Online:2016-04-29 Published:2016-04-29
Contact: Zhou Bin-bin, Professor, Master’s supervisor, Chief physician, Department of Rehabilitation Medicine, the First Affiliated Hospital of Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530001, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China
About author:Li Bo-lin, Studying for master’s degree, Graduate School, Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530001, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81460746

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
Allen’s打击器建立的脊髓损伤模型：Allen建立了重物坠落致脊髓损伤的方法。即用一定质量的重锤沿一套管垂直落下、精确打击特定脊髓节段而致伤。这种模型比较接近人类脊髓损伤的病理生理特点及变化规律，对研究脊髓损伤后神经元、神经胶质细胞的病理变化、再生规律和相互作用，探索神经保护策略有很大帮助。

脊髓挫伤：脊髓挫伤是指脊髓实质虽有挫伤的改变，但其软膜仍保持完好；脊髓软膜和脊髓都有不等程度的破裂、出血坏死现象者称为脊髓裂伤。

背景：在进行脊髓损伤相关动物实验研究时，均将致伤方式与临床脊髓损伤的相似性作为造模方式选择的一个重要参考指标。

目的：比较使用精密打击器、自制Allen’s打击器、脊髓压迫法及钳夹法进行大鼠脊髓损伤造模的异同，为脊髓损伤大鼠模型的造模方式选择提供新的依据。

方法：检索PubMed、中国知网、万方、维普数据库，检索时间截至2015年6月20日，纳入符合条件的文献，使用ADDIS软件进行分析。

结果与结论：26项研究符合纳入标准，包含599只大鼠，对纳入研究进行分析后，各造模方式均可有效造模，最优造模方式依次为：精密打击器>钳夹法>自制Allen’s打击器>压迫法；最低死亡率依次为：精密打击器<自制Allen’s打击器<钳夹法。从对功能影响和死亡率角度来说，使用精密打击器为优造模方式，而使用自制Allen’s打击器为最为经济，钳夹法可在两者之前取得平衡。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程
ORCID:0000-0002-4065-2893(李波霖)

关键词: 实验动物, 神经损伤与修复动物模型, 脊髓损伤, 大鼠, 造模, 网状Meta分析, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Animal experimental study on spinal cord injury used injury mode and similarity of clinical spinal cord injury as an important reference index of selecting modeling approach.

OBJECTIVE: To compare the difference among the use of precision impactor, homemade Allen’s impactor, spinal cord compression method and clamping method in rat models of spinal cord injury, and to provide a new basis for the selection of the modeling method of a rat model.

METHODS: PubMed, CNKI, Wanfang and VIP databases were retrieved with computer from Building to June 20, 2015. Eligible literatures were included and analyzed by ADDIS software.

RESULTS AND CONCLUSION: A total of 26 studies met inclusion criteria, containing 599 rats. After analysis of the inclusion studies, the model could be effectively made in each modeling method. The modeling method with effects from best to poor is as follows in order: precision impactor, clamping method, homemade Allen’s impactor and spinal cord compression method. According to the lowest mortality, there were precision impactor, homemade Allen’s impactor and clamping method. From the point of view of function and mortality, the use of precision impactor is the best. The use of homemade Allen’s impactor is the most economical. The clamp method could achieve a balance between them.
中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

Key words: Spinal Cord Injuries, Models, Animal, Evidence-Based Medicine, Tissue Engineering

李波霖，周宾宾，金昕，杨程程. 脊髓挫裂伤模型大鼠造模方式的选择：网状Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(18): 2731-2736.

Li Bo-lin, Zhou Bin-bin, Jin Xin, Yang Cheng-cheng. Ways for establishing a rat model of spinal cord contusion: a network meta-analysis[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(18): 2731-2736.

图/表（结果） 5

2.1 文献检索结果根据检索策略，共检索出2 163篇文献，通过EndNote软件排除重复文献1 032篇。在剩下的文献中，通过依次阅读标题、摘要及全文，依据纳入标准及排除标准，排除1 105篇。最终纳入26篇文献^[8-33]。

2.2 纳入文献的基线特征及质量评价纳入的26篇报道均为RCT研究，共有599只大鼠纳入研究。其中有9个文献使用精密打击器^[8-16]，有11个文献使用自制Allen’s打击器^[17-27]，有2个文献使用脊髓压迫法^[28-29]，有4个文献使用钳夹法^[30-33]，各纳入文献的网状关系见图1；有7个文献提及大鼠死亡率，包括精密打击器、自制Allen’s打击器和钳夹法的对比^[8^、²⁵^、²⁸^、^30-33]。总体来说，本研究所纳入文献质量中等，各项纳入研究的基线特征及文献质量评价见表1。

2.3 网状Meta分析结果各组对比PSRF均接近1，采用一致性模型分析。在纳入文献中，除在造模后第1，2，4周的BBB功能评分时间节点中包含所有造模方式的评价、第8周功能评价包含自制Allen’s打击器及脊髓压迫造模外，其余评价时间包含造模方式较少，故将造模后第1，2，4，8周作为网状Meta分析对比的时间节点。

在各造模方式与假手术组网状Meta分析结果，各造模方式对BBB评分影响均有统计学意义；在各时间段各造模方式的对比中除第1周Allen’s打击器与精密打击器、压迫法与精密打击器对比结果外，其余各时间段各造模方法对比95%CI结果均跨越无效线，均无统计学意义(表2)。

在对各造模方式对BBB评分影响的等级概率排序中，将Allen’s打击器、钳夹法、压迫法、精密打击器对模型大鼠BBB评分的影响以假手术为桥梁进行相互间接对比，并将结果按照对BBB评分降低程度从小到大依次分为等级1至等级5五个等级，并计算各造模方式排列在每个等级的概率的大小。得出对模型大鼠BBB评分影响的最优造模方式依次为：精密打击器>钳夹法>自制Allen’s打击器>压迫法(图2)。

死亡率等级排序结果：将Allen’s打击器、钳夹法、精密打击器对模型大鼠死亡率的影响以假手术为桥梁进行相互间接对比，并将结果按照死亡率从高到低到大依次分为等级1至等级4四个等级，并计算各造模方式排列在每个等级的概率的大小。得出对模型大鼠死亡率影响的最低造模方式依次为：精密打击器<自制Allen’s打击器<钳夹法(图3)。

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引言

材料方法

1.1 检索策略通过计算机对PubMed数据库进行检索，检索关键词：Spinal cord injury；rats；BBB score。对中国知网(CNKI)、万方数据库、维普数据库(VIP)进行检索，检索关键词：脊髓损伤；大鼠；BBB评分。检索时间及文献限定为2015年6月20日之前的所有公开的学术论文。

1.2 文献纳入与排除标准

纳入标准：①涉及研究类型为随机对照实验(randomized controlled trials，RCT)的已公开发表学术论文。②研究对象为健康成年SD大鼠。③造模方式为使用精密打击器、自制Allen’s打击器、钳夹法或脊髓压迫法中的一种并在对照组中设置假手术组(仅行椎板切除术)与脊髓损伤模型对比。④评价指标必须包含BBB功能评分。⑤功能评价时间长于造模后1周。⑥若多个文献报道经判断为同一实验，则保留样本量最大、信息最全面的一篇。同时满足纳入标准前5项予以纳入。

排除标准：①脊髓损伤组和假手术组在术后干预手段不一致。②直接对脊髓损伤组合假手术组大鼠脊髓进行外科干预。③BBB评分不详细的研究。④采用重物坠落法未说明打击器来源或详细情况。满足排除标准任一项予以排除。

1.3 质量评价与资料提取依据Cochrane协作网的偏倚风险评价标准^[6]，对纳入文件进行质量评价。若各项偏倚均为低偏倚风险，则文献质量记为A级；若有一项或以上为中偏倚风险，则记为B级；若有一项或以上为高偏倚风险，则记为C级^[7]。由3名研究人员独立筛选文献，采取自制表格整理文献基线资料，包括研究者、发表年份、造模方式、损伤量、每组大鼠数量、性别、体质量、损伤节段、结局指标、评价时间、文献质量。资料提取完毕后由3名研究者集体审阅核对，对于有分歧而难以确定是否纳入的研究由通讯作者决定是否纳入。

1.4 统计学分析运用ADDIS软件对数据进行网状Meta分析，对于连续型变量使用均数差(mean difference，MD)及95%可信区间(Confidence Interval，CI)为统计量并使用等级概率图(rank probability plot)对各造模方式进行排序。以潜在标尺缩减参数(Potential Scale Reduced Factor，PSRF)反映各纳入研究之间的收敛性，当PSRF接近1时，说明其收敛性良好，采用一致性模型分析可得到可信度高的结论。

讨论

在成人交通伤及老年人摔倒所致的脊髓损伤中，脊髓受到外来暴力作用，如直接撞击、间接挤压等，导致脊髓产生挫裂伤^[34]。学者在进行脊髓损伤相关动物实验研究时，均将致伤方式与临床脊髓损伤的相似性作为造模方式选择的一个重要参考指标。本研究纳入的脊髓损伤造模方法中，均可以造成与临床脊髓损伤具有高度相似性的大鼠脊髓损伤模型，精密打击器和自制Allen’s打击器均采用重物从高处落下直接打击脊髓的模式，可以模仿直接撞击伤害；脊髓压迫和钳夹法，对脊髓产生压迫作用，可以模仿间接挤压伤害。

无论上述何种造模方式，均需要对大鼠行椎板切除术暴露脊髓，由于各学者对大鼠椎板切除方式不完全一致，故不能完全排除椎板切除术对大鼠脊髓及功能的影响，故本研究将使用实行椎板切除术的大鼠作为脊髓损伤大鼠的假手术对照，以排除由于不同学者实行椎板切除术的不同而产生脊髓损伤功能损害的不一致性。BBB评分(Basso， Beattie & Bresnahan locomotor rating scale，BBB scale)作为高度标准化的大鼠下肢功能评分，广为学者所接受，故本研究以BBB评分作为脊髓损伤大鼠下肢功能的评定标准^[35]。

经网状Meta分析对比，各造模方式较假手术组均可降低大鼠BBB功能评分，确切造成大鼠下肢功能损害，且能使功能损害保持达4周甚至8周以上，可以满足2个月甚至更长时期的研究需要。在各组之间的相互对比当中，第1周时自制Allen’s打击器以及脊髓压迫法所造成的功能损害重于精密打击器打击所致的伤害，依据各研究的基线资料可看出，是由于自制Allen’s组的损伤量大于精密仪器组以及脊髓压迫重量及压迫时间较大所致，除此以外，其余各时间段各造模方式对大鼠下肢功能的影响并无差异。

在造成直接撞击的两种造模方式中，由于在研究过程中有学者发现，单纯的Allen’s打击器在打击重物下落过程中可造成二次反弹撞击，使实验中各脊髓损伤大鼠的功能损害产生较大的不一致性，故有学者在自制Allen’s打击器的基础上开发出精密打击器，改进Allen’s打击器的不足，加强脊髓损伤大鼠的一致性^[36]。故在等级概率排序图中，精密打击器对大鼠功能的损伤高于自制Allen’s打击器。在造成间接挤压的两种造模方式中，脊髓压迫法虽可以造成脊髓损伤，由于在相对打击伤较长的压迫时间中，大鼠下肢抽动及摆尾反射，可造成不可控的大鼠位移，引起损伤程度的不一致，而使用钳夹法，可以保证大鼠在损伤过程中损伤的程度和位置均固定，是较为稳定的一种造模方式，但是在进行损伤时，动脉瘤夹等器械由于在钳夹之前即会与脊髓发生接触，不排除此时对大鼠功能进行影响的可能。所以，在对BBB评分影响的等级概率排序当中，钳夹法介于两种直接撞击造模方式之间，而脊髓压迫排序最低。在对死亡率的等级概率排序中，由于直接撞击法致伤时间短，故对脊髓的干涉最小，使用精密打击器死亡率最低，钳夹法死亡率稍高于自制Allen’s打击器造模。

综上，从对功能的影响和死亡率来看，使用精密打击器进行脊髓损伤造模均是最优选择。然而，精密打击器由于其高昂的价格，不仅只有极少国内学者能负担其费用，在国内也仅有部分专门进行脊髓损伤的实验室中才有配置。故钳夹法和自制Allen’s打击器经济实惠，且易于获得，亦为广大学者所接受，自制Allen’s打击器的制作方法及制作材料具有简便性及多样性，易于获得，且其死亡等级概率排序优于钳夹法，故对于研究经费不足的学者来说，自制Allen’s打击器实为最经济选择。但由于自制Allen’s打击器各研究制作方法不一，较经由统一工业化生产的动脉瘤夹等钳夹器具具有更大的不稳定性，故钳夹法从造模的效果和稳定性来说，要优于自制Allen’s打击器，故对于经济条件尚可而无法获得精密打击器的学者来说，要追求脊髓损伤大鼠模型的稳定性及可重复性，使用钳夹法最适宜。
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延伸阅读

1.在以脊髓损伤大鼠为动物模型的相关研究中，发展出了重物坠落法、钳夹法、脊髓压迫法等不同的脊髓挫裂伤造模方式，选择何种造模方式，直接影响到脊髓损伤模型大鼠与临床脊髓损伤的相似性，甚至影响研究结果。

2. 文章分析了使用精密打击器、自制Allen’s打击器、脊髓压迫法及钳夹法进行大鼠脊髓损伤造模的异同，为脊髓损伤大鼠模型的造模方式选择提供新的依据。结果说明，从对功能影响和死亡率角度来说，使用精密打击器为优造模方式，而使用自制Allen’s打击器为最为经济，钳夹法可在两者之前取得平衡。理想的脊髓损伤模型应具备以下3方面的条件：①临床相似性，即制作的脊髓损伤模型与临床相近，尽量接近人类的情况。从理论上讲，使脊柱受钝性暴力的作用后致伤，即所谓“闭合性脊髓损伤”，可以模拟脊髓在外力作用下受损和其后的病理改变过程，与人类脊髓损伤的情形相似。但实际研究中发现，动物模型与临床脊髓损伤仍有很大区别，这种闭合伤所造成的功能障碍并不稳定，难以制备可重复的分级损伤模型；其次，动物模型是切开背部皮肤后对开放的脊髓后部直接损伤造成的，而人类脊髓损伤则多是因撞击所致挫伤或椎体移位导致脊髓前部与侧方受压造成。②可调控性，即可根据实际需要调整损伤强度，复制出不同损伤程度的脊髓损伤模型。③可操作性与可重复性，即对脊髓损伤模型制作的各关键步骤客观化、定量化，使其可信度高，可实施性强，能反映客观问题。不同脊髓损伤模型，导致不同类型的解剖结构损伤与神经功能变化。目前，脊髓损伤动物模型的各种制备方法均存在一定的局限性。
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