動物造模 -----運(yùn)動?。ㄒ步袝瀯硬。﹦游锬P偷臉?gòu)建與評價
運(yùn)動病(motion sickness,MS)是指乘坐運(yùn)載工具時出現(xiàn)的以頭昏、眩暈、惡心、嘔吐、面色蒼白、出冷汗等一系列前庭和自主神經(jīng)反應(yīng)為主要臨床表現(xiàn)的疾病。運(yùn)動病可發(fā)生于任何年齡,發(fā)病率較高,但其確切的發(fā)病機(jī)制至今尚不清楚。為探究運(yùn)動病的病理生理學(xué)機(jī)制、篩選有效的抗運(yùn)動病新藥,研究者建立了許多模擬人類運(yùn)動病的試驗動物模型。
動物的選擇
暈動病動物模型主要有大鼠、小鼠、豚鼠、新西蘭家兔。
造模方法
1
頸部手術(shù)眩暈?zāi)P?/strong>
頸性眩暈是一種以頸源性因素引起的暈眩為主的交感神經(jīng)癥狀,常表現(xiàn)為頭暈?zāi)垦?、步態(tài)不穩(wěn)、頸部僵直麻木。
造模方法1:選取試驗室SPF級SD雄性大鼠,剪斷頸后部肌肉組織,并切除C5~6棘突及韌帶,破壞C5~6關(guān)節(jié)囊,導(dǎo)致動靜力失衡及頸部失穩(wěn)而成功造成SD大鼠頸椎病模型。大鼠在失穩(wěn)后頸部血管痙攣、增生,影響頸部血流循環(huán),進(jìn)而導(dǎo)致骨質(zhì)增生,壓迫頸動脈而產(chǎn)生眩暈。在上下左右轉(zhuǎn)動大鼠后,觀察大鼠步態(tài)變化,以大鼠不能正常站立或移動,或出現(xiàn)搖晃、停滯不前、調(diào)轉(zhuǎn)方向移動認(rèn)定為造模成功。
造模方法2:選用SD大鼠,麻醉后切開頸部皮膚,在不破壞皮下肌肉組織的前提下,對暴露出的右側(cè)頸動脈穿線結(jié)扎。術(shù)后,將造模成功的大鼠放入離心半徑為30cm、離心力為83. 85 × g的離心機(jī)中勻速旋轉(zhuǎn)30s,驟停,觀察大鼠的眩暈情況。
優(yōu)缺點:該方法較為經(jīng)典,但操作繁瑣,需要一定的動物外科學(xué)基礎(chǔ),是臨床上研究抗缺血性眩暈藥物的最常用建模方法。
2
運(yùn)動刺激眩暈?zāi)P?/strong>
動物試驗中,加速旋轉(zhuǎn)和勻速旋轉(zhuǎn)均會引起試驗動物前庭植物神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)加強(qiáng),表現(xiàn)為試驗動物的自發(fā)活動減少,運(yùn)動速度遲緩,反應(yīng)遲鈍,精神萎靡等。
造模方法:選用昆明種小鼠,使用可調(diào)速眩暈產(chǎn)生儀,旋轉(zhuǎn)速度 0~ 440 r·min-1,自由可調(diào)。
優(yōu)缺點:此造模方法簡單易行,不需要復(fù)雜、昂貴的儀器,結(jié)果重復(fù)性高,造模成功率高,試驗采用小鼠作為試驗動物,成本低廉,飼養(yǎng)方便,是臨床上研究良性陣發(fā)性眩暈的常用模型。
3
耳源性刺激眩暈?zāi)P?/strong>
對試驗動物外耳的刺激,能改變淋巴液的濃度,使半規(guī)管的淋巴液產(chǎn)生流動,淋巴液流動產(chǎn)生的靜水力會刺激壺腹嵴毛細(xì)胞,神經(jīng)激沖動信號會經(jīng)過前庭神經(jīng)、前庭核、內(nèi)側(cè)縱束神經(jīng)通路作用動物大腦,使動物產(chǎn)生眩暈。
造模方法:將豚鼠取耳后下切口,吸引器打開前庭并破壞、吸除耳石器及壺腹嵴等。于前庭植入消毒后的明膠海綿。通過不斷給豚鼠外耳增加壓力,是豚鼠出現(xiàn)反復(fù)發(fā)作性的眩暈。
優(yōu)缺點:該模型操作簡單,引起眩暈的原理明確、可靠、發(fā)作時間和周期可控。是臨床上研究耳源性反復(fù)發(fā)作性眩暈的首選造模手段。
4
注射硬化劑眩暈?zāi)P?/strong>
造模方法1:選用健康清潔級新西蘭家兔,高脂飲食飼養(yǎng)后,注射硬化劑(消痔靈注射液),注射位置為左側(cè)第2~6頸椎橫突附近軟組織,使左側(cè)椎動脈損害、肌肉纖維化,達(dá)到降低椎動脈血流,同時破壞頸椎動力平衡,經(jīng)多普勒、腦干聽覺誘發(fā)電位和病理學(xué)檢查證實模型的可行性,待造模成功后,病理結(jié)果顯示注射硬化劑區(qū)域組織出現(xiàn)廣泛瘢痕修復(fù),最終引起家兔頸椎動力平衡失調(diào),造成動物眩暈?zāi)P汀?/p>
優(yōu)缺點:采用大腦動脈環(huán)完整的新西蘭家兔制作該模型,更能接近臨床病理變化過程。
造模方法2:選用日本大耳家兔,每日注射5%的硬化劑(油酸氨基乙酸)的注射液10 ml,注射到家兔的頸椎橫突附近的軟組織中,并于接下來幾周每周重復(fù)操作1次,HE 染色發(fā)現(xiàn)日本大耳兔頸部組織變性、退變,提示造模成功。
優(yōu)缺點:該模型更貼近臨床上頸部狹窄引起的眩暈,模型方便操作,造模成功率較高。是臨床上替代頸部手術(shù)眩暈?zāi)P偷牧己迷炷J侄巍?/p>
5
飛行變壓眩暈?zāi)P?/strong>
變壓眩暈是一種急性發(fā)作的眩暈,外界壓力的驟然變化,而中耳由于變化的滯后導(dǎo)致其相對于外界的高壓,出現(xiàn)幾秒至幾分鐘的自主神經(jīng)代償及相關(guān)的前庭癥狀,突出表現(xiàn)為變壓性眩暈。
造模方法:選用小鼠作為試驗動物,在低壓條件下,單次或多次頭部震蕩小鼠,會引起小鼠耳囊內(nèi)的耳蝸脫離,在壓力快速變化時,產(chǎn)生眩暈。該模型適用于由于水平位置快速變化引起中、外耳相對壓力過高產(chǎn)生的眩暈,與現(xiàn)實中飛行員由于飛行器航母彈射、快速爬升、緊急迫降而引起的眩暈相近。
動物眩暈相關(guān)評價指標(biāo)
1
平衡木試驗
平衡木試驗是研究動物的平衡能力、檢測動物的運(yùn)動協(xié)調(diào)性的試驗,對認(rèn)識動物小腦的本質(zhì)和運(yùn)動平衡能力具有極其重要的意義,是研究小腦、運(yùn)動協(xié)調(diào)、學(xué)習(xí)記憶、眩暈等重要的醫(yī)學(xué)手段。
試驗方法:速運(yùn)動后,迅速將其放置于木桿上,觀察大鼠通過木桿時的能力。平衡木試驗評分標(biāo)準(zhǔn):大鼠不能在木桿上移動,或搖晃、停滯、調(diào)轉(zhuǎn)方向,僅稍有移動而不能通過木桿計0分;大鼠在木桿上搖晃、停滯、調(diào)轉(zhuǎn)方向,有明顯移動,甚至能通過木桿,計1. 5分;大鼠較順利行走,通過木桿,計3分。該試驗評價指標(biāo)能準(zhǔn)確地觀察到大鼠的眩暈程度,并量化一些相關(guān)因素對于眩暈的影響,適用于大鼠和小鼠等小型嚙齒類動物。
2
跳臺試驗
跳臺試驗是評價動物對藥物及其他給予的干預(yù)后的神經(jīng)行為學(xué)中一個測試現(xiàn)象較為明顯的試驗。
試驗方法:將產(chǎn)生眩暈的小鼠置于電擊反射儀中,給以電擊,記錄小鼠逃避電擊反射時間記為潛伏期。正常牢固建立電擊逃避反射的小鼠潛伏期為零,而經(jīng)過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生眩暈的小鼠的潛伏期隨著眩暈程度而相應(yīng)地延長。數(shù)據(jù)穩(wěn)定所測逃避潛伏期能較好地反映動物眩暈時間的長短,能將眩暈的持續(xù)時間和嚴(yán)重程度進(jìn)行量化,便于比較眩暈改善情況。由于跳臺儀器本身大小的限制,該評價指標(biāo)適用于大鼠和小鼠等小型嚙齒類動物。
3
自發(fā)活動試驗
自發(fā)活動試驗是觀察研究試驗動物神經(jīng)精神變化、進(jìn)入開闊環(huán)境后的各種行為的試驗。
試驗方法:將產(chǎn)生眩暈的小鼠置于自發(fā)活動儀中,測定小鼠在 10 min 內(nèi)總路程和平均速度。這種自發(fā)活動減少的行為學(xué)的表現(xiàn)與眩暈發(fā)生后的精神抑郁、反應(yīng)遲鈍的一個行為學(xué)指標(biāo),間接反映了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的變化,可作為一種判斷暈動病發(fā)生的特異性指標(biāo)。該評價指標(biāo)只適用于小鼠等活動較為亢進(jìn)的動物。
4
異食行為試驗
嚙齒類動物由于自身不具有嘔吐反射中樞,在受到前庭刺激時,不會出現(xiàn)人類眩暈時的惡心嘔吐癥狀,通常表現(xiàn)為異食行為。大鼠在受到旋轉(zhuǎn)刺激后可以產(chǎn)生異食癖行為,表現(xiàn)為對無營養(yǎng)的高嶺土(一種非金屬礦產(chǎn))的攝入量增加。
試驗方法:有試驗研究證實大鼠異食高嶺土行為的發(fā)生與人的嘔吐發(fā)生的機(jī)制相似,因此可以采用大鼠在旋轉(zhuǎn)刺激前后的高嶺土攝入量的變化來反映大鼠所產(chǎn)生的運(yùn)動病的嚴(yán)重程度。一般在旋轉(zhuǎn)刺激結(jié)束后3d內(nèi)大鼠的高嶺土攝入量與對照組有顯著的統(tǒng)計學(xué)差異,但個體差異對結(jié)果影響仍然較大,需同時進(jìn)行其他指標(biāo)的評判加以輔證。該評價指標(biāo)適用于評價動物眩暈時無嘔吐反應(yīng),表現(xiàn)為異食行為嚙齒類動物。
總結(jié)
近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,人類對于眩暈的機(jī)制有了更為深刻的了解,同時也建立了多種動物眩暈?zāi)P?,但是至今還沒有一種抗眩暈藥物是利用動物模型篩選出來的,臨床上正在應(yīng)用的藥物,多來自循證醫(yī)學(xué)的臨床實踐。目前學(xué)界內(nèi)亟待建立一種公信力較高的眩暈?zāi)P?,能夠系統(tǒng)地闡釋眩暈發(fā)病機(jī)制,用以發(fā)現(xiàn)、篩選、評價抗眩暈藥物,為新藥研發(fā)提供新的思路。