大鼠品系和性别对脊髓损伤研究的影响

更新时间：2025-04-18

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脊髓损伤(SCI)是一种影响生活质量的疾病，会影响感觉、运动和自主神经功能，包括膀胱控制和性功能。在美国，约有305,000人患有SCI，每年新增病例估计达18,000例。尽管医学取得了进步，治疗主要侧重于缓解症状。为了开发有效的治疗方法，研究人员依赖于能够准确复制人类SCI状况的动物模型。

SCI研究中一个重要但经常被忽视的因素是实验动物模型中品系和性别等生物学差异的影响。密歇根中央大学的Mojarad及其同事最近开展的一项研究强调了这些因素的重要性。他们的研究旨在确定不同品系和性别的大鼠如何从脊髓压迫性损伤中恢复，从而为恢复差异和潜在的治疗方案提供宝贵的见解。

研究设计

本研究使用了两种常见品系Sprague-Dawley和 Wistar大鼠，包含雄性和雌性大鼠。研究使用两个不同的夹子，一个夹子施加15 g的力，持续180秒，另一个夹子施加50 g的力，持续60秒，分别用于诱发中度和重度压缩性SCI。

共计24只大鼠接受了测试，每种品系、性别、损伤严重程度类别各有三只。在术前（作为基线）、术后三天以及之后每周进行一次活动能力评估，持续七周。三项运动测试评估了大鼠的自发恢复情况：

Basso-Beattie-Breshanan (BBB)量表：观察者根据21分制量表对大鼠在容器中自由活动时的运动功能进行评分。
水平梯级行走测试：大鼠穿过九级水平梯级，研究人员在三次试验中记录大鼠爪子滑落的情况。此测试常用于评估成年大鼠脊髓损伤后运动和感觉运动缺陷，可精确评估行走熟练度、肢体位置和协调性。
动物步态分析系统(CatWalk XT)测试：运用高速视频系统捕捉透明走道上的步态模式，分析前肢和后肢的足迹，以评估大鼠的运动模式、协调性和动力学特性，每次测试进行三次试验。动物步态分析系统是一种创新的自动步态分析工具，与早期的行为测试相比，它提供了更详细的参数规范。本研究使用动物步态分析系统测量的参数如表1所示。

研究结果

研究表明，恢复结果取决于大鼠的品系、性别和损伤严重程度。

中度损伤：Sprague-Dawley 大鼠的恢复效果优于 Wistar 大鼠，且雌性大鼠的恢复速度快于雄性大鼠。BBB测试显示不同品系和性别的自发恢复存在明显差异，而动物步态分析系统检测到在不同性别、品系和时间上存在显著差异，如跑步时长、速度和后肢印记测量值等。水平梯级测试显示滑爪率约为50%，但各组间未发现显著差异。

重度损伤：恢复效果普遍较差，但雌性大鼠（尤其是 Sprague-Dawley雌性大鼠）在BBB测试中的表现优于雄性大鼠。梯级测试记录了约80%的滑爪率，但各组间未发现显著差异。 动物步态分析系统检测到了不同品系和性别大鼠在术前步态规律和周期方面的差异，但由于重度损伤后恢复较弱，未发现术后存在显著差异。

这些结果表明，某些品系大鼠可能对脊髓损伤具有更强的适应性，且雌性大鼠的恢复速度往往优于雄性大鼠，尤其是在中度损伤后。这凸显了在脊髓损伤研究中谨慎选择模型的必要性，因为未能考虑这些生物学变量可能会导致误导性结论。

动物步态分析系统在脊髓损伤研究中的作用

传统的运动测试，例如 BBB 量表和水平梯测试，依赖观察者评分，这会导致潜在的偏差，并且精度有限。动物步态分析系统提供了一种自动化且更客观的步态分析方法，能够提供爪印形状、步幅、摆动速度和运动协调性的高分辨率数据。该系统在本研究中被证明具有重要价值，能够检测出不同品系和性别之间的运动差异，而这些差异是梯测试等传统测试无法捕捉到的。通过将先进的步态分析技术融入脊髓损伤研究，研究者可以更深入地了解康复模式，并制定更有针对性的治疗干预措施。

总结

本研究强调了在设计SCI实验时需要考虑品系和性别的重要性。Sprague-Dawley大鼠和 Wistar大鼠之间以及雄性和雌性之间恢复模式的显著差异表明，遗传和生物因素在决定恢复潜力方面起着重要的作用。

通过使用动物步态分析系统(CatWalk XT)等行为评估工具，研究人员可以加深对运动恢复的理解，并更有效地制定实验方案。随着SCI研究的进展，认识到品系和性别的影响对于研究更能反映个体差异的治疗方法非常重要，最终实现改善脊髓损伤患者的预后目标。

参考文献

Mojarad, N., Doyle, D., Garmo, L. G., Graff, R., Reed, K., Wolbert, P. A., Uprety, A., Stewart, B., Rossignol, J., & Dunbar, G. L. (2025). Sex and strain-specific variations in motor recovery following compression spinal cord injury: Comparison of Sprague-Dawley and Wistar rats. Brain Sciences, 15(2), 191.

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