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大鼠品系和性別對脊髓損傷研究的影響
2025-4-18 閱讀(126)
脊髓損傷(SCI)是一種影響生活質量的疾病，會影響感覺、運動和自主神經功能，包括膀胱控制和性功能。在美國，約有305,000人患有SCI，每年新增病例估計達18,000例。盡管醫學取得了進步，治療主要側重于緩解癥狀。為了開發有效的治療方法，研究人員依賴于能夠準確復制人類SCI狀況的動物模型。
SCI研究中一個重要但經常被忽視的因素是實驗動物模型中品系和性別等生物學差異的影響。密歇根中央大學的Mojarad及其同事最近開展的一項研究強調了這些因素的重要性。他們的研究旨在確定不同品系和性別的大鼠如何從脊髓壓迫性損傷中恢復，從而為恢復差異和潛在的治療方案提供寶貴的見解。
研究設計
本研究使用了兩種常見品系Sprague-Dawley和 Wistar大鼠，包含雄性和雌性大鼠。研究使用兩個不同的夾子，一個夾子施加15 g的力，持續180秒，另一個夾子施加50 g的力，持續60秒，分別用于誘發中度和重度壓縮性SCI。
共計24只大鼠接受了測試，每種品系、性別、損傷嚴重程度類別各有三只。在術前（作為基線）、術后三天以及之后每周進行一次活動能力評估，持續七周。三項運動測試評估了大鼠的自發恢復情況：
Basso-Beattie-Breshanan (BBB)量表：觀察者根據21分制量表對大鼠在容器中自由活動時的運動功能進行評分。
水平梯級行走測試：大鼠穿過九級水平梯級，研究人員在三次試驗中記錄大鼠爪子滑落的情況。此測試常用于評估成年大鼠脊髓損傷后運動和感覺運動缺陷，可精確評估行走熟練度、肢體位置和協調性。
動物步態分析系統(CatWalk XT)測試：運用高速視頻系統捕捉透明走道上的步態模式，分析前肢和后肢的足跡，以評估大鼠的運動模式、協調性和動力學特性，每次測試進行三次試驗。動物步態分析系統是一種創新的自動步態分析工具，與早期的行為測試相比，它提供了更詳細的參數規范。本研究使用動物步態分析系統測量的參數如表1所示。
研究結果
研究表明，恢復結果取決于大鼠的品系、性別和損傷嚴重程度。
中度損傷：Sprague-Dawley 大鼠的恢復效果優于 Wistar 大鼠，且雌性大鼠的恢復速度快于雄性大鼠。BBB測試顯示不同品系和性別的自發恢復存在明顯差異，而動物步態分析系統檢測到在不同性別、品系和時間上存在顯著差異，如跑步時長、速度和后肢印記測量值等。水平梯級測試顯示滑爪率約為50%，但各組間未發現顯著差異。
重度損傷：恢復效果普遍較差，但雌性大鼠（尤其是 Sprague-Dawley雌性大鼠）在BBB測試中的表現優于雄性大鼠。梯級測試記錄了約80%的滑爪率，但各組間未發現顯著差異。 動物步態分析系統檢測到了不同品系和性別大鼠在術前步態規律和周期方面的差異，但由于重度損傷后恢復較弱，未發現術后存在顯著差異。
這些結果表明，某些品系大鼠可能對脊髓損傷具有更強的適應性，且雌性大鼠的恢復速度往往優于雄性大鼠，尤其是在中度損傷后。這凸顯了在脊髓損傷研究中謹慎選擇模型的必要性，因為未能考慮這些生物學變量可能會導致誤導性結論。
動物步態分析系統在脊髓損傷研究中的作用
傳統的運動測試，例如 BBB 量表和水平梯測試，依賴觀察者評分，這會導致潛在的偏差，并且精度有限。動物步態分析系統提供了一種自動化且更客觀的步態分析方法，能夠提供爪印形狀、步幅、擺動速度和運動協調性的高分辨率數據。該系統在本研究中被證明具有重要價值，能夠檢測出不同品系和性別之間的運動差異，而這些差異是梯測試等傳統測試無法捕捉到的。通過將先進的步態分析技術融入脊髓損傷研究，研究者可以更深入地了解康復模式，并制定更有針對性的治療干預措施。
總結
本研究強調了在設計SCI實驗時需要考慮品系和性別的重要性。Sprague-Dawley大鼠和 Wistar大鼠之間以及雄性和雌性之間恢復模式的顯著差異表明，遺傳和生物因素在決定恢復潛力方面起著重要的作用。
通過使用動物步態分析系統(CatWalk XT)等行為評估工具，研究人員可以加深對運動恢復的理解，并更有效地制定實驗方案。隨著SCI研究的進展，認識到品系和性別的影響對于研究更能反映個體差異的治療方法非常重要，最終實現改善脊髓損傷患者的預后目標。
參考文獻
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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