大鼠健侧腰丛神经移位修复骶丛损伤的研究

发布时间：2018-03-03 18:03

本文选题：大鼠　切入点：神经根　出处：《第二军医大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：进入二十世纪中叶以来,随着机械工业发展的进程加快,交通运输业、建筑业及汽车制造业迅猛发展,高科技为生活带来高度便利的同时,由此带来的各种由高能量暴力创伤病例数量不断攀升。骨盆是人体的重要骨性结构,不但是连接身体上半部分和下肢的重要结构,更是盆腔内器官的重要保护性结构,当骨盆发生损伤时将引发一系列严重的并发症甚至危及生命。在这些高能量致伤病例中,脊柱、骨盆骨折等严重的损伤病例所占比重明显增加。特别是各类不稳定型脊柱、骨盆骨折,尤其在多发性高能量创伤病例中,其发生率居高不下,因此此类患者的救治已经成为临床研究的重点方向。目前随着材料工程学和人体力学工程学的快速发展,创伤治疗中骨折的治疗技术得到了快速的发展。但是由于外周神经系统结构和性质的特殊性,在此类复合伤发生时神经系统不可避免的将受到或轻或重的损伤,且治疗十分困难。骨盆骨折特别是骶骨U型骨折的患者,非常容易引起骶丛神经过度牵拉、卡压、撕脱、完全离断等。由于骨盆骨折导致的骶丛神经损伤多为多根神经同时损伤,因此当骨盆骨折等原因造成骶丛神经损伤时,相应肢体将出现严重的神经症状,并有可能同时伴有膀胱功能障碍以及性功能不全。虽然骨盆骨折及骶丛损伤这一医学难题由来已久,但是目前针对骶丛根性撕脱伤的外科治疗不但方法十分有限,而且疗效不尽人意,因此如何治疗由复杂骨盆骨折引起的骶丛神经损伤,一直困扰着骨科医生及神经康复科医生。因此,对于高能量因素导致骨盆创伤引起的骶丛神经损伤,探索新的外科治疗方法,创新手术治疗思路,提高对下肢肌肉及远端神经的保护作用,使患者下肢感觉、运动功能、膀胱功能障碍以及性功能得到一定程度的恢复,具有重要的临床意义和社会意义。为寻找治疗骶丛撕脱伤的新方法,以达到恢复下肢相应功能的目的,课题组在对大鼠腰丛神经解剖参数观测的基础上,对比腰2、腰3神经作为动力源神经进行骶丛根性撕脱伤修复的疗效,有望为此类损伤提供新的治疗方法。本文主要分为大鼠腰2、腰3神经作为动力源神经的可行性研究；大鼠健侧腰2、腰3神经作为动力源神经修复骶丛损伤后下肢功能恢复的研究；大鼠健侧腰2、腰3神经作为动力源神经修复骶丛损伤后外周神经恢复规律的研究和大鼠健侧腰2、腰3神经作为动力源神经修复骶丛损伤后中枢神经系统重塑规律的研究四个部分。第一部分大鼠腰2、腰3神经作为动力源神经进行骶丛损伤修复的可行性研究研究目的：进行大鼠腰骶丛神经的解剖观察及电生理检测后,分别切断大鼠单侧腰2、腰3神经根,结合组织病理学检测、免疫组化检测、神经元凋亡检测等方法,确定大鼠腰丛神经的走行及支配肌肉情况,以及术后下肢运动情况、肌肉生长状况以及脊髓退变情况,为腰丛神经移位修复骶丛神经损伤提供了从理论到实验的可行性基础。研究方法：(1)通过解剖方法确定腰2神经和腰3神经在大鼠下肢所控制的肌肉。(2)麻醉大鼠后,逐层分离至大鼠腰丛神经根,将神经电生理记录仪的记录电极分别插入股四头肌、股二头肌及胫骨前肌,然后以电流分别刺激各组腰神经根,观察各组肌肉所产生的刺激电位,同时记录由电流刺激产生的刺激电位图形和数值,录入数据分析系统。(3)选取40只雄性成年SD大鼠,在不破坏椎板结构情况下,在椎间孔外暴露右侧腰1-4神经根,标记并分别切断腰2、腰3神经根,建立神经根切断模型,分别于损伤建模后不同时间段选取动物模型大鼠,进行基本情况观察、运动协调性观察及下肢损伤情况观察。于术后第16周取各实验组SD大鼠,进行相应支配节段肌肉的神经电生理检测、肌肉组织学切片检测以及相应节段脊髓前角运动神经元的神经凋亡检测。结果：通过解剖观察,腰2神经参与部分股神经支配,腰3神经与腰4神经共同参与股神经支配。神经电生理检测结果表明,腰2神经虽然占股神经支配,但比例较少,对股四头肌运动功能权重比较少；腰3神经、腰4神经共同参与股四头肌的支配。术后16周,受试大鼠生存情况良好,未出现大鼠死亡情况,各组大鼠BBB评分差异无统计学意义。各组大鼠足部外观形态未见明显异常,未出现足趾溃疡及脱落情况。组织病理学检测显示,腰2、腰3神经所支配的相应肌肉与健侧对比未出现明显萎缩情况,各组肌肉经形态学检测细胞直径未见明显统计学差异。Tunnel法检测腰2、腰3节段脊髓前角运动神经元存在凋亡情况。结论：大鼠腰丛神经之间存在广泛的交叉支配,特别是腰3和腰4神经对股神经的支配比重相近,切断SD大鼠单侧腰2或腰3神根经后,其下肢运动功能情况较对照组未见显著差异,证实腰2或腰3神根作为动力源神经是安全的,可以以此为基础来进行骶丛神经损伤的修复。第二部分大鼠骶丛撕脱伤模型的建立及大鼠健侧腰2、腰3神经作为动力源神经修复骶丛损伤后下肢功能恢复的研究研究目的：在建立大鼠骶丛撕脱伤模型的基础上,分别以健侧腰2、腰3神经作为动力源神经,经移位吻合后,建立骶丛损伤修复的动物模型,并对吻合修复后下肢运动功能恢复情况进行研究,探讨腰2、腰3神经作为动力源神经进行神经修复的有效性。研究方法：(1)选用90只雄性成年SD大鼠,在不破坏椎板结构情况下,在椎间孔外暴露腰4至腰6神经根,用显微外科神经钩将腰4至腰6神经根全部钩断,将医用明胶海绵填塞在神经断端,建立骶丛撕脱伤模型。(2)将建模成功的大鼠随机分为三组：腰2吻合组、腰3吻合组和不吻合对照组,并进行神经移位吻合吻合修复,术后16周观察大鼠大体运动情况、靶肌肉萎缩情况,靶肌肉蛋白表达情况以及神经吻合口生长情况。结果：术后4个月,三组大鼠进行BBB评分检测,两吻合组评分均高于对照组,差异存在统计学意义。靶肌肉萎缩情况检测,两吻合组肌肉萎缩情况优于对照组,差异存在统计学意义,电镜检测显示神经吻合口处有再生神经纤维通过,相关肌肉蛋白检测显示吻合后大鼠下肢肌肉内运动相关蛋白表达高于撕脱组。结论：分别以健侧腰2、腰3神经作为动力源神经,经移位吻合后,建立骶丛损伤修复的动物模型,证实靶肌肉的退变情况得到缓解和保护,腰2、腰3神经可作为有效的动力源神经在神经修复方向加以利用。第三部分大鼠健侧腰2、腰3神经作为动力源神经修复骶丛损伤后外周神经恢复规律的研究研究目的：在建立大鼠骶丛撕脱伤模型的基础上,分别以健侧腰2、腰3神经作为动力源神经,经移位吻合后,建立骶丛损伤修复的动物模型,并应用脊髓前角细胞运动神经元的存活情况、荧光造影剂逆行示踪情况以及神经肌肉接头显微结构变化评价神经移位吻合后对脊髓运动神经保及神经肌肉街头等结构的护作用。研究方法：选用90只雄性成年SD大鼠,建立骶丛撕脱伤模型。将建模成功的大鼠随机分为三组：腰2吻合组、腰3吻合组和对照组,并进行吻合修复,术后4个月周,应用免疫组化方法检测修复后脊髓前角运动神经元存活情况,应用真蓝及荧光金逆行示踪方法检测脊髓神经通路情况,高倍电子显微镜下检查神经肌肉接头处运动终板超微结构变化。结果：两吻合组脊髓前角运动神经元存活率明显高于对照组,差异存在统计学意义。腰3吻合组效果优于腰2吻合组,差异存在统计学意义。吻合组在腰2-腰3节段可见荧光标记物,证明吻合后神经通路良好,电子显微镜检测神经肌肉接头情况显示,与撕脱组对比,吻合组神经肌肉接头处运动终板等超微结构的退变情况得到缓解。结论：神经移位吻合后对脊髓前角运动神经元存在一定的保护作用,移位吻合后神经通路得到恢复,神经元细胞得到保护,靶肌肉神经肌肉接头处运动终板等超微结构得到保护。第四部分大鼠健侧腰2、腰3神经作为动力源神经修复骶丛损伤后中枢神经系统重塑规律的研究研究目的：利用小动物PET-CT脑功能成像方法,对健侧腰2、腰3神经作为动力源神经移位修复骶丛损伤后对大鼠中枢神经系统重建进行研究。研究方法：选用80只雄性成年SD大鼠随机分为四组：撕脱伤组、腰2吻合组、腰3吻合组和对照组,建立各组动物模型。术后6个月,将大鼠禁食12小时,从尾部静脉注射0.2m118F-脱氧葡萄糖后,电刺激撕脱侧患肢,药物吸收30分钟后。应用小动物CT机扫描大鼠脑部及颈部,将大鼠冠状面、矢状面及横断面的三组扫描图像进行录入和分析,分别建立静态图像和动态图像采集数据库,捕捉刺激时在大脑皮层相应区域产生的探针标记显影区域,应用图形分析软件捕获大脑皮层内形成的定量标准摄取值(SUV)峰值。结果：进行患肢刺激后,撕脱组大鼠在双侧大脑皮层均未显示SUV值增加；吻合组大鼠进行患肢刺激后,在右侧大脑皮层均显示SUV值明显升高,从而证明由下肢神经至大脑皮层之间通路存在且通常,并且可以说明进行神经吻合后,患侧肢体在大脑皮层的运动投射区已经转移至动力神经元投射侧,神经反射通路已重新建立,脑功能重塑已经进行。吻合组与撕脱组之间的SUV峰值差异明显,存在统计学意义,腰2吻合组与腰3吻合组比较无统计学差异。结论：实验证明应用PET-CT检查法进行吻合后脑功能研究是可行的。根据结果显示,吻合后大鼠在相应的大脑皮层区域存在与肢体活动相关的脑功能活跃区域,而且吻合组大鼠脑功能活跃区位于右侧大脑半球,这不仅说明吻合后神经通路的通畅,更表明移位吻合后,支配患肢运动的大脑皮层区域发生了改变,证实了吻合手术治疗的有效性。
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【学位授予单位】：第二军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R688

【参考文献】