程發(fā)峰,宋文婷,郭少英,鐘相根,魯 藝,王慶國(guó)
(1.北京中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,北京 100029;2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院,北京 100089)
神經(jīng)功能損傷評(píng)分在大鼠腦缺血實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
程發(fā)峰1,宋文婷2,郭少英1,鐘相根1,魯 藝1,王慶國(guó)1
(1.北京中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,北京 100029;2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院,北京 100089)
腦梗塞發(fā)病率逐年增高,它嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量。臨床上,神經(jīng)功能損傷評(píng)分是診斷和療效評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。在臨床前研究中,神經(jīng)功能損傷評(píng)分也越來(lái)越受到重視,是判斷藥效的最重要指標(biāo)之一。本文介紹了評(píng)價(jià)神經(jīng)功能損傷的幾種常見(jiàn)試驗(yàn)和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),并認(rèn)為在中醫(yī)藥治療腦梗塞臨床前研究中,應(yīng)更加重視神經(jīng)功能評(píng)分,充分體現(xiàn)中醫(yī)藥的優(yōu)勢(shì)。
腦缺血;神經(jīng)功能評(píng)分;神經(jīng)功能損傷
腦缺血?jiǎng)游锬P陀糜谌毖灾酗L(fēng)治療的療效評(píng)價(jià)已有20年的歷史。已經(jīng)有眾多的新藥被證明對(duì)腦缺血?jiǎng)游镉猩窠?jīng)保護(hù)作用,但是這些藥物仍有待通過(guò)臨床實(shí)驗(yàn)。這說(shuō)明臨床前研究仍存在一些與臨床實(shí)際情況有差異的問(wèn)題,藥效評(píng)價(jià)指標(biāo)是其中一個(gè)重要的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)回顧實(shí)驗(yàn)研究并與臨床進(jìn)行對(duì)比,大家越來(lái)越強(qiáng)調(diào)神經(jīng)功能損傷評(píng)價(jià)的意義。除測(cè)量梗死面積外,功能評(píng)分的結(jié)果也相當(dāng)重要。梗死面積縮小不一定伴隨功能改善,而功能的改善才是最關(guān)鍵的效果指標(biāo)。在很多鼠類的腦缺血實(shí)驗(yàn)中,都用到了一些神經(jīng)功能損傷的評(píng)價(jià)方法來(lái)有效地篩選模型[1]。國(guó)際中風(fēng)治療臨床前研究指南(2009)(STAIR)指出[2,3]:在腦缺血藥物研究中應(yīng)選擇多重指標(biāo),評(píng)價(jià)應(yīng)包括組織學(xué)和行為學(xué)的結(jié)果;且無(wú)論組織學(xué)還是行為學(xué)的研究都應(yīng)包括中風(fēng)后2到3周或更長(zhǎng)時(shí)間中獲得的數(shù)據(jù)。這證明了行為學(xué)結(jié)果的重要性,因?yàn)樵谂R床上這與后期存活率密切相關(guān)。臨床中風(fēng)病人功能恢復(fù)是一個(gè)主要的終點(diǎn)指標(biāo),雖然神經(jīng)功能與梗死灶面積有一定相關(guān)性,但在治療過(guò)程中則希望藥物在腦缺血后改善神經(jīng)功能的作用更加顯著。
在臨床神經(jīng)功能損傷評(píng)分中,往往會(huì)綜合評(píng)價(jià)神經(jīng)功能多方面的損傷情況。如美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生院神經(jīng)功能缺損評(píng)分(NIHSS),要求對(duì)整體意識(shí)水平、感覺(jué)、視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、共濟(jì)等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。目前評(píng)定腦缺血?jiǎng)游锕δ芎托袨榈姆椒ǘ加辛颂岣?,但是依然存在一定的?wèn)題。如有些研究往往偏于運(yùn)動(dòng)功能,忽視了感覺(jué)功能等,不能全面反應(yīng)神經(jīng)損傷程度[4]。
神經(jīng)功能包括意識(shí)狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)、視覺(jué)、共濟(jì)和神經(jīng)反射等多方面,在臨床神經(jīng)功能檢查中以上方面都會(huì)得到體現(xiàn)[4]。在中風(fēng)動(dòng)物模型研究中,根據(jù)動(dòng)物的生理病理特點(diǎn),大家從運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)、意識(shí)、神經(jīng)反射等方面設(shè)計(jì)了很多試驗(yàn),來(lái)檢測(cè)動(dòng)物的神經(jīng)功能損傷和恢復(fù)程度。
檢查運(yùn)動(dòng)功能的試驗(yàn)由于操作簡(jiǎn)單,易于觀察,應(yīng)用最為廣泛。Bederson應(yīng)用姿勢(shì)反射實(shí)驗(yàn)[5]在懸尾狀態(tài)下檢查上半身姿態(tài);Combs等[6]采用豎屏檢查前肢和后肢的肌力;Hernandez等[7,8]用前肢錯(cuò)誤放置試驗(yàn)檢測(cè)前肢運(yùn)動(dòng)功能;Klintsova等[9,10]用雙杠試驗(yàn)檢測(cè)后肢運(yùn)動(dòng)功能;Rogers等[11,12]使用網(wǎng)格行走試驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)(運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào))實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)大鼠的運(yùn)動(dòng)功能,并證明兩種評(píng)分與大鼠不同部位腦梗體積以及腦水腫程度具有顯著關(guān)聯(lián)性?;粼囼?yàn)將一個(gè)5 mm直徑的木棒傾斜放置,將大鼠放在棒上,它會(huì)努力用四肢握緊,避免滑下。記錄大鼠滑下的時(shí)間;滑梯實(shí)驗(yàn),將一個(gè)0.25×0.5 m的木板傾斜 50°角,記錄大鼠從滑梯頂部滑到底部的時(shí)間[13]。
由于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)特殊性,感覺(jué)功能檢查經(jīng)常通過(guò)一些反射試驗(yàn)來(lái)體現(xiàn),或者與運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行聯(lián)合檢查。急性神經(jīng)功能損傷檢查包括姿勢(shì)性試驗(yàn)和非姿勢(shì)性試驗(yàn)。簡(jiǎn)單的非姿勢(shì)性的軀體感覺(jué)功能測(cè)試包括耳廓反射、角膜反射等。耳廓反射是通過(guò)觸動(dòng)物的耳道引起動(dòng)物強(qiáng)烈搖頭來(lái)記錄。角膜反射是用棉簽輕觸動(dòng)物的角膜引起眨眼。簡(jiǎn)單的姿勢(shì)性軀體感覺(jué)功能包括尾巴和后爪的抗彎曲反射、頭部支撐實(shí)驗(yàn)。尾巴和后爪的抗彎曲反射試驗(yàn),逐漸將尾巴或后肢彎曲,直至其縮回,記錄反映的時(shí)間。頭部支撐試驗(yàn),觀察大鼠缺血損傷狀態(tài)下頭部持續(xù)支撐的時(shí)間。
較為復(fù)雜的姿勢(shì)性軀體感覺(jué)功能試驗(yàn)如觀察大鼠翻正和逃跑的反映時(shí)間,翻正試驗(yàn)將大鼠背部著地放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,觀察其翻身時(shí)間;逃跑反射即夾痛大鼠尾巴觀察其有無(wú)逃脫動(dòng)作[14]。
還有一些學(xué)者綜合視覺(jué)、觸覺(jué)、本體位覺(jué)、運(yùn)動(dòng)功能和認(rèn)知功能等,設(shè)計(jì)了一些檢查試驗(yàn)。DeRyck等[15]采用前肢放置試驗(yàn),通過(guò)控制大鼠的受試姿態(tài),可以分別對(duì)視覺(jué)、觸覺(jué)和本體味覺(jué)進(jìn)行檢查,對(duì)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)綜合功能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
本體感覺(jué)對(duì)稱性試驗(yàn)是在大鼠雙側(cè)前肢各黏附一個(gè)刺激物后,觀察大鼠用牙移除刺激物的順序。如果缺血模型大鼠個(gè)體和全組顯示優(yōu)先移除某一側(cè)超過(guò)70%,則繼續(xù)進(jìn)行定量試驗(yàn)。逐漸將患側(cè)前肢的刺激物加大,直至大鼠開(kāi)始優(yōu)先移除患側(cè)刺激物為止。計(jì)算此時(shí)患側(cè)刺激物的與健側(cè)刺激物大小的比值,作為本體感覺(jué)不對(duì)稱的定量指標(biāo)[16]。
平衡木試驗(yàn)是檢查大鼠前庭運(yùn)動(dòng)功能的實(shí)驗(yàn)。將一條1.5 cm寬的平衡木懸空放置,將大鼠放在平衡木上,記錄其在平衡木上維持的時(shí)間。連續(xù)3次實(shí)驗(yàn),取平均值。平衡木逃離實(shí)驗(yàn)是檢查大鼠高級(jí)前庭運(yùn)動(dòng)功能和協(xié)調(diào)能力的實(shí)驗(yàn)。造模前兩天,先訓(xùn)練大鼠學(xué)會(huì)通過(guò)上述平衡木從一個(gè)高亮度、高噪音的箱子,逃離到對(duì)面黑暗箱子。為了加大難度,在平衡木上交叉釘入4個(gè)釘子。記錄大鼠從平衡木逃離的時(shí)間。連續(xù)3次實(shí)驗(yàn)取平均值,兩次實(shí)驗(yàn)之間讓大鼠在黑箱內(nèi)留 30 s[14]。
Bharucha[14]利用電子監(jiān)視器記錄大鼠自由狀態(tài)下的活動(dòng),先訓(xùn)練大鼠適應(yīng)晝夜各12 h的節(jié)律,利用電子監(jiān)視器記錄大鼠在白天的活動(dòng)強(qiáng)度,如走動(dòng)的總距離。
跟臨床神經(jīng)功能評(píng)分相似,有些學(xué)者綜合幾種功能實(shí)驗(yàn),建立了一些神經(jīng)功能評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。有些評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),既可以綜合反映神經(jīng)功能評(píng)分,又有較好的可操作性和穩(wěn)定性,得到了廣泛運(yùn)用。在中風(fēng)臨床前藥物研究中,較為公認(rèn)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),簡(jiǎn)單介紹如下。
Bederson評(píng)分[5]是國(guó)內(nèi)外引用頻率最高的神經(jīng)功能評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。分為四個(gè)功能等級(jí),無(wú)神經(jīng)損傷癥狀為0分;懸尾實(shí)驗(yàn)不能完全伸展對(duì)側(cè)前爪為1分;前肢抵抗對(duì)側(cè)推力能力下降為2分;向?qū)?cè)轉(zhuǎn)圈為3分。有些學(xué)者在應(yīng)用Bederson評(píng)分同時(shí),對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn),如 Menzies[17]評(píng)分總分為 4 分:A,無(wú)神經(jīng)功能損傷,雙前肢對(duì)稱向地面伸展 (0分)B,對(duì)側(cè)前肢持續(xù)內(nèi)收 (1分)C,對(duì)側(cè)前肢握力下降 (2分)D,輕微刺激大鼠尾巴,向?qū)?cè)轉(zhuǎn)圈 (3分)或者自主持續(xù)轉(zhuǎn)圈 (4分)。
Belayev等[18]綜合姿勢(shì)反射實(shí)驗(yàn)和前肢放置實(shí)驗(yàn),建立了評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。姿勢(shì)反射實(shí)驗(yàn)中,懸尾實(shí)驗(yàn)前肢不對(duì)稱得1分,合并前肢抵抗對(duì)側(cè)推力下降得2分;前肢放置實(shí)驗(yàn)中,立即準(zhǔn)確放置得0分,延遲或不完全放置得1分,不能準(zhǔn)確放置得2分(表1)。
Garcia JH等[19]詳細(xì)評(píng)價(jià)了受試大鼠的運(yùn)動(dòng)功能和感覺(jué)功能,建立了評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。功能正常時(shí)得分最高,18分;功能損傷最嚴(yán)重者得分最低,3分(表2)。
表1 大鼠局灶性腦缺血模型神經(jīng)功能評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Neurological evaluation of rats with MCAO
表2 Wistar大鼠局灶性腦缺血模型神經(jīng)功能評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Neurological evaluation after middle cerebral artery occlusion in Wistar rats
臨床上,習(xí)慣將中風(fēng)患者的神經(jīng)功能損傷大致劃分為一般功能損傷和局灶性功能損傷。前者反映的是患者整體神經(jīng)功能和生命狀態(tài),后者則反映局部損傷造成的定位性功能缺陷。Clark[20]分別從這兩個(gè)角度進(jìn)行了分類更為詳細(xì)的評(píng)分設(shè)計(jì)。魏爾清等[21]在大腦中動(dòng)脈阻塞(MCAO)誘導(dǎo)局灶性腦缺血后24 h,采用懸掛實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)的平均角和優(yōu)勢(shì)角以及轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù),并用爬板實(shí)驗(yàn)測(cè)定小鼠攀爬角度,并與經(jīng)典的行為學(xué)評(píng)價(jià)方法比較。
另外還有一些學(xué)者[13,22~26]根據(jù)動(dòng)物模型特點(diǎn)和受試藥物作用設(shè)計(jì)了一些評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),都從不同角度反映了大鼠神經(jīng)功能的變化。
一些學(xué)者探討了不同方法造成的MCAO模型神經(jīng)功能損傷的差異性。Petullo等[27]對(duì) SD大鼠MCAO、MCAO+單側(cè)頸總動(dòng)脈結(jié)扎(1CCAO)和MCAO+單側(cè)頸總動(dòng)脈結(jié)(2CCAO)三種腦缺血模型分別進(jìn)行了神經(jīng)肌肉功能評(píng)分。結(jié)果顯示MCAO+2CCAO組神經(jīng)功能評(píng)分要比MCAO組嚴(yán)重48%,比MCAO+1CCAO組嚴(yán)重17%;體重減輕方面,MCAO+2CCAO組也要顯著多于另外兩組。在梗死體積方面,MCAO+2CCAO組也明顯高于其他兩組,分別是MCAO+1CCAO組的5倍,MCAO組的10倍。
Garcia等[19]發(fā)現(xiàn)缺血30 min再灌和缺血60 min再灌組與永久性缺血組相比,神經(jīng)壞死數(shù)量明顯減少,神經(jīng)功能損傷程度相對(duì)較輕,且有恢復(fù)趨勢(shì)。神經(jīng)功能損傷評(píng)分與腦梗體積相關(guān)性比較,缺血再灌注更為顯著。
席剛明等[28]采用經(jīng)頸外動(dòng)脈和頸總動(dòng)脈阻塞大腦中動(dòng)脈,以及直接阻塞大腦中動(dòng)脈三種方法造模。并對(duì)3種方法所致大腦中動(dòng)脈阻塞模型進(jìn)行神經(jīng)功能損傷評(píng)分和梗死面積測(cè)定。發(fā)現(xiàn)在3種模型中,第7天神經(jīng)功能評(píng)分和梗死體積均有顯著相關(guān)性 (r>0.7,P <0.05)。Xing氏等[29]發(fā)現(xiàn) MCAO模型缺血60 min后,間斷逐漸恢復(fù)血流可減輕神經(jīng)功能損傷評(píng)分和梗死體積。
伴隨阻塞部位病理機(jī)制的變化,神經(jīng)功能評(píng)分也會(huì)出現(xiàn)變化。Petullo等對(duì) SD大鼠 MCAO+2CCAO模型進(jìn)行了神經(jīng)肌肉功能、前庭運(yùn)動(dòng)功能、復(fù)雜神經(jīng)功能評(píng)價(jià),并持續(xù)觀察了11 d。前3天3種功能均逐漸惡化,然后開(kāi)始稍有恢復(fù),大概在第5天左右逐漸趨于穩(wěn)定。Grabowski等[27]對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠進(jìn)行 MCAO造模,并觀察了前肢功能實(shí)驗(yàn)、安非他命致旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn),其評(píng)價(jià)持續(xù)3個(gè)月。與安非他命致旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)、感覺(jué)運(yùn)動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)相比,前肢功能實(shí)驗(yàn)評(píng)分更為穩(wěn)定,反應(yīng)了MCAO所致神經(jīng)功能缺失。并且前肢功能實(shí)驗(yàn)與梗死體積相關(guān)性良好,3個(gè)月 r值分別為0.79,0.76,0.77,(P <0.001)。說(shuō)明前肢功能實(shí)驗(yàn)是一種適合長(zhǎng)時(shí)間觀察腦缺血?jiǎng)游锷窠?jīng)功能的方法[24]。
神經(jīng)功能評(píng)分從功能角度反映了腦缺血的病理?yè)p傷,而梗死體積和神經(jīng)元密度等指標(biāo)評(píng)價(jià)了腦缺血造成的組織損傷。有些學(xué)者對(duì)功能和組織兩方面指標(biāo)間相關(guān)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。Wahl等[26]利用大腦中動(dòng)脈電凝法制備大腦中動(dòng)脈缺血模型,并評(píng)價(jià)模型的梗死體積和神經(jīng)功能。他發(fā)現(xiàn)缺血造成皮質(zhì)和尾狀核的大面積缺血。神經(jīng)功能方面,感覺(jué)運(yùn)動(dòng)缺失和偏癱表現(xiàn)明顯(P<0.001),被動(dòng)回避實(shí)驗(yàn)顯示其記憶存儲(chǔ)功能也有顯著差異(P<0.05)。但是open-field實(shí)驗(yàn)和Y迷宮實(shí)驗(yàn)未顯示有顯著差異,神經(jīng)功能損傷和組織學(xué)檢查相關(guān)性不明顯。
魏爾清等[21]定量評(píng)價(jià)總得分與腦梗死體積及海馬CA1區(qū)、皮層及皮層下神經(jīng)元密度的相關(guān)系數(shù),分別為 0.635、-0.538、-0.546、-0.719(P <0.001);定量測(cè)定指標(biāo)中,爬板角度及其計(jì)分與腦梗死體積及皮層下神經(jīng)元密度的相關(guān)性較強(qiáng);兩種行為學(xué)評(píng)價(jià)總分與腦梗死體積及神經(jīng)元密度之間的相關(guān)性均較為密切。此外,定量評(píng)價(jià)總分與Petullo S評(píng)分及Bederson S評(píng)分之間均密切相關(guān)。相關(guān)系數(shù)分別為0.744(n=88,P<0.001)和0.761(n=50,P <0.001)。
隨著目前臨床上對(duì)腦梗塞診斷水平的提高,越來(lái)越多的輕型中風(fēng)患者得到診治。所以僅僅以病死率和腦梗體積來(lái)評(píng)價(jià)中風(fēng)的預(yù)后,已經(jīng)不適合現(xiàn)代要求。神經(jīng)功能損傷評(píng)分作為中風(fēng)的另外一項(xiàng)終點(diǎn)指標(biāo),越來(lái)越受到重視。在臨床前研究中,應(yīng)用一系列神經(jīng)功能損傷評(píng)分對(duì)動(dòng)物模型進(jìn)行評(píng)價(jià),如運(yùn)動(dòng)功能、本體感覺(jué)、視覺(jué)功能等,是判斷藥效的最重要指標(biāo)之一。評(píng)價(jià)大腦不同部位的損傷與各種神經(jīng)功能損傷間的相關(guān)性,將成為一個(gè)重要的研究方向[30,31]。
中醫(yī)藥在臨床上針對(duì)腦梗有顯著作用,特別體現(xiàn)在改善中風(fēng)患者急性期和恢復(fù)期神經(jīng)功能損傷上[32~35]。針灸療法對(duì)于中風(fēng)后吞咽困難、小便失禁等功能障礙療效肯定[36,37]。中風(fēng)病是一種嚴(yán)重影響患者神經(jīng)功能和生活質(zhì)量的疾病,臨床上相比梗死病灶,我們更加關(guān)注病人功能的改善。如臨床試驗(yàn)中經(jīng)常用到的中風(fēng)病診斷和療效評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中,非常強(qiáng)調(diào)神經(jīng)功能評(píng)分的重要性。療效判定標(biāo)準(zhǔn)完全根據(jù)神經(jīng)功能缺損積分和生活能力狀態(tài)的改善[38,39]。
與中醫(yī)藥在中風(fēng)病臨床治療上的顯著優(yōu)勢(shì)不相符的是,國(guó)內(nèi)中醫(yī)藥治療中風(fēng)臨床前研究對(duì)神經(jīng)功能評(píng)分重視程度不夠。國(guó)內(nèi)治療腦梗塞藥物研究中存在神經(jīng)功能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)不夠豐富,神經(jīng)功能評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)單一,神經(jīng)功能損傷相關(guān)性研究較少等問(wèn)題。中醫(yī)藥走向世界,一方面應(yīng)盡量選擇國(guó)際公認(rèn)的疾病模型與藥效指標(biāo);另一方面結(jié)局指標(biāo)應(yīng)能夠體現(xiàn)中醫(yī)藥的治療特色。所以在中醫(yī)藥治療腦梗塞臨床前研究中,我們應(yīng)更加重視神經(jīng)功能評(píng)分,充分體現(xiàn)中醫(yī)藥的優(yōu)勢(shì)。
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The Application of Neurological Deficit Scoring in Cerebral Ischemia Rats
CHENG Fa-feng1,SONG Wen-ting2,GUO Shao-ying1,ZHONG Xiang-gen1,LU Yi1,WANG Qing-guo1
(1.School of Preclinical Medicine,Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100029,China;2.Xiyuan Hospital,China Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing 100091,China)
Cerebral ischemia,which have a strong negative impact on patients life quality,is an increasing disease in recent years.During clinical treatment,neurological deficit scoring is an important index of evaluation both on diagnosis and healing effect.While in preclinical research,scoring system has been attached more and more importance since it is one of the major parameter for medicine efficacy evaluation.This article is aimed to introduce several experiments and scoring criteria which are widely used in ischemia research;and conclude that neurological deficit rating system should be highlighted and optimized in experimental study to carry forward advantages of integrated medicine in improving cerebral ischemia.
Cerebral ischemia;Neurological function scoring;Neurological deficit
R332
A
1671-7856(2011)03-0043-06
2010-08-16
10.3969/j.issn.1671.7856.2011.03.011
“重大新藥創(chuàng)制”科技重大專項(xiàng)(No.2009ZX09102-136);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.90709051)。
程發(fā)峰,(1982-),男,博士生,主要從事神經(jīng)藥理學(xué)研究。
王慶國(guó),教授,Wangqg8558@sina.com。