前庭代偿动物模型的建立和评价(关于耳源性眩晕的基础研究模型)

前庭代偿动物模型的建立和评价

摘要 目的 探讨建立手术＋化学方法破坏大鼠迷路的前庭代偿模型的建立及评价。 方法 动物全麻后行手术＋化学方法建立模型，出现单侧前庭功能丧失症状后，分别于术后不同时间段记录其自发性眼震频率、头偏斜及失衡行为评分。 结果 通过对动物自发性眼震、头偏斜及失衡行为的定量观察, 各时间段的失衡程度随时间的推移而变化。 结论 手术＋化学方法破坏大鼠迷路的前庭代偿模型是一个很好的模型建立方法。

关键词 迷路 前庭代偿 大鼠 自发性眼震

Animal model of operation and chemical labyrinth destruction and quantitative observations on vestibular compensation.

ABSTRACT Objective To establish the model of operation and chemical labyrinth destruction and evaluate the result. Methods The labyrinth of left ear of rat was destructed use operation and chemical methods and observe spontaneous nystagmus(SN), head deviation(HD) and postural asymmetries(PA) Results Change of postural asymmetries with the vestibular compensation. Conclusion operation and chemical labyrinth destruction was a good animal model of vestibular compensation.

前庭代偿的动物模型已有一百多年的历史，以前的方式都是单纯的手术或化学的方法来破坏迷路，我们应用手术加化学的方法来建立前庭代偿的动物模型，也取得了很好的效果。

材料和方法

一 动物准备

健康成年wistar大鼠（200－250g）10只，雌雄不限。鼓膜标志正常,耳廓反射正常,无自发性眼震。动物由华中科技大学同济医学院实验动物中心提供。

二 造模方法

成年wistar大鼠（200－250g）以水合氯醛（0.5ml/100g）麻醉。取耳后下切口，剪毛，消毒，暴露听泡并打开，以显微剥离子及吸引器打开前庭并破坏、吸除耳石器及壶腹嵴等，将浸有氯仿的明胶海绵置入前庭，缝合切口，造模完成。动物置于亮处恢复。动物清醒后大约1－5分钟内出现自发性眼震、头偏斜、侧向翻滚、环形运动等急性前庭失代偿的症状。

三 前庭代偿指标的记录

以动物清醒出现急性单侧迷路功能丧失症状计为零时,观察并记录动物术后0、1、2、4、12、2448h等几个时间点的自发性眼震(Spontaneousnystagmus,SN)、头偏斜(Headdeviation,HD)及失衡行为(Posturalasymmetries,PA)的动态变化过程。

1.自发性眼震的记录: 描记方法:大鼠两眼外眦部和头顶部充分脱毛脱脂后,将导电膏置于直径10mmAg-Agcl盘状电极中,记录电极贴于两眼外眦部,参考电极置于头顶部,用NihonKohden生产的全套记录系统在暗室记录眼震的变化。

2.头偏斜的测量:由骶骨中央至第一胸椎中央处连一直线,由鼻尖至颅顶正中连一直线,两延长线间的夹角即为头偏斜的度数。

3.失衡行为评分:参考Petrosini报告的方法[1]对头偏、躯干卷曲、肢体外展、强迫环形运动和头震(或称眼震样头震)等五个失衡症状分别评分,失衡症状存在至最严重为2分,症状消失为0分,总分在0分至10分之间。

结果

一 前庭代偿的行为学观察

手术大鼠从麻醉中清醒后，约1min～5min内,出现单侧急性前庭功能丧失的多种失衡表现,主要有快相向健侧的自发性眼震,头明显偏向伤侧,沿身体长轴向伤侧翻滚;同侧肢体外展,沿地面垂直轴向伤侧环形爬行。这些症状随时间的推移逐渐减弱。

二 前庭代偿各项指标的检测

术后大鼠刚清醒时眼震频率最高，以后逐渐降低。头偏斜和眼震的变化一致。失衡行为评分的变化也和眼震的变化有正相关。结果见表一。

三 统计学分析

表一 大鼠单侧迷路破坏后自发性眼震、头偏斜及失衡行为的

动态变化(n=10， ±s)

时间 眼震频率 头偏斜度 失衡评分 （h） （Hz） （0）

0 3.15±0.69 91.32±5.54 10.00±0.00

1 2.01±0.42 85.01±4.96 9.07±1.04

2 1.79±0.35 77.43±5.05 8.15±0.96

4 1.02±0.24 70.13±5.36 7.11±0.82

12 0.74±0.18 63.41±5.12 5.33±0.10

24 0.45±0.11 44.39±4.46 3.57±1.42

48 0.30±0.08 35.37±4.99 2.29±1.26

讨论

损伤前庭感受器或前庭神经所造成的动物行为的紊乱可随时间逐渐被代偿，并几乎使运动功能全部恢复。这种恢复是在中枢神经系统的整合下完成的，这个过程就叫做前庭代偿(Vestibular compensation) ^[1，2]。长期以来前庭代偿作为研究中枢神经系统可塑性和脑损伤后机能修复的一个实验模型而广为应用^[3]。近年来，随着分子生物学和生理学技术的发展，许多实验室重新投入到前庭可塑性－代偿的研究。所以，建立一种可靠的前庭代偿的动物模型时研究前庭代偿机制的必要条件之一。手术方法机械破坏迷路是一种造模的方法，已经有很长的历史，但是存在着膜迷路破坏不完整的缺陷。已知氯仿为一种有机溶剂,有较强的细胞毒性作用。人们很早就知道向豚鼠中耳内注入氯仿可导致急性迷路切除综合征。近年来,中耳注射氯仿作为一种快速、经济且简便的“化学性迷路切除”方法,常用于对外周前庭损伤后中枢代偿的研究^[4,5],冯勃等用氯仿注射中耳腔的的造模方法成功的前庭代偿的各种症状。我们的研究小组，运用手术加氯仿破坏迷路的方法也成功的导出一系列的前庭症状。我们通过自发性眼震、头偏斜及失衡行为的动态变化来评价这种方法，结果显示手术加化学方法的单侧迷路切除术是比较可靠的方法，我们随后的实验结果也说明这种方法是比较可靠的。

前庭系统的主要功能是感受头部的运动和空间位置的改变，保持头颈在运动中固有的姿势。通过前庭－眼、前庭－脊髓和前庭－皮层反射来调节姿态，维持身体平衡，协调眼球运动。单侧前庭功能的丧失引起引起双侧姿势和眼动控制的失衡^[6,7]，眼动缺陷是以慢相指向迷路损毁侧的共轭眼震为特征^[7]，姿势的不平衡包括头和躯干向迷路损伤侧的屈曲（头偏斜），头的扭转，以致损伤侧的耳直接向下。在手术早期，动物经常向损伤侧滚动^[8,9]。在人类，姿势的变形常伴随眩晕和自主功能的障碍^[9]。依物种的不同，在数小时和数天内，平衡得到了恢复，眼震消失^[10]。前庭代偿是一个复杂的问题,人们对此问题从各个方面已经进行了广泛的研究。但到目前为止,其机制还远远没有被发现｡研究发现,当单侧迷路切除术(Unilateral labyrinthectomy ,UL)后,同侧前庭神经元细胞因失去了同侧前庭神经的传入激动而静默。同时对侧前庭神经元的自发放电增加,这种不平衡是因为前庭失传入而导致的｡随着同侧前庭神经元细胞静息电位的恢复,两侧前庭神经元细胞的电活动逐渐平衡｡一侧前庭终末器受损伤后,单侧外周前庭功能丧失,使得两侧前庭系统的相互协调与拮抗紊乱而致平衡失调。两侧前庭核至眼球运动核的神经冲动传出不对称而引起眼球的节律性运动——眼球震颤。两侧前庭核至脊髓系统的传出不对称,造成肌张力分布的不对称而出现运动失衡。经过中枢神经系统的代偿,诸失衡症状逐渐减轻并消失。故通过对前庭动眼系统和前庭脊髓系统平衡功能的定量观察,能客观评价前庭代偿的动态变化过程。本方法是一个前庭代偿的可靠的动物模型,对前庭代偿机制的研究有一定的帮助。

参考文献

1. Precht W, Dieringer N. Neuronal events paralleling functional recovery (compensation) following peripheral vestibular lesions. In: Berthoz A, Melville-Jones G, eds. Adaptive mechanism in gaze control: facts and theories. Amsterdam: Elsevier, 1985: 251–68.

2. Smith P, Curthoys I. Mechanism of recovery following unilateral labyrinthectomy: a review. Brain Res Rev 1989; 14: 155–80.

3 冯勃等，中华航空航天医学杂志，1997，8（1）：27－31

4 Petrosini L. Compensation of vestibular symptoms in hemilabyrinthectomized guineapigs. Role of the sensori-motor activation. Behav Brain Res,1983; 8: 335～3426

5 Ishikawa K, Togawa K. Effect of blinding one eye on vestibular compensation in guinea pigs. Acta Otolaryngol (Stocke), 1988; [Suppl447]: S55～S60

6.Cass S,Goshgarian H,Vestibular compensation after labyrinthectomy and vestibular neurectomy in cat,Otolaryngol,Head ,Neck surg, 1991,104: 14-19.

7.Takeda N,Igarashi M,Koizuka I,et al.Recovery of the otolith-ocular reflex after unilateral deafferentation of the otolith organs in squirrel monkeys,Acta Otolaryngol.(Stockh),1990,110:25-30.

8.Zennou-Azogui Y,Borel Lacour M,Ez-Zaher L,et al.Recovery of head postural control following unilateral vestibular neurectomy in the cat,Neck muscle activity and neuronal correlates in Deiters nuclei, Acta Otolaryngol. (Stockh) (Suppl.509),1993,113:1-19.

9 .Halmagyi G,Curthoys I,Cremer P,et al.The human horizontal vestibule-ocular reflex in response to high-acceleration before and after unilateral vestibular neurectomy,Exp.Brain Res.1990,81:479-490.

10 .Masumitsu Y,Sekitani T,Effect of electric stimulation on vestibular compensation in guinea pig, Acta Otolaryngol.(Stockh),1991.111:807-812.