大鼠创伤性面瘫实验动物模型的建立
作者：王立军 周树夏 董绍忠 赵 宇
单位：西安第四军医大学口腔医学院 710032
关键词：面神经麻痹；创伤和损伤；动物模型
实用口腔医学杂志990308 〔摘要〕 目的：建立大鼠面神经撞击伤的实验动物模型。方法：以不同速度和压缩幅度撞击20 只SD大鼠右侧面神经干，造成面神经不同程度瘫痪。结果：不同撞击条件可引起不同程度的面瘫，面瘫严重度与撞击速度和撞击压缩幅度成正相关关系，面神经干可出现散在纤维断裂、大部分神经纤维断裂、神经干完全断裂等病理改变。结论：所建立的大鼠创伤性面瘫动物模型操作简便，测速精确，致伤撞击力可控，且具有重复性，可引起不同程度的面瘫，其损伤病变与人类相似，病变典型，因此可做为研究创伤性面瘫的较理想的实验动物模型。
An animal model of rat facial paralysis by injurey
, http://www.100md.com
Wang Lijun, Zhou Shuxia, Dong Shaozhong, et al. Dept. of Oral and Maxillofacial Surgery, Stomatological College, Fourth Military Medical University, Xi'an 710032
〔Abstract〕Objective: To establish an experimental animal model of facial paralysis in SD rat following impact injury of facial nerve.Methods:Different degrees of facial paralysis were created by the impact onto right facial nerves with different impact velocities and compression ranges in 20 rats. Results:Different impact conditions caused different degrees of facial paralysis, positive correlation was found between degrees of facial paralysis and impact velocity and impact compression reanges. The histological observation demonstrated that the impact made facial nerve fibers sporadic broken, or partly broken or completely broken.Conclusion:The animal model of facial paralysis by impact in rat is reproducible, easy to be made, accurate in velocity and measuring, controllable in applying the impact force. That different degrees of facial paralysis follow different degrees of trauma in rats is similar to that in human being. This model can be used for the study of facial paralysis by injury.
, 百拇医药
Key words Facial paralysis; Wound and injury; Animal model
颌面部撞击伤可见于各种意外事故中，它所造成的面神经挫伤进而面瘫是临床救治的难点之一。长期以来国内外都采用面神经压榨伤或切断伤模型进行实验研究[1,2]。面神经切断后，只需做吻合或神经移植即可逐渐恢复功能， 已被大家公认且广泛应用于临床治疗，因此其研究价值日趋减少；而面神经压榨伤模型过于理想化、简单化，与临床所见的面神经撞击伤的复杂情况有很大差别。因此有必要建立一种新的与临床实际情况更加相符的实验模型来满足创伤性面瘫的研究需要。本研究采用标准气动式多功能撞击机撞击大鼠面神经干，试图建立如上所述新的动物模型。
1 材料和方法
1.1 标准气动式多功能撞击机
该机为第四军医大学西京医院研制，由气动式撞击机，激光测速仪和万能动物固定台组成。气动式撞击机为该机主体，采用高压气体为驱动动力，可产生5～90 m/s的撞击速度，撞击质量与速度均可按需调整，撞击压缩幅度可以精确控制；激光测速仪可实时、精确地测量撞击速度；万能动物固定台便于固定动物各种体位，并可做四维方向调整。
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1.2 实验动物的选择
选用年轻、成年、雄性Sprague-Dawley白色大鼠(上海B&K动物公司)20 只，体重190～250 g。饲养室温(23±1) ℃，空气湿度50%～70%。每3或4 只动物一笼(280 cm×200 cm)，动物可自由走动并摄取标准饲料(第四军医大学动物中心提供)与自来水。光线暴露：自然长度的昼夜循环(12/12 h的明暗周期)，将20 只大鼠随机分为5组，每组4 只。
1.3 致伤方法
所有SD大鼠用戊巴比妥钠(30 mg/kg)腹腔注射麻醉后，解剖右侧面神经， 显露出咬肌表面的面神经上下颊支，将动物侧卧位固定于万能动物固定台上。将撞击探头接触到咬肌表面，将上下颊支完全覆盖，以撞击杆质量为4.5 kg， 撞击探头直径为1.1 cm，撞击速度为5、15、20 m/s进行撞击， 撞击压缩幅度分别为0.5、1.0 cm。所造成的面瘫以触须运动及平衡观察为指标，分为部分面瘫与完全面瘫。部分面瘫即触须集中伸直并向后伸展，但能部分抖动；完全面瘫指触须集中伸直并向后伸展，完全不能抖动[3]。 表1列出了每组动物所采用的撞击参数及造成的面瘫、死亡情况。
, 百拇医药
表1 每组动物撞击参数及面瘫、死亡情况(n=4)
组别
撞击速度
(m/s)
压缩幅度
(cm)
部份
面瘫
完全
面瘫
面神经
干断裂
死亡(5
, 百拇医药
min以内)
1
5
0.5
3
1
0
0
2
10
0.5
1
3
0
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0
3
15
0.5
0
4
4
2
4
5
1.0
0
4
4
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3
5
10
1.0
0
4
4
4
注：n代表每组动物数目
1.4 实验标本的制作与观察
伤后2 h，经腹腔内过量注射戊巴比妥钠(100 mg/kg)使大鼠处于深麻状态，仔细分离切取右侧面神经上下颊支，将标本置于体积分数为20%中性福尔马林液中固定2周后，常规脱脂、脱水、浸蜡包埋、切片，切片厚约5μm，行HE染色，光学显微镜下观察、摄影。
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2 结 果
3、4、5 组死亡大鼠撞击后伤口处均发生大量出血，进而耳、鼻出血， 在伤后5 min内死亡。解剖大鼠见面神经干已离断，颊肌、硬腭均碎裂(尤以 4、5组为重)，血液进入呼吸道、肺部。组织学观察：1组动物中造成部分面瘫的大鼠可见面神经干内散在的纤维断裂，成堆的红细胞从血管中逸出，还有散在炎细胞(图1)。2组动物中造成完全面瘫的大鼠可见面神经干内纤维大部分断裂，但神经外膜基本完整(图2)。3、4、5 组动物面神经干均完全断裂，可见一侧断干内神经纤维几乎全部断裂，神经外膜亦破裂(图3)。
图1 面神经干内散在纤维断裂，间隙充满大量红细胞并有散在炎细胞浸润(×33)
图2 面神经干内纤维大部分断裂，神经外膜基本完整(×33)
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图3 面神经干内神经纤维几乎全部断裂，神经外膜破坏(×33)
3 讨 论
撞击机是创伤研究中不可缺少的主要设备之一。早期使用的撞击设备多采用自由落体原理，将撞击锤悬于一定高度，用控制架限制下落方向释放下落，但不易达到较高撞击速度[4]。后来有人用撞击枪制作创伤模型， 虽然可以提高撞击速度，但速度的控制和压缩幅度不易掌握[5]。80 年代初， 美国通用汽车公司首先设计制作了气动式撞击机，该机采用活塞式运动，用气体的释放来控制撞击速度。气体动力的应用不仅使撞击速度大大提高，还精确地控制了其它撞击参数，稳定性和重复性亦大大提高，是目前比较理想的致伤装置[6]。 但由于撞击机仅用于创伤专业研究领域，因此，无正式商品出售，均为各研究单位自行设计制作。目前，国内仅第三军医大学野战外科研究所制作了一台气动式生物撞击机[7]。我校西京医院心脏外科参照国内外有关撞击机制作的原理，自行设计制作了一台气动式撞击机。该机体积小，使用灵活方便，配合设计的激光测速仪使本机的性能更加完善，不仅适用于大动物和胸部创伤，对小动物和颌面创伤的研究同样适用，且有以下优点：(1)操作简便；(2)撞击速度参数变化范围大(5～90 m/s)，可达到交通事故伤时的实际撞击速度，且速度变化易于控制，可造成不同程度的组织损伤；(3)配备激光测速仪使速度测量极为精确；(4)机器性能稳定可靠，损伤部位及程度易于复制。
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目前，国内外面神经撞击伤实验研究尚处于起步阶段，动物模型还不统一。有人用家兔作实验动物，但普通家兔个体差异大，可重复性差；纯种家兔则价格昂贵，进行大范围深入的试验受到限制。而大鼠为国际广泛应用的研究面神经压榨伤的实验动物[8]，其面神经干比较浅在、粗大，与人类相似，易于暴露， 且大鼠的耐受力、抗感染能力均较强。需要指出的是，大鼠特别适宜做中枢面神经核研究，其核团位置固定，用免疫组化或分子生物学手段进行研究非常方便，目前已得到广泛应用[9,10]。因此亦可用于研究面神经撞击伤后面神经核的反应，而家兔面神经核一般用作形态学观察，不适宜做分子组织化学研究。从本实验看，所造成的SD大鼠面神经撞击伤与人类相似，重复性好，比较理想，并可进一步研究面神经核中运动神经元的反应。
本实验表明，在撞击探头重量、直径一致的条件下，撞击速度、压缩幅度是影响伤情的主要因素。在压缩幅度为0.5 cm时，随撞击速度递增， 面瘫程度亦递增，由部份面瘫→完全面瘫→面神经干断裂，并在速度为15 m/s 时导致半数动物死亡；当压缩幅度为1.0 cm时，较大的压缩幅度造成面神经干完全断裂， 右侧上颌骨、硬腭骨质破碎，血液涌进呼吸道、肺内引起窒息、死亡。可见压缩幅度越大，动物吸收能量越多，则损伤越重。
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从组织学观察看，1 组动物面神经干有散在的纤维断裂，2 组动物面神经干内纤维大部份断裂，但神经外膜基本完整。这与面神经压榨伤的表现类似[1]，只是前者神经干受创面积更大，且伴有肌肉、血管等软组织损伤，更接近临床。实验表明，2 组动物在速度为10 m/s，压缩幅度为0.5 cm时，可造成完全面瘫，且神经干不断裂，动物亦存活。这种结果无疑是比较理想的，为进一步研究创伤性面瘫的转归和中枢反应提供了可能，因此可成为一种比较标准化的撞击条件。
总之，由标准气动式多功能撞击机造成的大鼠创伤性面瘫，操作简便，测速精确，致伤撞击力可控，且具有重复性，可引起面神经不同程度的损伤。其损伤病变与人类相似，病变典型，因此可做为研究创伤性面瘫的较理想的实验动物模型。
参考文献
1 Jones KJ. Recovery from facial paralysis following crush injury of the facial nerve in hamsters: Different effects of gender and androgen exposure. Exp Neurol, 1993,121:133
, 百拇医药
2 Graeber MB, Tetzlaff W, Streit WJ. Microglial cells but not astrocytes undergo mitosis following rat facial nerve axotomy. Neurosci Lett, 1988,85:317
3 Kujawa KA, Kinderman NB, Jones KJ. Testosterone-induced acceleration of recovery from facial paralysis following crush axotomy of the facial nerve in male hamsters. Exp Neurol, 1989,105:80
4 Liedtke AJ, Allen RP, Nellis SH. Effect of blunt cardial trauma on coronary vasomotion, perfusion, myocardial mechanics and metabolism. J Trauma, 1980,20(9):777
, 百拇医药
5 Degroot M, Prewitt RM. Right ventricular confusion: Experimental pathophysiology and treatment in an open-chest canine preparation. J Trauma, 1984,24(8):721
6 Stein PD, Sabbah HN, Hawkins ET, et al. Hepatic and spleenic injury in dogs caused by direct impact to the heart. J Trauma, 1983,23( 5):395
7 孙立英，李晓炎，王正国.BIM-Ⅰ型和BIM-Ⅱ型生物撞击机的研制. 中华创伤杂志，1993,9(2):114
8 Streit WJ, Kreutzberg GW. Response of endogenous gial cells to motor neuron degeneration induced by toxic ricin. J Comp Nearol, 1988,268:248
, http://www.100md.com
9 Ruan RS, Leong SK, Yeoh KH. The role of nitric oxide in facial motoneuronal death. Brain Res, 1995,698:163
10 Saika T, Senba E, Noguchi K, et al. Effects of nerve crush and transection on mRNA levels for nerve growth factor in the rat facial motoneurons. Mol Brain Res, 1991,9:157
(收稿：1998-12-02), 百拇医药
单位：西安第四军医大学口腔医学院 710032
关键词：面神经麻痹；创伤和损伤；动物模型
实用口腔医学杂志990308 〔摘要〕 目的：建立大鼠面神经撞击伤的实验动物模型。方法：以不同速度和压缩幅度撞击20 只SD大鼠右侧面神经干，造成面神经不同程度瘫痪。结果：不同撞击条件可引起不同程度的面瘫，面瘫严重度与撞击速度和撞击压缩幅度成正相关关系，面神经干可出现散在纤维断裂、大部分神经纤维断裂、神经干完全断裂等病理改变。结论：所建立的大鼠创伤性面瘫动物模型操作简便，测速精确，致伤撞击力可控，且具有重复性，可引起不同程度的面瘫，其损伤病变与人类相似，病变典型，因此可做为研究创伤性面瘫的较理想的实验动物模型。
An animal model of rat facial paralysis by injurey
, http://www.100md.com
Wang Lijun, Zhou Shuxia, Dong Shaozhong, et al. Dept. of Oral and Maxillofacial Surgery, Stomatological College, Fourth Military Medical University, Xi'an 710032
〔Abstract〕Objective: To establish an experimental animal model of facial paralysis in SD rat following impact injury of facial nerve.Methods:Different degrees of facial paralysis were created by the impact onto right facial nerves with different impact velocities and compression ranges in 20 rats. Results:Different impact conditions caused different degrees of facial paralysis, positive correlation was found between degrees of facial paralysis and impact velocity and impact compression reanges. The histological observation demonstrated that the impact made facial nerve fibers sporadic broken, or partly broken or completely broken.Conclusion:The animal model of facial paralysis by impact in rat is reproducible, easy to be made, accurate in velocity and measuring, controllable in applying the impact force. That different degrees of facial paralysis follow different degrees of trauma in rats is similar to that in human being. This model can be used for the study of facial paralysis by injury.
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Key words Facial paralysis; Wound and injury; Animal model
颌面部撞击伤可见于各种意外事故中，它所造成的面神经挫伤进而面瘫是临床救治的难点之一。长期以来国内外都采用面神经压榨伤或切断伤模型进行实验研究[1,2]。面神经切断后，只需做吻合或神经移植即可逐渐恢复功能， 已被大家公认且广泛应用于临床治疗，因此其研究价值日趋减少；而面神经压榨伤模型过于理想化、简单化，与临床所见的面神经撞击伤的复杂情况有很大差别。因此有必要建立一种新的与临床实际情况更加相符的实验模型来满足创伤性面瘫的研究需要。本研究采用标准气动式多功能撞击机撞击大鼠面神经干，试图建立如上所述新的动物模型。
1 材料和方法
1.1 标准气动式多功能撞击机
该机为第四军医大学西京医院研制，由气动式撞击机，激光测速仪和万能动物固定台组成。气动式撞击机为该机主体，采用高压气体为驱动动力，可产生5～90 m/s的撞击速度，撞击质量与速度均可按需调整，撞击压缩幅度可以精确控制；激光测速仪可实时、精确地测量撞击速度；万能动物固定台便于固定动物各种体位，并可做四维方向调整。
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1.2 实验动物的选择
选用年轻、成年、雄性Sprague-Dawley白色大鼠(上海B&K动物公司)20 只，体重190～250 g。饲养室温(23±1) ℃，空气湿度50%～70%。每3或4 只动物一笼(280 cm×200 cm)，动物可自由走动并摄取标准饲料(第四军医大学动物中心提供)与自来水。光线暴露：自然长度的昼夜循环(12/12 h的明暗周期)，将20 只大鼠随机分为5组，每组4 只。
1.3 致伤方法
所有SD大鼠用戊巴比妥钠(30 mg/kg)腹腔注射麻醉后，解剖右侧面神经， 显露出咬肌表面的面神经上下颊支，将动物侧卧位固定于万能动物固定台上。将撞击探头接触到咬肌表面，将上下颊支完全覆盖，以撞击杆质量为4.5 kg， 撞击探头直径为1.1 cm，撞击速度为5、15、20 m/s进行撞击， 撞击压缩幅度分别为0.5、1.0 cm。所造成的面瘫以触须运动及平衡观察为指标，分为部分面瘫与完全面瘫。部分面瘫即触须集中伸直并向后伸展，但能部分抖动；完全面瘫指触须集中伸直并向后伸展，完全不能抖动[3]。 表1列出了每组动物所采用的撞击参数及造成的面瘫、死亡情况。
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表1 每组动物撞击参数及面瘫、死亡情况(n=4)
组别
撞击速度
(m/s)
压缩幅度
(cm)
部份
面瘫
完全
面瘫
面神经
干断裂
死亡(5
, 百拇医药
min以内)
1
5
0.5
3
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1
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, 百拇医药
0
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, 百拇医药
3
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10
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注：n代表每组动物数目
1.4 实验标本的制作与观察
伤后2 h，经腹腔内过量注射戊巴比妥钠(100 mg/kg)使大鼠处于深麻状态，仔细分离切取右侧面神经上下颊支，将标本置于体积分数为20%中性福尔马林液中固定2周后，常规脱脂、脱水、浸蜡包埋、切片，切片厚约5μm，行HE染色，光学显微镜下观察、摄影。
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2 结 果
3、4、5 组死亡大鼠撞击后伤口处均发生大量出血，进而耳、鼻出血， 在伤后5 min内死亡。解剖大鼠见面神经干已离断，颊肌、硬腭均碎裂(尤以 4、5组为重)，血液进入呼吸道、肺部。组织学观察：1组动物中造成部分面瘫的大鼠可见面神经干内散在的纤维断裂，成堆的红细胞从血管中逸出，还有散在炎细胞(图1)。2组动物中造成完全面瘫的大鼠可见面神经干内纤维大部分断裂，但神经外膜基本完整(图2)。3、4、5 组动物面神经干均完全断裂，可见一侧断干内神经纤维几乎全部断裂，神经外膜亦破裂(图3)。
图1 面神经干内散在纤维断裂，间隙充满大量红细胞并有散在炎细胞浸润(×33)
图2 面神经干内纤维大部分断裂，神经外膜基本完整(×33)
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图3 面神经干内神经纤维几乎全部断裂，神经外膜破坏(×33)
3 讨 论
撞击机是创伤研究中不可缺少的主要设备之一。早期使用的撞击设备多采用自由落体原理，将撞击锤悬于一定高度，用控制架限制下落方向释放下落，但不易达到较高撞击速度[4]。后来有人用撞击枪制作创伤模型， 虽然可以提高撞击速度，但速度的控制和压缩幅度不易掌握[5]。80 年代初， 美国通用汽车公司首先设计制作了气动式撞击机，该机采用活塞式运动，用气体的释放来控制撞击速度。气体动力的应用不仅使撞击速度大大提高，还精确地控制了其它撞击参数，稳定性和重复性亦大大提高，是目前比较理想的致伤装置[6]。 但由于撞击机仅用于创伤专业研究领域，因此，无正式商品出售，均为各研究单位自行设计制作。目前，国内仅第三军医大学野战外科研究所制作了一台气动式生物撞击机[7]。我校西京医院心脏外科参照国内外有关撞击机制作的原理，自行设计制作了一台气动式撞击机。该机体积小，使用灵活方便，配合设计的激光测速仪使本机的性能更加完善，不仅适用于大动物和胸部创伤，对小动物和颌面创伤的研究同样适用，且有以下优点：(1)操作简便；(2)撞击速度参数变化范围大(5～90 m/s)，可达到交通事故伤时的实际撞击速度，且速度变化易于控制，可造成不同程度的组织损伤；(3)配备激光测速仪使速度测量极为精确；(4)机器性能稳定可靠，损伤部位及程度易于复制。
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目前，国内外面神经撞击伤实验研究尚处于起步阶段，动物模型还不统一。有人用家兔作实验动物，但普通家兔个体差异大，可重复性差；纯种家兔则价格昂贵，进行大范围深入的试验受到限制。而大鼠为国际广泛应用的研究面神经压榨伤的实验动物[8]，其面神经干比较浅在、粗大，与人类相似，易于暴露， 且大鼠的耐受力、抗感染能力均较强。需要指出的是，大鼠特别适宜做中枢面神经核研究，其核团位置固定，用免疫组化或分子生物学手段进行研究非常方便，目前已得到广泛应用[9,10]。因此亦可用于研究面神经撞击伤后面神经核的反应，而家兔面神经核一般用作形态学观察，不适宜做分子组织化学研究。从本实验看，所造成的SD大鼠面神经撞击伤与人类相似，重复性好，比较理想，并可进一步研究面神经核中运动神经元的反应。
本实验表明，在撞击探头重量、直径一致的条件下，撞击速度、压缩幅度是影响伤情的主要因素。在压缩幅度为0.5 cm时，随撞击速度递增， 面瘫程度亦递增，由部份面瘫→完全面瘫→面神经干断裂，并在速度为15 m/s 时导致半数动物死亡；当压缩幅度为1.0 cm时，较大的压缩幅度造成面神经干完全断裂， 右侧上颌骨、硬腭骨质破碎，血液涌进呼吸道、肺内引起窒息、死亡。可见压缩幅度越大，动物吸收能量越多，则损伤越重。
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从组织学观察看，1 组动物面神经干有散在的纤维断裂，2 组动物面神经干内纤维大部份断裂，但神经外膜基本完整。这与面神经压榨伤的表现类似[1]，只是前者神经干受创面积更大，且伴有肌肉、血管等软组织损伤，更接近临床。实验表明，2 组动物在速度为10 m/s，压缩幅度为0.5 cm时，可造成完全面瘫，且神经干不断裂，动物亦存活。这种结果无疑是比较理想的，为进一步研究创伤性面瘫的转归和中枢反应提供了可能，因此可成为一种比较标准化的撞击条件。
总之，由标准气动式多功能撞击机造成的大鼠创伤性面瘫，操作简便，测速精确，致伤撞击力可控，且具有重复性，可引起面神经不同程度的损伤。其损伤病变与人类相似，病变典型，因此可做为研究创伤性面瘫的较理想的实验动物模型。
参考文献
1 Jones KJ. Recovery from facial paralysis following crush injury of the facial nerve in hamsters: Different effects of gender and androgen exposure. Exp Neurol, 1993,121:133
, 百拇医药
2 Graeber MB, Tetzlaff W, Streit WJ. Microglial cells but not astrocytes undergo mitosis following rat facial nerve axotomy. Neurosci Lett, 1988,85:317
3 Kujawa KA, Kinderman NB, Jones KJ. Testosterone-induced acceleration of recovery from facial paralysis following crush axotomy of the facial nerve in male hamsters. Exp Neurol, 1989,105:80
4 Liedtke AJ, Allen RP, Nellis SH. Effect of blunt cardial trauma on coronary vasomotion, perfusion, myocardial mechanics and metabolism. J Trauma, 1980,20(9):777
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5 Degroot M, Prewitt RM. Right ventricular confusion: Experimental pathophysiology and treatment in an open-chest canine preparation. J Trauma, 1984,24(8):721
6 Stein PD, Sabbah HN, Hawkins ET, et al. Hepatic and spleenic injury in dogs caused by direct impact to the heart. J Trauma, 1983,23( 5):395
7 孙立英，李晓炎，王正国.BIM-Ⅰ型和BIM-Ⅱ型生物撞击机的研制. 中华创伤杂志，1993,9(2):114
8 Streit WJ, Kreutzberg GW. Response of endogenous gial cells to motor neuron degeneration induced by toxic ricin. J Comp Nearol, 1988,268:248
, http://www.100md.com
9 Ruan RS, Leong SK, Yeoh KH. The role of nitric oxide in facial motoneuronal death. Brain Res, 1995,698:163
10 Saika T, Senba E, Noguchi K, et al. Effects of nerve crush and transection on mRNA levels for nerve growth factor in the rat facial motoneurons. Mol Brain Res, 1991,9:157
(收稿：1998-12-02), 百拇医药