论文摘要
目的:神经根牵拉引起的神经功能异常在临床工作中十分常见,如腰椎间盘突出症、臂丛神经损伤等。关于机械牵拉作用对神经组织的研究主要集中在外周神经,以至于很多关于神经根方面的观点都是通过外周神经的研究推论得来。外周神经和神经根在解剖结构和生物力学性质上都有明显不同,所以牵拉神经根出现的功能学和形态学变化也必然与外周神经不同。但是,目前直接利用神经根研究机械牵拉影响还比较少,特别是用不同的程度和速度牵拉神经根研究其出现病理生理学变化还未见报道。因此我们利用生物力学的一些研究方法建立大鼠L5神经根机械牵拉模型,设定不同的程度和速度进行牵拉。然后通过神经电生理的方法研究牵拉后神经根神经功能的变化,并且在完成测试后对神经根进行组织学研究,了解牵拉后神经根的病理变化以及与神经功能改变之间的关系。方法:手术暴露大鼠L5神经根,将神经背根近端切断并连接于Endura-Tec-3200材料测试仪,Wintest软件控制牵拉的长度和速度。高速相机记录神经根标记各点间的运动,记录的图像通过ReadCam软件传输到电脑。Image Express软件分析神经根上标记各点在图像中的位移,计算出牵拉神经根实际牵拉程度。神经根牵拉前后10分钟内,进行神经电生理测试。在暴露的同侧坐骨神经下方放置刺激电极,L5神经背根下放置两个记录电极。分别以0-3V刺激激活神经复合动作电位。获得的信号记录到EGAA系统进行分析。利用神经传导速度、复合神经动作电位波幅的峰值、动作电位曲线下的面积三个指标评价神经根牵拉前后以及不同的牵拉速度和程度对神经功能的影响。电生理实验结束后取L5神经背根进行形态学观察。银浸染色用来观察神经纤维撕裂和纤维之间的空隙。H&E染色观察神经根内血管的变化（血管破裂,出血）。另外利用β-APP免疫组织化学染色的方法来评价神经轴突轴浆运输损伤。建立评分系统并分别对三种染色方法进行评分。统计学方法:单因素的方差分析和独立样本的t检验用来分析不同牵拉程度和速度对神经功能和形态学的影响。Logistic回归分析出现神经传导完全阻断的牵拉阈值。同时线性回归分析出现的功能学和形态学变化与牵拉程度、速度之间是否存在线形关系。P＜0.05认为有显著性差异。结果:1.神经电生理结果显示:（1）神经传导速度的降低率随牵拉程度和速度的增加而增加。牵拉程度R＜10%,三种速度（0.01mm/sec,1mm/sec和15mm/sec）神经传导速度降低率分别为42.8±11.5%、46±29.2%、77.1±21.5%;牵拉程度R10-20%时三种速度（同上）牵拉的降低率为77.2±19.8%、94.5±13.5%、95.2±10.8%;牵拉程度为R＞20%时三种速度牵拉均引起神经传导的完全阻断,这时认为神经传导降低率为100%。线性回归分析显示在0.01mm/sec,牵拉程度增加和传导速度减少呈线性关系（R2=0.714）。（2）Logistic回归分析神经传导功能完全阻断,当R＜20%时与牵拉速度有关。当速度分别为0.01m/sec,1mm/sec和15mm/sec时CV完全阻断（50%occurrence）的牵拉程度分别为16%,10%,9%。（3）随着牵拉程度的增加复合动作电位（CAP）波幅峰值的降低率也逐渐增加,牵拉程度R＜10%,三种速度（0.01mm/sec,1 mm/sec和15mm/sec）CAP波幅峰值的降低率分别为35.8±18.7%、36.5±32.5%、85.6±28.4%;牵拉程度R10-20%时三种速度（同上）牵拉的降低率为66.2±40%、90.3±23.7%、93.5±20.6%;牵拉程度为R＞20%时三种速度牵拉CAP波幅峰值降低率为100%。直线回归分析显示在速度0.01mm/sec时牵拉程度和峰值降低率有线性关系（R2=0.633）。（4）CAP曲线下面积（AUC）表示当神经受到电刺激后产生动作电位的轴突的数量。AUC的降低率也显示同样的变化。牵拉程度R＜10%,三种速度（0.01mm/sec,1mm/sec,15mm/sec）AUC降低率分别为30.5±5.4%、69±18.6%、81.6±25.2%;牵拉程度R10-20%时三种速度（同上）牵拉的降低率为83.2±16%、98.9±2.6%、98.5±4.7%;牵拉程度为R＞20%时三种速度牵拉AUC均为降低率为100%。直线回归分析显示在速度0.01mm/sec时牵拉程度增加和AUC减低率之间存在线性关系（R2=0.738）。2.组织学结果显示:（1）βAPP免疫组织化学。随着牵拉程度和速度增加,βAPP染色阳性率也逐渐增加。正常对照组未发现阳性结果,假手术组染色阳性低于5%。所有被牵拉过的神经根染色均发现βAPP聚集,提示在部分或全部高倍视野下有轴突损伤。牵拉程度R＜10%,三种速度（0.01 mm/sec,1 mm/sec,15mm/sec）βAPP染色的阳性率分别为8.6±4.0%、10.1±6.0%、20.8±4.7%。牵拉程度R10-20%时三种速度（同上）BAPP染色的阳性率分别为30.8±15.7%、47.6±4.1%、51±30%。牵拉程度为R＞20%时三种速度βAPP染色的阳性率分别为61±14.2%、73.4±11.2%、73.7±19.6%。直线回归分析显示βAPP染色阳性率和在三种不同速度时与牵拉程度均存在线性关系（0.01mm/sec,R2=0.708,1mm/sec,R2=0.912,15mm/sec,R2=0.719）。（2）H&E染色。H&E染色用来观察神经根内是否有血管破裂,提示神经根内是否发生病理性出血。对照组观察到少量的血管破裂但发生率低于5%。假手术组观察到血管破裂,发生率为25%。牵拉程度R＜10%,三种速度（0.01mm/sec,1 m/sec,15 mm/sec）血管破裂率分别为32.6±12.8%、38.2±10.5%、36.6±5.9%;牵拉程度R10-20%时三种速度血管破裂率为52.4±10.6%、61.4±4.7%、62.4±6.5%;牵拉程度为R＞20%时三种速度血管破裂率为57.7±21.9%、79.3±15.3%、89.7±6.9%。直线回归分析发现拉伸程度和血管破裂率之间在速度15mm/sec（R2=0.7738）和1mm/sec（R2=0.7692）时存在线性关系。（3）银浸染色观察到正常对照组形态保持完整,神经纤维之间发现有空隙但是发生率低于10%。假手术组形态基本保持完整,偶尔发现有神经纤维断裂和空隙,但发生率分别低于15%和3%。牵拉程度R＜10%,三种速度（0.01mm/sec,1mm/sec,15mm/sec）染色正常率为47.3±25.4%、46.8±26.1%、45.6±18.9%;牵拉程度R10-20%时三种速度染色正常率为40.3±7.7%、29.8±37.2%、17.9±18.4%;牵拉程度为R＞20%时三种速度染色正常率为29.7±14.9%、29.6±16.6%、3.8±5.2%。直线回归分析在速度为0.01mm/sec和1 mm/sec时,牵拉程度和出现空隙之间无线形关系。在速度15mm/sec时有线形关系（R2=0.488）。神经纤维撕裂和牵拉程度,在速度0.01mm/sec（R2=0.6108）和15mm/sec（R2=0.6531）时存在线形关系。结论:建立的大鼠L5神经根牵拉模型可以有效研究神经根在牵拉作用下的损伤机制。特别是在牵拉过程中利用高速相机采集图像可以分析不同时间牵拉程度和力量的变化有助于进行神经根生物力学的分析。利用传导速度,CAP波幅峰值和曲线下面积三个指标分析神经功能增加了神经电生理试验的准确性。实验结果证实神经根牵拉损伤除了与牵拉程度有关外,还与牵拉时的速度有关系。随着牵拉程度和速度的增加,神经功能丧失也逐渐增加。与神经功能研究类似,牵拉后神经根的形态学变化与牵拉速度程度都有关系。说明神经功能丧失在一定程度上是由于神经根形态结构变化引起,但是可能还有其它的机制也起作用,如离子通道和神经受体系统。实验中实验组与假手术组比较差异并不十分明显,因此在下一步关于神经根的病理学研究中还需要进一步探讨。另外我们发现了牵拉后神经根呈现弥散性损伤,该模型造成的轴突损伤与观察到的人脑损伤出现的形态学变化很相似。因此,我们建立的神经根牵拉模型也是研究中枢系统轴突损伤较好的体内研究模型。