在脊髓損傷研究中大鼠品系與性別的重要性：來自CatWalk XT步態分析系統的結果

前言

來自密西根中央大學的研究人員，針對不同大鼠品系和性別在脊髓壓迫性損傷後的恢復狀況進行了研究。此研究提供了關於恢復變異性的重要看法，並為潛在的治療考量提供了佐證。

脊髓損傷（Spinal Cord Injuries, SCIs）是一種會改變人生的病症，影響人體的感覺、運動、以及自主神經功能，包括：膀胱控制和性功能。光在美國，約有305,000名個體罹患脊髓損傷，且每年新增病例估計約18,000例。雖然醫療技術持續進步，目前仍無確切的治療方法，治療重點主要在於減輕症狀。為了開發有效的療法，研究人員需仰賴能精確複製人類脊髓損傷狀況的動物模型。

在脊髓損傷研究中，一個關鍵但常被忽略的因素是實驗動物模型中，例如；品系和性別等生物學差異的影響。一項由 Mojarad 及其同事於2025年在密西根中央大學進行的近期研究，凸顯了這些因素的重要性。這項研究使用CatWalk XT步態分析系統，目的在探討不同大鼠品系和性別在脊髓壓迫性損傷後恢復情況的差異，為恢復的變異性與潛在的治療考量提供了重要的看法。

研究設計：探討大鼠品系與性別在脊髓損傷恢復中的影響

該研究採用兩種常見的大鼠品系：Sprague-Dawley 和 Wistar，且同時加入雄性與雌性大鼠進行研究。研究人員透過動脈瘤夾來誘導脊髓損傷，並設定兩種嚴重程度：中度損傷：使用15克閉合力的夾子夾住180秒，重度損傷：使用60克閉合力的夾子夾住60秒。

總共測試了24隻大鼠，每個品系/性別/損傷嚴重程度類別各包含三隻動物。術前（作為基準線）對活動能力進行評估，之後在術後第三天，以及此後的七週內每週進行評估。有三種運動功能測試可以被用於評估自發性的恢復：

• Basso-Beattie-Bresnahan (BBB) 評分量表：觀察者在大鼠於空間內自由活動時，根據一個21分制評分量表來評估其運動功能。
• 水平階梯行走測試：大鼠需穿越一個九階的水平階梯，研究人員記錄三次試驗中爪子滑脫的次數並進行評分。
• Noldus CatWalk XT 測試：一套高速影像系統用於捕捉透明走道上的步態模式，並根據每項測試的三次試驗，分析前肢與後肢的足跡，以評估其運動模式、協調性和動力學特性。

主要發現：品系與性別顯著的影響恢復

根據研究顯示，恢復結果取決於大鼠品系、性別和損傷嚴重程度：

中度損傷：Sprague-Dawley大鼠的恢復效果優於Wistar大鼠，且雌性的恢復速度比雄性更快。BBB測試顯示出品系與性別在自發性恢復方面存在明顯差異，而CatWalk XT系統則偵測到性別、品系以及時間變化在步態參數上的顯著差異，例如：行走持續時間、速度與後肢足跡測量。水平階梯行走測試顯示約50%的爪子滑脫率，未能顯示各組之間的顯著差異。

重度損傷：整體恢復情況普遍不佳，但在BBB測試中，雌性大鼠（特別是Sprague-Dawley雌性大鼠）的表現優於雄性大鼠。階梯測試記錄到約80%的爪子滑脫，但並未顯示各組間存在顯著差異。CatWalk步態分析偵測到在手術前，不同品系和性別之間在步態規律性和步態週期方面存在差異，但由於重度損傷後恢復不佳，在手術後並未發現顯著差異。

這些結果顯示，特定大鼠品系可能對脊髓損傷更具恢復力，且雌性大鼠的恢復情況通常優於雄性大鼠，尤其是在中度損傷後。這項研究凸顯了脊髓損傷研究中，謹慎選擇動物模型的必要性，因為未能將這些生物學變數納入考量，可能會導致結論產生誤導。

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CatWalk XT 在脊髓損傷研究中扮演的角色

像是BBB評分量表和水平階梯測試等傳統的運動功能測試，相當依賴觀察者的評分，這會造成潛在的偏差與有限的精準性。Noldus CatWalk XT系統提供了一種自動化且更客觀的步態分析方法，能提供高解析度的資料，分析爪印形狀、步幅長度、擺動速度以及運動協調性。在此研究中，此系統尤其顯現其價值，它成功偵測到不同品系和性別之間在運動功能上的差異，而這是傳統測試(如：階梯測試)未能捕捉到的。

透過將先進的步態分析技術整合到脊髓損傷研究中，科學家能更深入地了解恢復模式，並開發出更具針對性的治療方法。

結論：在脊髓損傷研究中必須考量品系與性別

這項研究強調，在設計脊髓損傷實驗時，必須將品系和性別納入考量。Sprague-Dawley大鼠與Wistar大鼠，以及雄性與雌性之間在恢復模式上的顯著差異表示，遺傳與生物學因素在決定恢復潛力方面扮演著重要的角色。忽略這些變數可能導致研究結果不一致，並限制動物模型的轉譯價值。

透過整合像是CatWalk XT這類精密的行為評估工具，研究人員能更精準地了解運動功能恢復，並更有效地客製化治療方案。隨著脊髓損傷研究的進展，認識到品系與性別的影響，對於開發更能反應個體差異的療法相當重要，最終將能改善脊髓損傷患者的生活品質。

參考資料：

Mojarad, N., Doyle, D., Garmo, L. G., Graff, R., Reed, K., Wolbert, P. A., Uprety, A., Stewart, B., Rossignol, J., & Dunbar, G. L. (2025). Sex and strain-specific variations in motor recovery following compression spinal cord injury: Comparison of Sprague-Dawley and Wistar rats. Brain Sciences, 15(2), 191. https://doi.org/10.3390/brainsci15020191