脑缺血动物模型 中国实验动物信息网 2020-10-13 517

　　脑缺血动物模型中的左右不对称性：成年人脑不对称，以一个半球为主，在这里，我们手动识别优势半球, 90％的人是惯用右手的人。大多数惯用右手的语言中心都位于左半球，这被认为是占主导地位的半球。与非优势半球相比，优势半球具有更复杂的功能。另外，据报道在主要和非主要半球中缺血的病理症状是不同的。研究表明，脑不对称不是人类的特征，在脊椎动物中很常见。主要的半球缺血会在大鼠中引起更严重的神经功能障碍，而具有非主要的半球缺血的动物则恢复得更快。其他研究报道了早期MCAO模型中左右半球之间的梗塞体积存在显着差异。左半球缺血导致更严重的感觉运动缺陷，右半球缺血导致更严重的认知缺陷。同样，左右缺血之间的生化水平也存在差异。一项研究发现左，右脑缺血纹状体中编码生长因子的基因表达差异。大脑皮层和蓝点细胞核中去甲肾上腺素和多巴胺的变化也不一致，右阿米达拉的dynorfin水平在缺血后3-5天达到峰值。这些结果表明大鼠脑半球是不对称的，缺血后左右半球的行为和生化变化也不同。

　　脑缺血动物模型中的左右不对称性：成年人脑不对称，以半球为主。在这里，我们手动识别优势半球。 90％（90％）的人是惯用右手的人。大多数惯用右手的人的语言中心在左半球，被认为是占主导地位的半球。与非优势半球相比，优势半球具有更复杂的功能。另外，据报道在主要和非主要半球中缺血的病理症状是不同的。研究表明，大脑不对称不是人类的特征，在脊椎动物中很常见。主要的半球缺血会在大鼠中引起更严重的神经功能障碍，但是具有非主要的半球缺血的动物恢复得更快。其他研究报道了早期MCAO模型中左半球和右半球之间的梗塞体积存在显着差异。左半球缺血导致更严重的感觉运动缺陷，右半球缺血导致更严重的认知缺陷。同样，左右缺血之间的生化水平也存在差异。一项研究发现左，右脑缺血纹状体中编码生长因子的基因表达差异。大脑皮层和蓝点细胞核中去甲肾上腺素和多巴胺的变化也不一致，右阿米达拉的dynorfin水平在缺血后3-5天达到峰值。这些结果表明大鼠脑半球是不对称的，缺血后左右半球的行为和生化变化也不同。因此，在脑缺血实验中不应忽略脑不对称性。高血压患者血液动力学的差异更加明显。据报道，未经治疗的高血压患者左CCA的IMT大于右CCA的IMT。同样，在60岁以下的患者中，这种差异会随着年龄的增长而增加，并在60岁之后逐渐减小。因此，在建立动物模型时不能忽略左右缺血的选择。左半球和右半球缺血性卒中患者的异质分布表明，临床前研究可以优先处理左半球缺血性卒中的动物模型，以促进临床结果的转化。但是，这并不意味着不建议您研究正确的缺血模型。由于对右脑缺血患者的诊断不足，研究人员需要更加注意右脑缺血模型。在左半球和右半球的脑缺血中观察到的生化和行为差异表明，可以根据实验目的选择缺血侧（左：运动功能障碍；右：记忆障碍）。但是，关于左，右脑缺血之间差异的研究很少。

　　永久性脑缺血与脑缺血再灌注模型的比较：

　　临床前研究主要使用脑缺血再灌注模型：永久性脑缺血模型的患者无需再通气但是，脑缺血再灌注模型可以及时模拟患有血管阻塞和再通的患者。两种模型的病理机制明显不同。是否创建永久性脑缺血模型或缺血再灌注模型仍然是一个问题。由于MCAO模型广泛用于缺血性卒中的研究，因此瞬态MCAO（tMCAO）和永久性MCAO（pMCAO）也用于研究。使用搜索词“永久性脑缺血”或“脑缺血再灌注”，“ tMCAO”或“ pMCAO”搜索CNKI导致从1952年到2020年发表了许多有关脑缺血再灌注的出版物。远远超过关于持续性脑缺血的研究。由于CNKI数据库的限制，对PubMed数据库执行了搜索，结果相似。

　　脑缺血后及时血管再通是*直接，*有效的治疗方法。但是，再灌注会引起新的损害。因此，许多研究已经使用脑缺血-再灌注模型开发了神经保护剂。此外，与永久性缺血相比，血流的再灌注可使药物到达梗塞区域并发挥其全部作用。这可能是大多数研究人员使用脑缺血再灌注模型的原因之一。另外，在大多数研究中，闭塞后90-120分钟进行了再灌注。原因如下。 1）闭塞后0.5到1小时再灌注的大鼠没有轻度梗塞，较大的变异性和认知功能障碍。另外，这些大鼠的神经行为在手术后很快恢复并且不符合长期研究的要求。 2）如果将血管闭塞3或4个小时，再灌注会增加梗塞体积，这与永久性缺血相当，但会增加死亡率。 3）腔内缝合达到MCAO并持续2小时以上，引起大鼠下丘脑损伤自发性高热。在人类临床中风中尚未观察到。临床结果表明，如果在症状发作后的前90分钟内开始溶栓治疗，则可观察到*佳效果。血管闭塞后90-120分钟进行再灌注可诱导稳定的神经系统疾病和再灌注损伤，成功率高，死亡率低，生存期长且符合实验要求。值得注意的是，老鼠比老鼠更容易受到闭塞时间的影响。

　　永久性脑缺血与脑缺血再灌注的区别：永久性脑缺血与脑缺血再灌注的病理机制明显不同。永久性脑缺血主要是缺氧缺血性原发性损伤，血流量的轻微下降不会引起明显的功能障碍或代谢障碍。随着缺血时间的延长，缺血核心逐渐扩展至缺血半影，并且梗塞体积达到*大。如果及时恢复血流，则可以消除对梗塞核心的损害。否则，介入治疗只能阻止梗塞核心的扩展。另外，如果再灌注被延迟（超过3小时），其逆转作用将变得非常弱，从而导致更严重的缺血-再灌注损伤。脑缺血再灌注主要引起继发性（非缺血性）细胞死亡。再灌注会改变局部缺血后的生理和病理过程，从而在急性，亚急性（3d）和慢性恢复期（7d）中风中产生显着差异。遗传图谱分析还显示，脑缺血再灌注损伤与炎症和凋亡途径有关，而永久性脑缺血疾病与神经递质受体，离子通道，生长因子和其他途径有关。

　　目前，这两种模式的机制之间的差异需要进一步阐明。准确地解释两种模型中损伤发生的时空变化将有助于实现从急性期到恢复期的两种模型的准确治疗。此外，该模型的临床前选择取决于所研究药物的类型及其感知的作用机理，这也是该选择的基础。例如，测试自由基消融和抗炎药应首选脑缺血再灌注模型，而谷氨酸拮抗剂测试应首选永久性脑缺血模型。 ..然而，在临床前研究中，研究人员专注于脑缺血-再灌注模型，其机制的逐渐丰富为该模型的选择提供了更多参考。相反，关于永久性脑缺血的研究很少。持久性脑缺血患者的临床益处：目前，临床前试验主要使用脑缺血再灌注模型，但大多数缺血性中风患者已成功再通。不是 ...t-PA是目前唯一获得美国FDA批准用于中风治疗的增溶剂，但其狭窄的时限和高出血风险限制了其临床应用。近年来，rt-PA的利用率从2006年的9.9％持续增长到2018年的21.8％。但是，再通率需要提高，只有少数不能溶解rt-PA血栓形成的患者才能成功进行机械血栓切开术。通常，大多数尚未重新开放的永久性脑缺血患者仍然存在。研究热点与临床需求之间的矛盾可能部分解释了临床药物转换的失败。除了已建立的实验目标或药物机制外，建议在临床前研究中优先考虑永久性脑缺血的动物模型。但是，考虑到人类中风的异质性，该药物考虑了在各种不同模型和物种中以及在转换为临床试验之前的临床前作用，短期和长期的组织学和功能。有必要考虑改善目标参数。简而言之，对永久性脑缺血模型的支持不容忽视。精确的模型反映了大多数临床中风病例并支持临床转化。此外，在临床转化过程中，请勿混淆两种模型的相应病理机制。但是，这并不意味着不应使用脑缺血再灌注模型。医疗技术的进步将允许更多的患者快速成功地重新开放。溶栓剂和神经保护剂的组合逐渐成熟。

　　动物外科手术：关于动物谱系，性别，年龄和缺血性中风的危险因素模型的许多报告均已提供。根据流行病学研究，中风的发病率高度依赖年龄。中风主要发生在中老年人。因此，我们建议您以中年动物为研究对象，而不是年长动物。女性中风的发病率不低于男性，并且取决于年龄。另外，临床中风患者经常表现出中风的危险因素（高血压，高血糖症和动脉粥样硬化）。不幸的是，大多数临床前研究都使用年轻，健康的雄性动物进行研究。这可以部分解释药物临床转化失败的原因。老年动物的神经免疫微环境变为促炎状态。此外，老年动物的脑组织的抗氧化能力降低，脑缺血和再灌注的早期阶段表现出强烈的炎症反应，小胶质细胞和巨噬细胞的活化增强；此外，它还易于凋亡。 ，更大的梗塞面积和更严重的神经系统缺陷。此外，年长动物大脑环境的变化可能不会促进新细胞的存活或神经元的生长。这些因素抑制了老年大鼠神经功能的恢复。据报道，该药物对年长动物的神经保护作用正在减弱。其他研究表明，长期暴露于低温下可以通过改善新陈代谢来减少对年长动物的大规模损害。粒细胞集落刺激器（G-CSF）可以促进神经发生，这有助于中风后衰老大鼠的神经功能恢复。与骨髓间充质干细胞结合可增加血管生成，但不能进一步改善中风后恢复。糖尿病，高血压和高脂血症等许多疾病的发生率随着年龄的增长而增加，这也增加了中风的风险，并增加了死亡率和致残力。其中，高血压是*重要的可变危险因素。血管紧张素转换酶抑制剂还可以减少中风后的吸入性肺炎。临床前研究表明，高血压可以降低血脑屏障的完整性，增加白质损伤和浮肿，并加剧脑缺血损伤。因此，自发性高血压大鼠（SHR）表现出更大的梗塞。据报道，NMDA受体拮抗剂二糖苷（MK-801）和大气高氧血症（NBO）可以显着降低血压正常大鼠的梗塞，但可以减少SHR的梗塞面积。不能。流行病学研究表明，超过50％的中风患者患有高血糖症，而糖尿病中风患者则倾向于年轻。高血糖症可通过加剧血管内皮功能障碍和促进早期动脉硬化，全身性炎症，毛细血管基底膜增厚或增加乳酸产生来诱发中风。它可能导致更严重的代谢紊乱和钙稳态，氧化应激和炎症，加剧缺血性损伤，尤其是皮质梗塞，并导致不良预后。据报道，降糖药，例如吡格列酮也可能降低糖尿病患者中风的复发率。研究表明，在中风的小鼠模型中，高血糖症可导致更严重的梗塞和水肿，加剧感觉运动和认知缺陷，并阻碍神经功能的恢复。有趣的是，用胰岛素治疗的糖尿病大鼠的梗塞面积与正常大鼠相似。肥胖和动脉粥样硬化是中风的重要危险因素。上述研究结果表明，中风的病因和预后与年龄和合并症有关。在这些动物模型中，该药物不会激活年轻雄性动物的相关途径，并且可能不会发挥神经保护作用。

　　封堵器：封堵器尖端的物理特性（尖端直径，尖端长度，尖端形状，柔韧性）在脑梗死变化和粘膜下出血（SAH）的发展中起着重要作用。 ..从理论上讲，将封堵器的大小与动物的大小相匹配可以提高模型的一致性。如果啮齿动物的体重不同，我们建议使用市售的封堵器。这增加了手术的成功率，增加了实验的一致性，并减少了SAH的发生。此外，这还提高了来自不同实验室的结果的可比性，有助于系统的审查，并为临床翻译提供更科学，准确的数据。

　　禁食：在该领域的许多研究报告中，动物在手术前禁食12至24小时。但是，实际上，啮齿动物缺乏呕吐反射，并且具有很高的新陈代谢率。禁食6小时会导致体重减轻和肝糖原耗竭。因此，通宵禁食会影响动物的生理状况和手术抵抗力，以及候选药物的神经保护作用。因此，除非需要进行食欲行为测试，血糖测试或其他实验，否则不建议在手术前禁食。

　　手术期间：已显示许多常用的麻醉剂具有神经保护作用。因此，有必要考虑麻醉剂的作用机理以避免与候选药物的相互作用。麻醉期间应监测生理参数，麻醉时间应尽可能短，以减少麻醉对动物的影响。可以通过CCA或颈外动脉（ECA）切口进行MCAO，然后将封堵器插入颈内动脉（ICA）。对于pMCAO，CCA方法可能是一种更简单的手术程序，但ECA方法适用于临时MCAO，因为它可以保持再灌注所需的解剖学完整性。假手术组有助于消除该过程本身对中风动物模型的影响。在某些文章中，虚假的操作组操作仅包括将CCA与ECA分开。然而，由封堵器插入引起的机械刺激可引起内皮细胞功能障碍和血管舒缩功能障碍。在一些研究中，在假手术组中，仅将封堵器插入CCA中而不到达ICA，从而引起大鼠缺血和神经功能障碍。这种类型的假操作*大程度地提高了大鼠手术和封堵器移植的效果。 缺血评估：在临床前研究中，神经学评分和梗死体积是评估候选药物疗效的首选指标。但是，应注意的是，梗塞体积的变化不存在并不证明候选药物没有神经保护作用。例如，碱性成纤维细胞生长因子可在缺血恢复期间提供神经保护，但不影响梗塞体积。此外，神经功能评估通常仅在临床前研究的急性或亚急性阶段进行，但临床评估期通常会延长至3个月或更长时间。延长临床前神经功能的评估可能会进一步促进药物疗效和临床变化的观察。

　　术后护理：1）脑卒中组的生活：根据动物的习惯，脑卒中后的动物应与脑卒中前的动物分在同一组。每个笼子应装有假手术和中风动物，以减少中风后的死亡率。 2）抗生素：手术无菌非常重要。抗生素会干扰肠道菌群并影响实验结果。因此，如果提供手术的无菌环境，则不需要抗生素。 3）缓解疼痛：从伦理的角度来看，疼痛会影响动物的生理状况和候选药物的神经保护作用，因此所有动物在手术后必须是止痛药，但缓解疼痛应避免药物和候选药物的神经保护作用。可能的反应。 4）动物监测：手术可能导致动物的体液流失和进食障碍。因此，有必要监测动物的重要体征并及时添加体液和软食，特别是对于有中风风险的模型动物。

　　结论：我们首次将临床卒中患者的左半球和右半球缺血与临床前研究进行了比较。在本文中，我们将首次看到永久性脑缺血模型与疾病各个阶段的缺血再灌注模型之间机制的差异。根据临床卒中患者的类型分布，建议优先处理左脑缺血模型或根据实验目的选择模型（左：运动功能障碍，右：记忆障碍）。此外，除非确定候选药物的实验目的和作用机理，否则应优先考虑永久性脑缺血模型。本文提供了动物的术前，术中和术后护理的相关详细信息，以为该领域的研究人员建立准确，有效和可重复的脑缺血模型。