大鼠局灶性脑缺血模型研究进展PPT课件.ppt

大鼠局灶性脑缺血模型的研究进展 综述 摘要大鼠局灶性脑缺血模型展望参考文献 摘要 据世界卫生组织估计 发展中国家脑血管病的发生率呈上升趋势 近三十年来 我国脑血管病的发生率 患病率及其危险因素均呈不断上升趋势 预计到2030年 我国新发生的脑血管病人 将由现在的每年180万上升到每年540万 脑血管病的预防和治疗已刻不容缓 神经系统的结构功能非常复杂 许多脑血管疾病的危险因素 病因和发病机制尚在研究中 而动物模型是现代生物医学研究中一个极为重要的实验方法和手段 它有助于人们更方便 更有效地认识人类疾病的发生和发展规律 从而制定有效的防治措施 常用的大鼠局灶性脑缺血模型 线栓法制备局灶性脑缺血模型左侧大脑中动脉闭塞 middlecerebralarteryocclusion MCAO 模型急性血栓法MCAO脑缺血模型结扎法制备MCAO模型光化学诱导局灶性脑梗死模型微血栓栓塞法制备局灶性脑梗死模型内皮素ET 1灌注诱导血管收缩法制备局灶性脑梗死模型其他方法制备局灶性脑梗死模型 Zhao 1 等采用大鼠左侧大脑中动脉闭塞 middlecerebralarteryocclusion MCAO 模型是目前公认的 建立局灶性脑缺血 再灌注模型的较理想的方法 依靠插线的前端阻断大脑前动脉 阻止经大脑前动脉返流的血液 插线侧壁则阻断颈内动脉和后交通动脉 使一侧的大脑中动脉血流完全中断 从而造成了MCAO模型 不将线抽出则可形成永久性的局灶性脑缺血模型 优点 易控制栓塞的部位 成功率高 可重复性较好 且栓塞的机理与临床脑栓塞的机理接近 缺点 对动物体重 年龄及健康状况的要求严格 对手术操作技能 分寸掌握要求高 且开颅手术时间长 导致实验动物死亡率高而不得不终止实验 线栓法制备局灶性脑缺血模型 MCAO 急性血栓法MCAO脑缺血模型 一 此模型1990年由Benes 2 等首先报道该实验是把双侧颈总动脉结扎后 将PE 50导管头端放置到大脑中动脉的起始部 然后将血栓栓子从导管注入 1997年Zhang 3 等学者用10 l动脉血和牛凝血酶作为血栓栓子建立该模型1998年Jiang 4 等学者也复制出该模型1998年Kilic 5 等学者用2种长度 1 5mm和4mm 且富含纤维素的栓子注入导管建立该模型优点 模型建立效率高缺点 非直视下进行 受栓子大小 数量 大鼠体重 操作熟练程度的影响 脑血流降低程度 病灶大小 自发性再灌注程度及出血比率难以控制 适合 溶栓治疗的研究 急性血栓法MCAO脑缺血模型 二 2002年Krueger 6 等学者将PE 50导管插至颈总动脉分叉部 选用12个长约1 5mm的富含纤维素的栓子栓塞大脑中动脉起始部 且在直视下观察Willis环 该模型建立后 未观察到自发性再灌注现象 也未发生蛛网膜下腔和脑实质内出血的现象 足以满足缺血性脑中风的要求 急性血栓法MCAO脑缺血模型 三 2008年我国学者李永东等 7 改用神经微导管和24G单头静脉留置针代替PE 50导管制备线样血栓和插管工具 建立该模型并进行以下改良 结扎翼腭动脉 大大提高模型的成功率 新配置的凝血酶在4 保存24h 线样血栓在PBS缓冲液中保留2 4h以上 这样制成的血栓弹性好 直径适中 0 3mm 且可以保证将血栓表面的红细胞洗脱下来 将栓子数量减少到8 10个 长度减到0 8 1 0mm 脑栓塞部位基本位于大脑中动脉区域 rCBF能持续降低 大鼠存活率较高 优点 具有良好的可重复性和可控制性 适合于血栓栓塞性脑中风的病理生理机制的研究和溶栓治疗的研究 缺点 结扎翼腭动脉要有一定操作技巧 在手术显微镜下打开硬脑膜 暴露MCA 用6 0缝线穿过硬脑膜结扎MCA 并剪断动脉远端 然后逐层关闭切口 或用双电极 电压12V 电灼损毁Willis环起始至嗅沟段的MCA 使其阻塞 血流中断 优点 模型成功率高 实验动物死亡率低 能建立良好的非致命性的孤立性局灶性损害 手术不切断颧弓 不会影响术后动物的饮食 能够用作长期观察 有利于建立慢性卒中的动物模型 缺点 大鼠的MCA主干阻塞不像人类那样产生持续的偏瘫和偏身感觉缺失 且即使出现偏瘫也可能使暂时缺血所致 而不是直接梗死引起的 故会出现部分假阳性的模型另外 如果不结扎动脉 提起或反复提起MCA备线 就可以制作短暂性脑缺血或反复脑缺血模型 结扎法制备MCAO模型 一 结扎法制备MCAO模型 二 1986年Koizumi 8 等学者首次报道了不开颅的大鼠MCA可逆性阻断模型 它是通过将MCA的所有血供来源阻断实现的 1989年Zea Longa 9 等学者改用顶端烫成光滑圆球的4 0尼龙单丝线也制成相似的模型 优点 缺血部位恒定 可进行再灌注 模拟了人类永久性及短暂性局灶性脑缺血的不同状态 对缺血及再通时间能进行准确控制 便于分析神经元对缺血的敏感性和耐受性 便于评价再灌注作用以及治疗时间窗的选择 从而形成现在多数学者采用的经典模型 缺点 尼龙线太细 无法完全阻断血流 容易导致颅内血管破裂造成SAH 常用其他结扎材料 鼠须 5 0真丝线 光化学诱导局灶性脑梗死模型 一 光化学反应可导致血管内皮细胞损伤 血小板聚集和血栓形成 1984年Dietrich等和1985年Waston 10 等首先报道了用光化学法建立的脑梗死模型 该模型是在用一定剂量的光敏剂 玫瑰红B 后 再用一定强度的特定光波照射来诱发血栓形成 光敏剂在它的最大吸收波长及其周围波长的光作用下产生大量活性氧 这些活性氧与细胞膜上的结构蛋白和脂质发生反应 从而启动脂质过氧化反应 损伤血管内皮细胞 进而引起血小板的粘附聚集 血栓形成 光化学诱导局灶性脑梗死模型 二 刘新峰 11 将现有模型分为三大类型 1 微血管损伤模型 用单色光 选择适当光照强度和光照时间 控制光照面积照于颅骨上 该手术造成的脑组织直接损伤小 操作简单 动物存活率很高 存活时间长 而且改变光敏剂的用量 强度 照射时间 照射范围大小和位置即可改变梗死灶的大小 位置以及严重程度 可重复性及稳定性均良好 该模型适用于研究脑梗死后微血管损伤 血 脑脊液屏障改变和严重脑水肿变化 还可研究抑制血小板药物对脑梗死的防治作用 光化学诱导局灶性脑梗死模型 三 2 MCA梗死模型 光照射强度以及所需能量明显高于微血管损伤模型 故操作时不能让光照射在血管周围的脑组织上 该模型对脑组织的损伤小 血栓形成的机制与人的脑血栓形成机制相似 但早期就常会有严重而广泛的微血管损伤和血 脑脊液屏障的破坏 适用于研究血栓形成过程中释放的血源性物质对脑梗死的作用 可用于抑制血小板聚集和神经保护等药物的研究 光化学诱导局灶性脑梗死模型 四 3 多灶脑梗死模型 用光化学法诱导颈动脉 CA 血栓形成 血栓脱落后随血流阻塞远端多支小血管 产生多灶脑梗死的模型 该模型使用血卟啉酯混合物 光敏素 作为光敏剂 使光化学反应所需的光照能量减少 从而减少对血液的加热作用 而出现的梗死灶却更大 另外 光敏素 基本不影响血压 该模型创伤小 所要求的光照强度高于微血管损伤模型 这是目前唯一的由CA损伤造成多发性脑梗死的动物模型 适用于研究多灶性腔隙性脑梗死及抑制血小板聚集等药物的作用 但实验中需把握确切时间 以免梗死灶扩大 不利于实验研究 光化学诱导局灶性脑梗死模型 五 优点 光化学诱导脑缺血模型导致脑组织缺血缺氧坏死与人类脑血栓形成过程相似 缺点 光敏物质的导入对研究全身血液循环系统的变化 掺入了复杂因素 所形成的缺血灶多是因毛细血管内皮损伤所致 与临床脑血栓的病理有一定差异 该模型适用于研究血栓形成过程中释放的血源性物质对脑梗死的作用 适用于抗血小板聚集药物及神经保护剂的研究 适用于长期慢性血栓性脑血管病的研究 微血栓栓塞法制备局灶性脑梗死模型 微血栓栓塞法制作局灶性脑缺血模型 通过选择性动脉插管 从导管注入栓子栓塞供血动脉 造成局灶性脑缺血模型 栓子包括自体动脉血栓 自体血细胞凝集块 人血细胞凝集块 人动脉粥样硬化的浓缩物 硅胶 硅酮微球 碳粒微球及空气等 2002年 Yang 12 等通过探针将小剂量低黏滞性亲水性聚乙烯硅氧烷注入MCA分叉部制作局灶性脑缺血模型 微血栓栓塞法与临床栓塞性卒中的病理过程最为贴切 操作简单 效果可靠 但由于栓子随机性较大 无法预测梗死的部位和大小 我国学者李胜 13 等认为侧支循环的影响使对侧脑组织亦可能受累 还可能导致外源性物质引起的炎症反应 不利于神经系统症状观察和组织定量分析 故其使用较为有限 适用于纤维蛋白原激活系统的血栓效应的研究和溶栓治疗观察 内皮素ET 1灌注诱导血管收缩法制备局灶性脑梗死模型 在中枢神经系统ET 1除通过其强烈持久的缩血管作用使局部脑血流量减少促进脑梗死形成外 还可直接损伤神经元及胶质细胞 诱发卒中 1999年Henshall 14 等学者发现ET 3诱导的MCA梗塞很容易再通 而且不损伤大脑血管 该模型提供了一种可以控制再灌流的局灶性脑缺血途径及研究再灌注神经病理机制的方法 而避免了一些再灌注模型程序相关的假象 ET灌注诱导血管收缩法的不足是需要开颅手术 其他方法制备局灶性脑梗死模型 一 化学刺激诱导血栓性闭塞法 部分学者 15 16 发现一些化学物质可以用于建立局灶性脑缺血模型 用吸有化学物质三氯化铁的滤纸条贴敷或灼烧MCA 可是血管内膜剥脱 内膜下组织暴露 从而引起动脉内血栓形成 该模型的建立需开颅 对手术要求较高 但其栓塞位置固定 梗死范围稳定 重复性较好且保留有MCA可供研究溶栓治疗 是一种较好的研究缺血性脑损伤 动脉溶栓以及评价溶栓药物的动物模型 二 静脉注射铁粉法 2003年赵小贞 17 等采用此法建立了脑缺血模型 运用的是血管中流动的铁粉受到小磁铁吸引 阻塞大脑内微血管而致缺血这一原理 但是 结果发现 注入的四氧化三铁不但进入脑血管而且也停留于肺 肝中 影响日后药物干预的观察 三 左心室注射液体石蜡法 2002年王青 18 等采用该方法制作出了急性栓塞缺血缺氧模型 展望 当今医学的发展更为立体化 综合化 多学科知识综合运用于模型建立必将使模型更加完美完善 但现有模型较多 各有不同 即使同一模型也可因材料的不同而出现不同的实验结果 科学工作者应仔细分析自己的研究方向和实验目的 准确地选择适合于科研方向的模型 以便获得满意的研究成果 参考文献 1 ZhaoF KuroiwaMiyasakaN etal CharacteristicchangesinT2 value apparentdiffusioncoefficient andultrastructureofsubstantianigraevolvingexofocalpostischemicneuronaldeathinrats J BrainRes 2001 895 238 244 2 BenesV ZabramskiJM BostonM etal Effectofintra arterialisstueplasminogenactivatorandurokinaseonautologousarterialemboliinthecerebralcirculationofrabbits J Stroke 1990 21 1594 1599 3 ZhangZ ZhangRL JiangQ etal Anewratmodelofthromboticfocalemboliccerebralischemia J BrainRes 1997 766 83 92 4 JiangQ ZhangRL ZhangZ etal Diffusion T2 andperfusion weightednuclearmagneticresonanceimagingofmiddlecerebralarteryembolicstrokeandrecombinanttissueplasminogenactivatorinterventionintherat J JCerebBloodFlowMetab 1998 18 758 767 5 KilicE HermannDM HossmannKA Areproduciblemodelofthromboembolicstrokeinmice J Neuroreport 1998 9 2967 2970 6 KruegerK BuschE Protocolofathromboembolicstrokemodelintherat reviewoftheexperimentalprocedureandcomparisonofmodels J InvestRadiol 2002 37 600 608 7 李永东 赵俊功 李明华 等 急性血栓性大脑中动脉栓塞脑缺血模型的建立 J 介入放射学杂志 2008 17 2 122 128 8 KoizumiJ YoshidaY NakazawaT etal Experimentalstudiesofischemiabrainedema 1 Anewexperimentalmodelofcerebralembolisminfarctsintheischemiaarea J JpnJStroke 1986 8 1 8 9 Zea LongaZ WeinstenPR CarlsonS etal Reversiblemiddlecerebralarteryocclusionwithoutcraniectomyinrats J Stroke 1989 20 1 84 91 10 WatsonBD DietrichWD BustoR etal InductionofreproduciblebrainInfarctionbyphotochemicallyinitiatedthrombosis J AnnNeurol 1985 17 5 497 504 11 刘新峰 陈春富 实验神经病学 M 第1版 北京 人民军医