蛛網(wǎng)膜下腔出血活體動物模型的研究進展

1、蛛網(wǎng)膜下腔出血活體動物模型的研究進展【摘要】動脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血是一種危害性極強的出血性腦血管疾病，其主要危害是引起繼發(fā)性腦血管痙攣，機制至今尚未明了。蛛網(wǎng)膜下腔出血活體動物模型在研究腦血管痙攣的病理生理變化及指導臨床治療等方面起到了重要作用。本文對包括鼠、狗、猴、兔在內(nèi)的活體動物模型研究進展進行綜述。 【關鍵詞】 蛛網(wǎng)膜下腔出血 血管痙攣 顱內(nèi) 模型 動物 1 實驗對象 一個理想的SAH動物模型應當能模擬人SAH后出現(xiàn)的腦動脈劇烈收縮，并具有兩方面特性：一是收縮血管發(fā)生形態(tài)學改變，二是血管收縮的過程具有階段性。 1.1 大鼠 大鼠種系曾被認為是非理想的SAH模型，其原因在于4：在解剖結(jié)構(gòu)上

2、，大鼠腦動脈與人類有明顯差異，其腦血管壁缺乏外膜，因此大鼠腦血管更能抵抗SAH后的動脈收縮。大鼠腦血管的側(cè)支循環(huán)比人類豐富，在大鼠模型中很難獲得SAH后腦局部缺血的結(jié)果。因為體形小，血管纖細，因此在大鼠模型上實施血管造影很困難。但隨著技術的進步，大鼠模型又成為研究SAH常用的動物模型，這是因為57：大鼠SAH模型表現(xiàn)出CVS兩個階段的變化，與人類相似。大鼠模型能顯示與人類相似的腦動脈血管病理變化。能更好地研究SAH后CVS相關分子水平的變化，因為大部分被證明的相關基因均來自大鼠。與其他動物比較，大鼠價格便宜，更容易飼養(yǎng)。 1.2 狗 狗是最早報道的SAH動物模型，犬科“兩次注血模型”是使用最多

3、的動物模型8。間隔48 h，分兩次向狗的基底池內(nèi)注血能產(chǎn)生比單次注血更明顯的動脈血管收縮，且基底動脈直徑的變化過程類似臨床。早期狗SAH模型研究著重觀察動脈血管的形態(tài)學變化，這是因為早期分子水平測量技術不成熟，而實施腦血管造影相對容易。近幾年，隨著科技水平的提高，SAH后的細胞分子學研究已廣泛開展。雖然狗SAH模型研究最多，效果也最好。但有研究證明狗并不適合SAH后腦血管的研究，因其基底動脈對去甲腎上腺素和血紅蛋白的反映與人明顯不同，去甲腎上腺素能使人基底動脈收縮，而對狗卻無收縮作用；血紅蛋白能使狗的基底動脈收縮，但對人卻無作用。 1.3 猴 靈長類動物的病理生理過程和解剖結(jié)構(gòu)均與人類十分相似

4、8，因此猴SAH模型被認為是最理想的SAH動物模型，其變化與臨床十分相似。猴模型主要用于SAH后持續(xù)性CVS的治療研究。Handa等9在其實驗中發(fā)現(xiàn)：48 h內(nèi)清除血管周圍的血凝塊能有效減輕SAH后持續(xù)性CVS的程度。這一技術很快被應用于臨床，但隨后即出現(xiàn)手術操作能加劇CVS的報道，并于1991年在猴的實驗模型中得到證實。為了解決這一矛盾，20世紀80年代后期至90年代中期，研究集中于藥物消除血凝塊釋放出的化學因子。近幾年來，內(nèi)皮依賴的血管舒張調(diào)節(jié)損害成為研究重點，已有報道在猴SAH模型上證明了這一理論10。 1.4 兔 在癥狀性CVS模型建立之前，SAH動物很少出現(xiàn)類似于臨床的神經(jīng)缺損癥狀，

5、這可能與動物腦內(nèi)豐富的側(cè)支血管代償作用有關。Endo等11通過結(jié)扎兔雙側(cè)頸總動脈，以降低由于SAH后CVS所致基底動脈血流量減少而產(chǎn)生側(cè)支循環(huán)的代償作用，再以腦池“兩次注血”方法成功地建立起癥狀性CVS活體動物模型。實驗中發(fā)現(xiàn)，兔飲食量減少與CVS兩階段的變化有明顯的相關性，并認為進食量可作為側(cè)支循環(huán)的觀察指標。Otsuji等12在1994年對這一模型進行了改進，在第2次注血時，用OxyHb代替自體血，結(jié)果出現(xiàn)的神經(jīng)癥狀更明顯，且導致了腦梗死的發(fā)生。改良模型被認為是一個比較理想的癥狀性CVS模型，尤其適用于研究CVS導致的腦梗死。其具有以下優(yōu)點：更趨向于人SAH后出現(xiàn)CVS的臨床表現(xiàn)。血管類型

6、較狗、鼠等更接近于人，經(jīng)結(jié)扎雙側(cè)頸動脈后，腦內(nèi)側(cè)支供血干擾小。動物病死率低?？煞磸蛯嵤┠X血管造影。操作相對簡單，費用低。 2 實驗方法 SAH動物模型的建立常采用以下三種方法8：刺破動脈，使血液聚集于周圍。外科暴露動脈，抽取自體其他部位動脈血注于周圍。抽取其他部位動脈血注入蛛網(wǎng)膜下腔，并積聚于動脈周圍。各種方法均有優(yōu)缺點，其共同特點是出現(xiàn)痙攣的實驗動脈周圍均有持續(xù)性的血凝塊存在。 2.1 顱內(nèi)動脈血管內(nèi)穿刺法 以往刺破顱內(nèi)動脈需開顱暴露動脈，雖然能制造類似人類動脈瘤破裂所造成的SAH，但手術操作復雜，對實驗動物損傷大，出血量及出血速度難以控制。且大面積分離蛛網(wǎng)膜破壞了蛛網(wǎng)膜下腔的完整性，使出血

7、不易局限在蛛網(wǎng)膜下腔，而進入硬膜下腔，動物病死率高。Bederson等13和Veelken等14報道了采用血管內(nèi)絲線穿刺頸內(nèi)動脈顱內(nèi)分叉處的方法，成功地建立了一種新的SAH模型。該方法將一端尖銳的絲線由一側(cè)的頸外動脈進入，導入同側(cè)的頸內(nèi)動脈，直至頸內(nèi)動脈分叉處，用絲線尖端刺破分叉處，抽出絲線，即可形成SAH模型。顱內(nèi)壓突然增高是刺破出血的指征。該方法避免了開顱操作對正常腦組織的影響，并能模擬人SAH的病理生理變化過程。但該動物模型仍存在缺陷：頸外動脈的結(jié)扎可能導致局部缺血。顱內(nèi)出血的發(fā)生率較高，約11%。出血量及出血速度難以控制。盡管經(jīng)過數(shù)年改進，該模型目前仍僅適用于SAH后急性CVS的研究。

8、 2.2 腦池注血法 腦池內(nèi)注血有兩種方法：單次注血法和兩次注血法。在單次注血動物模型中，并不能出現(xiàn)類似大型動物SAH后CVS模型出現(xiàn)的兩階段現(xiàn)象，這可能是腦池內(nèi)形成的血凝塊與實驗動脈接觸時間過短所致15。Ono等16在實驗中發(fā)現(xiàn)：大鼠只在枕大池單次注血后第1天出現(xiàn)劇烈的CVS，隨后CVS的程度逐漸減輕，這與快速循環(huán)的腦脊液對蛛網(wǎng)膜下腔內(nèi)積聚的血腫沖洗有關，因此這一模型多用于SAH后急性CVS的研究。后來有學者通過加大單次注血的劑量，產(chǎn)生了類似CVS的兩階段現(xiàn)象，但也增加了動物在此過程中的病死率17。兩次注血法既模擬了人SAH后的CVS兩階段過程，又降低了動物的病死率。研究發(fā)現(xiàn)：第1次注血后形

9、成的血凝塊能阻礙腦池內(nèi)腦脊液的循環(huán)，為第2次注血后血凝塊能持續(xù)地與實驗血管接觸創(chuàng)造了條件。目前，腦池兩次注血法使用普遍。但這一技術存在兩個比較突出的缺點8：忽視了動脈損傷后病理生理變化的重要性。沒有考慮顱內(nèi)壓變化。在伴有血管破裂的SAH模型中，心臟收縮期的顱內(nèi)壓可以上升至正常時的3050倍。 腦池注血法包括：枕大池注血法：分為穿刺注血法和置管注血法，主要用于研究Willis環(huán)后部CVS的變化，其缺點是不易造成顱內(nèi)壓增高。視交叉池注血法：Piepgras等18報道了一種新的大鼠SAH模型，此模型經(jīng)皮穿刺大鼠的眼眶及視神經(jīng)孔，將大鼠自體血注入其前交叉池，造成SAH。這種模型的優(yōu)點在于：a. 更接近

10、人腦動脈瘤破裂造成的SAH，因85%的動脈瘤來自Willis環(huán)的前循環(huán)19；b. 病死率低；c. 不需要復雜的外科手術過程。主要缺點是術中可能造成腦實質(zhì)損害。經(jīng)顳頂部蛛網(wǎng)膜下腔注血法：因病死率較高，現(xiàn)已很少使用?；壮刈⒀ǎ捍朔椒ǖ淖畲髢?yōu)點是形成的血凝塊可很好地包繞于基底動脈周圍，造成明顯的CVS。經(jīng)此方法建立的SAH模型報道最多。 2.3 動脈周圍置血法 該方法在狗等大型動物SAH模型應用較多，需開顱暴露實驗動脈，于動脈周圍放置自體新鮮血，同時觀察實驗動脈直徑及血管壁厚度的變化，作為監(jiān)測SAH后繼發(fā)性CVS的指標。可采用致CVS的藥物或其他收縮劑代替自體血，動態(tài)觀察CVS的變化。該方法的優(yōu)

11、點：能直接使血液與實驗動脈接觸。能保持長時間接觸。能動態(tài)觀察SAH后繼發(fā)性CVS的變化。其最大缺點是需行復雜的、損害性大的開顱手術。目前，血管周圍置血法SAH動物模型適用于CVS藥物治療研究。 3 實驗結(jié)果及意義 在所有已報道的SAH活體動物模型中，應用較多的是腦池注血法及動脈周圍置血法，血管刺破法因出血不容易控制，病死率高，報道相對較少；“兩次注血法”被認為是最理想的方法。Gules等4對比研究了三種方法建立的大鼠SAH模型，發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)穿刺模型和單次注血模型能造成明顯的CVS，但兩次注血模型引起的CVS程度更重；血管內(nèi)穿刺模型和兩次注血模型造成后交通動脈CVS的程度比基底動脈嚴重；血管內(nèi)穿刺

12、模型的病死率高，且出血量難以控制，但此模型考慮了血管壁損害因素。 對實驗動物的選擇，因猴最接近于人的遺傳基因，因此猴的SAH模型可能是最好的SAH模型。但這類動物的費用高且受保護，因此應用不如其他動物廣泛。大鼠SAH模型有可能成為今后使用最廣泛的動物模型，特別是采用基因轉(zhuǎn)錄過的大鼠研究SAH后腦CVS的發(fā)生機制，成為目前研究的重點20，21。但在影像學方面，大鼠SAH模型不如狗、兔。兔癥狀性CVS模型應該是目前理想的SAH模型，其SAH后CVS的發(fā)生與人類相似，且可反復實施腦血管造影，費用較猴、狗為低；但其忽視了動脈血管損傷的變化，這是其最大的弊端。 綜上所述，雖然各種SAH動物模型對SAH后

13、CVS的機制及治療研究提供了極大幫助，但目前還沒有完全等同于人SAH的動物活體模型。因此，尋找和建立一種趨于完美的SAH動物模型，已成為迫切需要解決的問題?！緟⒖嘉墨I】 1 Dorhout Mees SM, Rinkel GJ, Hop JW, et al. Antiplatelet therapy in aneurysmal subarachnoid hemorrhage: a systematic review J. Stroke, 2003; 34(9): 2285-2289.2 Tsurutani H, Ohkuma H, Suzuki S. Effects of thrombin i

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