實驗性腦出血動物模型的研究現(xiàn)狀

實驗性腦出血動物模型的研究現(xiàn)狀【摘要】本文對實驗動物選擇、膠原酶誘導法腦出血模型、自體血注入法腦出血模型、微球囊充脹法腦出血模型和自發(fā)性腦出血模型的制作方法、病理生理學和各自的優(yōu)缺點作一綜述。

【關鍵詞】腦出血；動物模型；綜述文獻

高血壓腦出血是一種臨床常見的、病死率和致殘率都較高的重癥疾病，縮短了人類的預期壽命和降低了患者的生活質(zhì)量。由于很多研究腦出血損傷機制及防治的方法都是損傷性的，故腦出血動物模型是國內(nèi)外研究腦出血疾病的必要工具，且研究腦出血的損傷機制、神經(jīng)功能的恢復以及相關的治療策略須選擇適合的模型。本文就各種實驗性腦出血動物模型的制作方法、病理生理學和各自的優(yōu)缺點作一綜述。

1實驗動物的選擇

根據(jù)研究目的不同須采用不同的動物制作腦出血模型：大動物如貓、豬、猴、犬等腦體積較大，更適用于研究腦出血占位效應及血腫清除效果，如豬腦葉出血模型大量用于白質(zhì)損傷、外科血腫清除技術、周圍水腫的形成、病理生理和治療學上的研究［1-3］；小型動物，如兔、大鼠、小鼠等，適用于研究組織形態(tài)和病理機制，其中以SD大鼠最為常用［4］；轉(zhuǎn)基因或基因敲除鼠類則在研究細胞反應、細胞因子的效應、基因調(diào)控損傷機制等方面具有優(yōu)越性［5-6］。

24種實驗性腦出血模型

膠原酶誘導法腦出血模型

膠原酶是一種金屬蛋白酶，可以分解細胞間基質(zhì)及血管基底膜上的膠原蛋白，主要分布人體的腦血管周圍，存在于巨噬細胞和單核細胞內(nèi)。病理情況下其可以從細胞中釋放出來并被激活。Rosenberg等［7］于1990年建立的膠原酶誘導腦出血模型已被廣泛采用。他們在立體定向儀下用微量泵向大鼠尾狀核注入含～UⅦ型細菌膠原酶的生理鹽水2μL，9min內(nèi)完成的實驗中發(fā)現(xiàn)注入U膠原酶的出血模型腦出血點周圍可見明顯水腫，且大鼠幾乎都可以存活，他們認為膠原酶誘導的腦出血模型適合于實驗研究。

將膠原酶注入小鼠尾狀核后，小鼠即出現(xiàn)腦內(nèi)血腫和對側(cè)上下肢癱瘓，行走呈“劃圈樣”向同側(cè)轉(zhuǎn)圈，神經(jīng)功能缺失癥狀在12h最明顯，光鏡下術側(cè)尾狀核可見明顯的出血區(qū)，其中的細胞幾乎全部壞死、周圍神經(jīng)元數(shù)目明顯減少和基質(zhì)水腫，形態(tài)學證實出血的高峰時間與肢體偏癱癥狀的發(fā)展過程基本一致［8］。注射膠原酶4h后，血腫周圍可見粒細胞浸潤，第3天粒細胞水平達到峰值［9］，1～3d血腫邊緣的神經(jīng)缺失并伴有小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞的積聚和激活［10］，提示粒細胞的浸潤、小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞的積聚和激活均可能引起或加重腦出血后繼發(fā)的腦損害。張花先等［11］觀察到注射Ⅶ型膠原酶的大鼠術后神經(jīng)功能改變與人腦出血類似，可造成長期的運動缺陷，可用于研究腦出血后神經(jīng)功能的恢復及評價藥物療效。

膠原酶誘導腦出血模型的制作方法具有簡單、快捷、重復性好，與人腦出血的病理、生化及病理生理有許多相似性［8］，且出血區(qū)面積的大小可以控制的優(yōu)點，但由于出血主要以彌漫性出血為主，不能形成真正意義上的血腫，且出血灶中?；煊姓ＤX組織與臨床自發(fā)性腦出血的發(fā)病不同，故該模型較適用于研究血腫及腦水腫在腦出血中的作用及評價腦出血后神經(jīng)功能的恢復狀況和藥物的治療效果。

自體血注入法腦出血模型

腦內(nèi)直接注入自體血是最經(jīng)典的腦出血模型。自20世紀60年代開始，人們采用向腦內(nèi)特定區(qū)域注入自體血的方法制作了狗、猴、兔和貓等大型腦缺血動物模型。立體定向技術問世以后，人們開始利用立體定向儀將自體血準確注入大鼠尾狀核進行系列研究［12］。注血量的多少應根據(jù)動物腦體積的大小而定，Nath等［13］采用的鼠腦注血量分別為25、50和100μL，分別相當于人腦20、40和80mL的出血量，這是造成臨床上不同嚴重程度腦出血的出血量。由于自體血注入的造模方法操作簡單，特別是應用立體定向儀后，動物的死亡率明顯降低，且血腫位置更加精確，除有不可避免的穿刺針道損傷外無其他物質(zhì)，故該法造出的腦出血模型的病理過程更接近人。

在用該法制作的腦出血模型進行的研究發(fā)現(xiàn)，腦出血后的繼發(fā)性腦損害和腦水腫形成的機制是多方面的。腦出血后24h，基質(zhì)金屬蛋白酶2開始表達，于第6天達到高峰，第10天仍維持高水平表達，而基質(zhì)金屬蛋白酶9在腦出血后6h開始表達，24h～3d最明顯，此后活性逐漸降低，第15天時不再表達［14］。在MMP-9缺乏的大鼠腦出血模型中，神經(jīng)凋亡、小神經(jīng)膠質(zhì)活化、中性粒細胞蓄積這些病理損害均有所減輕，而用凝血酶特異性抑制劑水蛭素拮抗凝血酶后也會減輕上述病理損害［15］。張穎等［16］也證實了腦出血急性期凝血酶可能破壞血腫周圍組織微管相關蛋白-2而致病。以上說明腦出血后MMP-9的活性增高可能與急性期腦水腫的形成有關，而MMP-2的遲發(fā)表達還可能同時參與了腦組織的修復過程。腦出血后盡早抑制凝血酶及MMP-9的神經(jīng)毒性作用有助于改善腦出血的預后。Masuda等［17］觀察到腦出血后腦含水量48h時達高峰，炎性浸潤和TNF-α、IL-6及NF-κB的免疫陽性反應細胞的最大值也出現(xiàn)在48h，而細胞間黏附分子-1、血管內(nèi)皮細胞生長因子、C3和CR2的表達則在72h時達到最高峰，這提示炎癥細胞因子、血管內(nèi)皮細胞生長因子以及補體系統(tǒng)在腦出血后的腦水腫及神經(jīng)損傷的發(fā)展中起作用。景文莉等［18］發(fā)現(xiàn)家兔內(nèi)囊出血后迷走神經(jīng)干放電活動強度和放電頻率比出血前明顯增高，考慮為顱內(nèi)壓增高后壓迫第4腦室或引起腦干、下丘腦等的牽拉、扭曲，直接刺激迷走神經(jīng)核所致。

自體血注入法不僅可以通過控制注血量作不同程度腦出血的實驗性研究，而且注入的血是非肝素化自體血，可觀察到血液凝固過程中釋放的血管活性物質(zhì)對腦循環(huán)及腦組織的影響，與臨床腦出血的過程較接近，適合于腦實質(zhì)出血的自然過程、病理形態(tài)學等特點的研究，還可更好地觀察血液凝固過程中各種因子對腦組織代謝和血流的影響，為臨床治療提供一定依據(jù)［19］。

微球囊充脹法腦出血模型

Sinar等［20］向腦內(nèi)插入一微球囊，用生理鹽水或造影劑充盈球囊，可產(chǎn)生類似于人腦出血時血腫壓迫周圍腦組織并使顱內(nèi)壓升高的狀況，這是一種純機械的腦出血模型制作方法。其優(yōu)點在于球囊內(nèi)液體量可人為控制，能產(chǎn)生一致的、可重復的腦損害，避免了自體血注入法出現(xiàn)血液進入蛛網(wǎng)膜下腔或破入腦室以及血腫形態(tài)不一的缺陷，較易觀察血腫清除后的效應。此類模型在20世紀七八十年代應用較多。理論上該模型為研究自發(fā)性腦出血產(chǎn)生的占位效應和血腫清除后的病理生理變化、局部腦血流改變、顱內(nèi)壓力變化提供了手段，可用來評價早期清除血腫后神經(jīng)功能的改變。故有人利用微球囊充氣和放氣模擬手術清除血腫過程，研究血腫清除術治療的時間窗及對臨床療效的影響［21］。但此模型不同于真正意義上的腦出血，沒有血液成份，不能模擬血液本身的成份在腦出血后腦損傷及腦水腫形成與發(fā)展中所起的重要作用，觀察不到腦出血所引起的細胞毒性反應，因此該類腦出血模型在近年已較少采用［22］。

自發(fā)性腦出血模型

改變遺傳基因獲得的自發(fā)性高血壓大鼠有易卒中型，其亞種被認為是目前研究高血壓動脈硬化性腦卒中較理想的動物模型。但SHRSP有嚴格的遺傳局限性，飼養(yǎng)困難，易變種或斷種，發(fā)生腦出血時的出血量不易控制，出血區(qū)域無法選擇，價格昂貴和來源困難等也限制了其在實驗性腦出血研究中的應用。黃如訓等［23］用內(nèi)徑mm的銀夾鉗夾大鼠的雙側(cè)腎動脈，使雙腎動脈縮窄造成腎血管性高血壓的RHRSP大鼠模型，其血壓峰值高、能穩(wěn)定在200mmHg以上，可并發(fā)與人高血壓病類似的腦動脈損害及各種類型的腦出血。該模型易于建立，價格低廉，且有與人腦出血相似的高血壓動脈硬化病理生理基礎，但與SHRSP相比，其自發(fā)性腦出血的發(fā)生率較低，出血量及出血區(qū)域也同樣無法控制。周爽等［24］在雙腎雙夾法復制RHRSP大鼠模型的基礎上，運用膠原酶加肝素腦內(nèi)注射誘發(fā)腦出血建立的高血壓腦出血大鼠模型具有造模時間短、卒中類型及出血部位恒定、重復性好等優(yōu)點。

3展望

以上方法所造的實驗性腦出血動物模型各有優(yōu)缺點，說明腦出血動物模型的建立還有待完善。目前仍缺乏既有類似人高血壓、動脈硬化病理生理基礎的，又接近人腦出血發(fā)病情況且出血量及出血部位均有較好重復性的腦出血動物模型。腦出血恢復期的動物模型則更加缺乏。制造出具有自發(fā)性的、穩(wěn)定的、易于成功復制的、便于定量研究的腦出血動物模型仍是今后腦出血模型的研究方向。將自發(fā)性腦出血與人工誘導腦出血模型的優(yōu)點結(jié)合起來并加以改進，將有可能制作出較理想的腦出血動物模型。

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