蛛網(wǎng)膜下腔出血活體動(dòng)物模型的研究進(jìn)展

1、蛛網(wǎng)膜下腔出血活體動(dòng)物模型的研究進(jìn)展【摘要】動(dòng)脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血是一種危害性極強(qiáng)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(jī)制至今尚未明了。蛛網(wǎng)膜下腔出血活體動(dòng)物模型在研究腦血管痙攣的病理生理變化及指導(dǎo)臨床治療等方面起到了重要作用。本文對(duì)包括鼠、狗、猴、兔在內(nèi)的活體動(dòng)物模型研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。 【關(guān)鍵詞】 蛛網(wǎng)膜下腔出血 血管痙攣 顱內(nèi) 模型 動(dòng)物 1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象 一個(gè)理想的SAH動(dòng)物模型應(yīng)當(dāng)能模擬人SAH后出現(xiàn)的腦動(dòng)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(xué)改變，二是血管收縮的過(guò)程具有階段性。 1.1 大鼠 大鼠種系曾被認(rèn)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(dòng)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(dòng)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?yàn)轶w形小，血管纖細(xì)，因此在大鼠模型上實(shí)施血管造影很困難。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，大鼠模型又成為研究SAH常用的動(dòng)物模型，這是因?yàn)?7：大鼠SAH模型表現(xiàn)出CVS兩個(gè)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(dòng)脈血管病理變化。能更好地研究SAH后CVS相關(guān)分子水平的變化，因?yàn)榇蟛糠直蛔C明的相關(guān)基因均來(lái)自大鼠。與其他動(dòng)物比較，大鼠價(jià)格便宜，更容易飼養(yǎng)。 1.2 狗 狗是最早報(bào)道的SAH動(dòng)物模型，犬科“兩次注血模型”是使用最多

3、的動(dòng)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(dòng)脈血管收縮，且基底動(dòng)脈直徑的變化過(guò)程類似臨床。早期狗SAH模型研究著重觀察動(dòng)脈血管的形態(tài)學(xué)變化，這是因?yàn)樵缙诜肿铀綔y(cè)量技術(shù)不成熟，而實(shí)施腦血管造影相對(duì)容易。近幾年，隨著科技水平的提高，SAH后的細(xì)胞分子學(xué)研究已廣泛開(kāi)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(dòng)脈對(duì)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(dòng)脈收縮，而對(duì)狗卻無(wú)收縮作用；血紅蛋白能使狗的基底動(dòng)脈收縮，但對(duì)人卻無(wú)作用。 1.3 猴 靈長(zhǎng)類動(dòng)物的病理生理過(guò)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(rèn)為是最理想的SAH動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shù)很快被應(yīng)用于臨床，但隨后即出現(xiàn)手術(shù)操作能加劇CVS的報(bào)道，并于1991年在猴的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械玫阶C實(shí)。為了解決這一矛盾，20世紀(jì)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(xué)因子。近幾年來(lái)，內(nèi)皮依賴的血管舒張調(diào)節(jié)損害成為研究重點(diǎn)，已有報(bào)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(dòng)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(dòng)物腦內(nèi)豐富的側(cè)支血管代償作用有關(guān)。Endo等11通過(guò)結(jié)扎兔雙側(cè)頸總動(dòng)脈，以降低由于SAH后CVS所致基底動(dòng)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(dòng)物模型。實(shí)驗(yàn)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(guān)性，并認(rèn)為進(jìn)食量可作為側(cè)支循環(huán)的觀察指標(biāo)。Otsuji等12在1994年對(duì)這一模型進(jìn)行了改進(jìn)，在第2次注血時(shí)，用OxyHb代替自體血，結(jié)果出現(xiàn)的神經(jīng)癥狀更明顯，且導(dǎo)致了腦梗死的發(fā)生。改良模型被認(rèn)為是一個(gè)比較理想的癥狀性CVS模型，尤其適用于研究CVS導(dǎo)致的腦梗死。其具有以下優(yōu)點(diǎn)：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(dòng)脈后，腦內(nèi)側(cè)支供血干擾小。動(dòng)物病死率低?？煞磸?fù)實(shí)施腦血管造影。操作相對(duì)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。 2 實(shí)驗(yàn)方法 SAH動(dòng)物模型的建立常采用以下三種方法8：刺破動(dòng)脈，使血液聚集于周圍。外科暴露動(dòng)脈，抽取自體其他部位動(dòng)脈血注于周圍。抽取其他部位動(dòng)脈血注入蛛網(wǎng)膜下腔，并積聚于動(dòng)脈周圍。各種方法均有優(yōu)缺點(diǎn)，其共同特點(diǎn)是出現(xiàn)痙攣的實(shí)驗(yàn)動(dòng)脈周圍均有持續(xù)性的血凝塊存在。 2.1 顱內(nèi)動(dòng)脈血管內(nèi)穿刺法 以往刺破顱內(nèi)動(dòng)脈需開(kāi)顱暴露動(dòng)脈，雖然能制造類似人類動(dòng)脈瘤破裂所造成的SAH，但手術(shù)操作復(fù)雜，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(jìn)入硬膜下腔，動(dòng)物病死率高。Bederson等13和Veelken等14報(bào)道了采用血管內(nèi)絲線穿刺頸內(nèi)動(dòng)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(dòng)脈進(jìn)入，導(dǎo)入同側(cè)的頸內(nèi)動(dòng)脈，直至頸內(nèi)動(dòng)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(kāi)顱操作對(duì)正常腦組織的影響，并能模擬人SAH的病理生理變化過(guò)程。但該動(dòng)物模型仍存在缺陷：頸外動(dòng)脈的結(jié)扎可能導(dǎo)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(guò)數(shù)年改進(jìn)，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：?jiǎn)未巫⒀ê蛢纱巫⒀?。在單次注血?jiǎng)游锬Ｐ椭?，并不能出現(xiàn)類似大型動(dòng)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(shí)驗(yàn)動(dòng)脈接觸時(shí)間過(guò)短所致15。Ono等16在實(shí)驗(yàn)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(duì)蛛網(wǎng)膜下腔內(nèi)積聚的血腫沖洗有關(guān)，因此這一模型多用于SAH后急性CVS的研究。后來(lái)有學(xué)者通過(guò)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(dòng)物在此過(guò)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(guò)程，又降低了動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shù)存在兩個(gè)比較突出的缺點(diǎn)8：忽視了動(dòng)脈損傷后病理生理變化的重要性。沒(méi)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(shí)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(diǎn)是不易造成顱內(nèi)壓增高。視交叉池注血法：Piepgras等18報(bào)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(diǎn)在于：a. 更接近

10、人腦動(dòng)脈瘤破裂造成的SAH，因85%的動(dòng)脈瘤來(lái)自Willis環(huán)的前循環(huán)19；b. 病死率低；c. 不需要復(fù)雜的外科手術(shù)過(guò)程。主要缺點(diǎn)是術(shù)中可能造成腦實(shí)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。基底池注血法：此方法的最大優(yōu)點(diǎn)是形成的血凝塊可很好地包繞于基底動(dòng)脈周圍，造成明顯的CVS。經(jīng)此方法建立的SAH模型報(bào)道最多。 2.3 動(dòng)脈周圍置血法 該方法在狗等大型動(dòng)物SAH模型應(yīng)用較多，需開(kāi)顱暴露實(shí)驗(yàn)動(dòng)脈，于動(dòng)脈周圍放置自體新鮮血，同時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)脈直徑及血管壁厚度的變化，作為監(jiān)測(cè)SAH后繼發(fā)性CVS的指標(biāo)。可采用致CVS的藥物或其他收縮劑代替自體血，動(dòng)態(tài)觀察CVS的變化。該方法的優(yōu)

11、點(diǎn)：能直接使血液與實(shí)驗(yàn)動(dòng)脈接觸。能保持長(zhǎng)時(shí)間接觸。能動(dòng)態(tài)觀察SAH后繼發(fā)性CVS的變化。其最大缺點(diǎn)是需行復(fù)雜的、損害性大的開(kāi)顱手術(shù)。目前，血管周圍置血法SAH動(dòng)物模型適用于CVS藥物治療研究。 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及意義 在所有已報(bào)道的SAH活體動(dòng)物模型中，應(yīng)用較多的是腦池注血法及動(dòng)脈周圍置血法，血管刺破法因出血不容易控制，病死率高，報(bào)道相對(duì)較少；“兩次注血法”被認(rèn)為是最理想的方法。Gules等4對(duì)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(dòng)脈CVS的程度比基底動(dòng)脈嚴(yán)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(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(dòng)物的費(fèi)用高且受保護(hù)，因此應(yīng)用不如其他動(dòng)物廣泛。大鼠SAH模型有可能成為今后使用最廣泛的動(dòng)物模型，特別是采用基因轉(zhuǎn)錄過(guò)的大鼠研究SAH后腦CVS的發(fā)生機(jī)制，成為目前研究的重點(diǎn)20，21。但在影像學(xué)方面，大鼠SAH模型不如狗、兔。兔癥狀性CVS模型應(yīng)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(fù)實(shí)施腦血管造影，費(fèi)用較猴、狗為低；但其忽視了動(dòng)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(dòng)物模型對(duì)SAH后

13、CVS的機(jī)制及治療研究提供了極大幫助，但目前還沒(méi)有完全等同于人SAH的動(dòng)物活體模型。因此，尋找和建立一種趨于完美的SAH動(dòng)物模型，已成為迫切需要解決的問(wèn)題。【參考文獻(xiàn)】 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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