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诱发性局部脑缺血模型

(一)大鼠大脑中动脉阻断

【造模机制】人的脑血管阻塞以大脑中动脉最为常见,在阻断大鼠大脑中动脉后,可引起大脑半球皮层和基底核缺血性损伤,以海马CA1最为敏感。和人的病理改变相似。

1.大鼠永久性大脑中动脉栓塞

【造模方法】不同品种大鼠在阻断大脑中动脉(middle cerebral artery occlusion,MCAO)后脑梗死面积(体积)的大小和恒定性不同,Sprague-Dawley大鼠最为常用。MCAO引起的脑梗死范围与年龄无关,一般用250~350g体重的大鼠,雌雄均可,但以雄性为宜。目前比较标准方法是:以12%水合三氯乙醛麻醉(350mg/kg,ip)大鼠,侧卧位固定于手术台上,头皮切口,分离颞肌,取外眦和外耳门连线的中点,用牙科钻或环形颅钻钻开颅骨、暴露MCA,在手术显微镜下辨认大脑中动脉及其分支,在分支的下方即MCA的近段,分离结扎或烧灼MCA,注意保护脑组织免受损害,取颈部切口分离结扎同侧的颈总动脉(common carotid artery,CCA)。电凝时为避免电凝不完全所致的出血,尽量将MCA挑起,使血管内血量减少。另外,为保护周围组织免受灼伤,可用湿棉球保护。阻断大脑中动脉后用小块肌肉组织轻敷于颅窗上,然后逐层缝合伤口,术后回笼饲养。以上过程均在室温恒定(24~25℃)情况下进行,以利于评价脑缺血的程度。然后用一小块肌肉轻敷颅骨窗口,逐层缝合后,将动物放回笼中。

【模型特点】本法手术成功率高,缺点为操作较为复杂。根据每批动物MCA的侧支丰富程度不同,产生梗死面积约在15%~24%。阻断MCA的部位与梗死面积有很大关系,将豆状纹状体动脉和皮层分支与MCA远端的侧支循环分开,在MCA开口处与大脑下静脉之间,或嗅束外端2mm接近MCA部位烧灼MCA较长一段,则可引起较恒定的大脑皮层和基底神经核团的梗死。若烧灼靠近嗅束很短一段MCA,则只有2/3动物出现脑梗死。

【模型评估和应用】由于大鼠的脑血管解剖特点与人较接近,该法的病理生理变化接近人类的 MCA栓塞。缺点是开颅破坏了颅内压的恒定,扰乱了脑脊液循环的动力学,并易致细菌侵入,从而影响组织病理学评价。用MCAO形成大鼠局部脑缺血日益受到重视,可用于对大鼠脑缺血后病理生理的深入研究,并广泛用于评价抗脑缺血药物的作用,但无法进行再灌注研究。

2.大鼠短暂性MCAO(缺血-再灌)模型

【造模方法】体重350~450g大鼠,麻醉后大鼠仰卧固定,颈部正中切口约2cm,在肩胛舌骨和胸锁乳突肌形成的三角处暴露右(或左)侧CCA及其分支颈外动脉(external carotid artery,ECA)和颈内动脉(intemal carotid artery,ICA)。结扎ECA的分支枕动脉、甲状腺上动脉及ECA终末支,分离 ICA的颅外分支翼突腭动脉。夹闭CCA、ICA,自 ECA插入一端加热成圆珠状(直径<0.3mm)的尼龙线并将其导入ICA,松开ICA夹,继续将尼龙线插入颅内至大脑中动脉的起始部位,感到阻力明显时,即可阻断MCA,此时插入的尼龙线长约20mm(自颈内外动脉分叉处算起)。若要研究缺血再灌注,由颈外动脉进入大脑中动脉,然后再将尼龙线往回抽到颈外动脉处,就可进行再灌注。

【模型特点】本方法在不开颅的情况下,造成 MCA供血区缺血。因其简单易操作,重现性好,易掌握,并可进行再灌注,近年应用较普遍,并被推广应用到SHR大鼠、小鼠和沙鼠上。

【模型评估和应用】本方法不需开颅,可避免手术对脑组织的创伤和刺激作用。此法建立的脑缺血模型,其梗死范围大小的差异较大,对评价药效较好。可用做暂时脑局部缺血的良好模型,可用于研究缺血再灌注对脑缺血的病理生理研究。

(二)光化学引起局部脑血栓

【造模机制】本法是给动物注射光敏染料,在所选的特定部位用特殊波长照射,利用光敏物质在单色绿色下产生自由基,引起血管内皮损伤,产生脂质过氧化物,出现血小板聚集,形成血栓,使血管阻塞导致缺血。如,静脉注射光敏感染料玫瑰红,经特定波长(560nm)的光照射后产生单氧自由基,使血管内皮及血液成分的脂质产生过氧化,最终导致血管内血小板聚集,血栓形成,使血管阻塞。

【造模方法】250~300g Wistar大鼠,麻醉、切开头皮暴露颅骨(或在MCA部位)。用立体定位仪确定照射部位的坐标,将光纤所射出光束垂直对准 MCA近侧端的血管表面,相距5mm,用氙灯照射2~20分钟,波长为560nm(接近玫瑰红最大吸收)。光敏材料玫瑰红溶解于生理盐水中,浓度为7.5mg/ ml,经股静脉注入(2ml/kg),在1.5分钟内注射完毕。为防止光热过度,在非照射的其他部位可用白色反光物品掩盖住不受照射部位或用风扇降温等冷却措施。栓塞程度(如大小或位置)取决于照射光的波长、强度、照射时间。

【模型特点】该方法最大优点为可在任何需要的皮层部位产生脑梗死,如MCA或皮层区域,病变的大小取决于照射光束的强度、照射持续时间和光敏染料的剂量,所形成血栓较接近临床脑血栓形成,栓塞大小及部位的重现性好。手术操作简单,动物可长期存活。

【模型评估和应用】该模型适用于特定皮层功能研究,脑梗死的溶栓治疗研究及评价溶栓药与抗栓剂的疗效。也可用于研究脑梗死后行为学改变、脑水肿程度、脑梗死面积以及尿激酶和水蛭提取物的治疗作用。其缺点为显著的微血管损害,早期血一脑脊液屏障的开放和血管源性脑水肿等特点并不能代表人类血栓性脑卒中。

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