血管性認知障礙動物模型的研究進展

侯外方,張茂森,張琳,韓敏,石璇,陳美蓉,欒晶

(陜西省缺血性心血管疾病重點實驗室,陜西省腦疾病重點實驗室,西安醫(yī)學院基礎與轉化醫(yī)學研究所,西安 710021)

1 血管性認知障礙概述

血管性認知障礙(vascular cognitive impairment,VCI)是一個綜合癥[1],致病因素較為復雜,包含有腦血管病的危險因素,例如:高血壓病、糖尿病、高脂血癥、同型半胱氨酸血癥和代謝綜合征等[2-6],涵蓋了顯性腦血管病,例如:腦梗死和腦出血等[7]以及非顯性腦血管病如:白質損傷和慢性腦缺血等[8-9]導致的從輕度認知損害到癡呆的臨床綜合征。它的發(fā)病和發(fā)展是一個持續(xù)的由輕至重的發(fā)展過程,包括非癡呆性VCl(VCI non-dementia,VCIND)和血管性癡呆(vascular dementia,VaD)。血管性認知障礙的病程持續(xù)加重會演變?yōu)檠苄园V呆。尤其在中老年人群中發(fā)病較高[10-13]。VCI嚴重損害患者日常生活能力和社會功能,明顯降低患者的生活質量,已經成為重大的公共衛(wèi)生問題之一。

值得一提的是,VCI是除了年齡之外最大的單一可識別的癡呆風險因素,這意味著由血管疾病導致的癡呆癥狀或許是最有可能在發(fā)病早期發(fā)現、并通過早期干預阻止病程進一步惡化的癡呆[14-15]。成功建立慢性腦缺血性血管性認知障礙的動物模型,是醫(yī)學研究其發(fā)病機制、探索治療方法并攻克此疾病的第一步?，F有的研究顯示,腦血流量減少40%~50%,腦細胞活動就會受到明顯的抑制。在慢性缺血的條件下,廣泛的腦血管病變會導致神經元細胞的不可逆性損傷、腦灰質減少、腦白質損傷、腦脂質穩(wěn)定性異常、軸突和髓磷脂損傷,這些的病理變化會影響大腦的電生理活動,引起中樞神經系統對信息的攝取、傳遞、整合、處理能力衰退最終影響認知功能造成認知功能障礙[16-19]。因此,通過手術法結扎或閉塞重要的腦部大血管,是模擬VCI發(fā)病機理,構建VCI模型的較好途徑。

2 VCI動物模型的構建

2.1 大鼠四血管閉塞法及其改良模型

2.1.1 大鼠四血管閉塞法

Pulsinelli等[20]在1979年提出的四血管閉塞(4-vessel occlusion,4-VO)法。此手術方法被廣泛用于研究腦缺血性認知障礙[21-24]。

(1)具體構建方法:在動物麻醉的前提下進行手術,通過電灼法永久閉塞Wistar大鼠兩個椎動脈,并在雙側頸總動脈處放置松弛的可逆性卡環(huán),24 h后收緊頸動脈卡環(huán)暫時閉塞雙側頸總動脈以達到四血管閉塞的目的,根據研究目的選擇在術后間隔10、20、30 min解除頸總動脈卡環(huán)的閉塞,實現頸總動脈的血液再流通。

(2)模型機制:a:缺血受損:通過永久性閉塞大鼠雙側椎動脈,配合間歇性閉塞雙側頸總動脈,主要導致大鼠前腦大腦半球嚴重缺血缺氧引起腦神經細胞營養(yǎng)供應障礙以及細胞氧代謝障礙,引起腦組織神經元細胞壞死,同時壞死細胞觸發(fā)炎癥反應,致使白細胞和小膠質細胞活化產生多種炎性介質如:基質金屬蛋白酶(MMP)等生成,最終導致一氧化氮(NO)和氧自由基(ROS)生成增多導致腦細胞水腫出血和死亡[25],與大鼠智能相關的區(qū)域受損嚴重,而腦干部分幾乎不受影響。b:缺血再灌注損傷:由于再通雙側頸總動脈致使血液再流通,引起氧化應激、白細胞浸潤、炎癥反應過度激活、血腦屏障遭到破壞以及白細胞和補體過度激活共同加重的腦損傷[26]。

(3)評價指標:a:病理學變化:免疫組織化學結果顯示在施行不同時間間隔的頸總動脈再通的4-VO手術后,大鼠腦部不同區(qū)域的損傷程度不同,且損傷程度與缺血時間成正比表現出逐級加重,損傷涵蓋了海馬的HI區(qū)、H3-5區(qū)和旁正中區(qū)、后新皮質的第3、5和6層以及紋狀體[27]。有研究表明4-VO法術后的動物存在前腦短暫性缺血性不可逆性損傷,損傷涵蓋了脆弱神經元群體,如海馬CA1區(qū)錐體細胞等也包含在內,這個大腦區(qū)域對學習和記憶至關重要[28]。b:認知行為學:4-VO大鼠在術后除了記憶功能障礙之外,還存在感覺運動障礙或者非特異性認知缺陷,出現有持續(xù)的記憶困難[28],該手術方法是針對鼠類最初的研究大腦缺血性疾病認知障礙的手術方法。

(4)模型制作的注意事項:該手術方案由于需要閉塞大鼠椎動脈,手術較為精細復雜對于實驗操作者具有較高的要求。

(5)優(yōu)點:根據研究目的控制動脈閉塞的時間(10、20、30 min解除頸總動脈卡環(huán)的閉塞),間接控制動物腦損傷的程度。

(6)缺點:同時閉塞四支主要供應腦部的血管可造成較高的大鼠死亡率,現今研究已經較少應用。

2.1.2 大鼠四血管閉塞法的第1種改良模型

Yamaguchi團隊提出對于4-VO法進行改進,改良版的4-VO法也被大量學者沿用[29]。

(1)具體構建方法:在動物麻醉的前提下進行手術,在手術過程中將Wistar大鼠雙側頸總動脈和雙側椎動脈同時夾閉、并間隔一段時間(10 min或30 min)后將四支血管進行再疏通。

(2)模型機制:術后大鼠腦血流量(cerebral blood flow,CBF)減少,同4-VO中的病變機制一致。

(3)評價指標:a:病理學變化:在術后24、48、72 h,間隔10 min再疏通血管實驗組中動物CA1和CA3區(qū),以及在實驗組間隔30 min再疏通實驗組中動物的RGb、S1、白質、丘腦、CA1、CA2、CA3和齒狀回都觀察到相應細胞的損傷[29]。b:神經功能評分:實驗動物存在神經缺陷,神經功能評分明顯下降[29]。

(4)模型制作的注意事項:該手術方案被廣泛采用后,有學者發(fā)現無論用4-VO還是改良4-VO法,再疏通血管間隔的不同時間、手術中動物腦部處于的不同溫度環(huán)境、以及術后時間的長短都會影響大腦病變損傷部位和程度[30-33],進而,在研究疾病的過程中,通過控制上述變量可得到動物的不同病理表現,使得該手術方案的應用更加廣泛。值得一提的是,4-VO法和改良4-VO法也可被應用于腦缺血和腦缺血性再灌注損傷的相關研究[34-37],這也體現了該手術方法適用范圍的廣泛性。

(5)優(yōu)點:改良的4VO手術不影響血氣值、血細胞比容、血紅蛋白或直腸溫度,也不導致食管或氣管損傷或過度出血。根據研究目的控制動脈閉塞的時間、術中腦溫度等因素可間接控制動物腦損傷的程度。

(6)缺點:手術需同時閉塞四支主要供應腦部的血管,大鼠因大腦缺血缺氧導致死亡率較高,該問題目前仍舊沒有得到根本性的解決。

2.1.3 大鼠四血管閉塞法的第二種改良模型

Pereira等[38]2012年通過研究提出了基于4-VO方案的另一種新型Wistar大鼠的缺血性認知功能障礙的動物模型。

(1)具體構建方法:在動物麻醉的前提下進行手術,通過椎動脈和頸內動脈的永久性閉塞并且按照雙側椎動脈→頸內動脈→頸內動脈的順序對于該四條血管進行3階段逐漸閉塞(4-vessel occlusion/internal carotid artery,4-VO/ICA),選擇級間間隔(the interstage interval,ISI)即一個閉塞階段和下一個閉塞階段之間經過的時間分別為7、5、4或3 d。

(2)模型機制:術后大鼠出現慢性腦血流量(cerebral blood flow,CBF)灌注減少,同4-VO中的病變機制一致,不同的是術中未再進行血液再灌注,避免腦部血液再灌注損傷,且大鼠腦血流量逐漸減少,大鼠生理指標較穩(wěn)定。

(3)評價指標:a:病理學變化:實驗表明,海馬CA1至CA4亞區(qū)、RS、PtA皮層中功能正常的錐體細胞,隨著ISI的縮短和4-VO/ICA術后閉塞血管時間的延長而減少即神經退行性程度增加。該研究團隊發(fā)現4-VO/ICA持續(xù)時間增加,到90 d,神經變性的程度僅輕微增加且不顯著,即腦損傷的程度不會出現和持續(xù)時間呈正相關的現象。研究還發(fā)現神經細胞變性和死亡的發(fā)生發(fā)展在很大程度上是在4-VO/ICA的最初幾天內發(fā)生的[38]。b:認知行為學:新型8臂放射狀迷宮實驗顯示動物出現逆行性遺忘(健忘癥)且病變程度隨著4-VO/ICA慢性化程度的增加而增加。

(4)注意事項:在使用該模型時,可根據研究目的選擇ISI和術后間隔時間。研究提示ISI越短動物腦灌注越不足。由于神經細胞變性和死亡的發(fā)生發(fā)展很大程度上是在最初幾天內發(fā)生的,這也提示其他學者,如果應用該動物模型研究藥物在預防永久性4-VO/ICA后神經元死亡方面的藥效,那么給藥時間要盡可能早(即在閉塞階段)或在4-VO/ICA完成后不久開始。

(5)優(yōu)點:該方法避免了因動物眼部的不完全性缺血造成的動物視覺功能障礙而影響迷宮實驗中評估學習和記憶的實驗數據,保證了實驗數據的可靠性[38-39]。

(6)缺點:因大鼠腦部主要供血的四支血管同時閉塞,極易造成大鼠因腦部短時間供血不足而死亡。此外,有研究表明4-VO法大鼠的認知障礙只存在于中老年大鼠而對于年輕大鼠無效[40-41]。

2.2 大鼠兩血管閉塞法及其改良模型

2.2.1 大鼠雙側頸總動脈結扎法

雙側頸總動脈結扎法(bilateral common carotid arteries ligation,2-VO)是通過SD大鼠雙側頸總動脈永久性結扎的方法,來研究慢性整體腦血液灌注不足對于認知功能障礙和神經退行性過程的影響。利用該模型對血管性癡呆(VD)的研究涵蓋了2-VO相關的腦血液灌注不足程度、代謝變化、學習和記憶障礙、神經元信號衰竭、以及海馬的神經病理改變等[42]。因而也被眾多學者應用于VCI研究。

(1)具體構建方法:在動物麻醉的前提下進行手術,于大鼠的雙側頸總動脈進行同時結扎閉塞,從而構建大鼠腦部血液灌注不足的模型。

(2)模型機制:永久性結扎大鼠雙側頸總動脈,腦組織處于慢性低灌注狀態(tài),從而產生大腦嚴重缺血缺氧引起腦神經細胞營養(yǎng)供應障礙以及細胞氧代謝障礙,引起腦組織神經元細胞壞死,同時壞死細胞觸發(fā)炎癥反應,致使白細胞和小膠質細胞活化產生多種炎性介質如:基質金屬蛋白酶(MMP)等生成,最終導致一氧化氮(NO)和氧自由基(ROS)生成增多導致腦細胞水腫出血和死亡[25],腦組織的損害是漸進性的,學習記憶功能的損害程序性加重。

(3)評價指標:a:病理學變化:由于大腦中的灰質、白質、以及海馬對于缺血缺氧都非常的敏感,故缺血缺氧后常發(fā)生灰質、白質、以及海馬體損傷和神經元死亡這些病理學改變會引起動物學習和記憶障礙記憶功能下降發(fā)生缺血型中風[43-44]。b:認知行為學:4-VO法構建的大鼠模型表現出持續(xù)受損的空間學習能力[45],2VO法可實現相同的表型[46],2-VO法構建的大鼠存在學習和記憶障礙。

(4)注意事項:在進行手術的過程中,結扎動脈時保證實現血管的完全閉塞。

(5)優(yōu)點:由于2-VO法術后出現的病理學損傷的病因和其手術操作比4-VO法相對簡單,術后動物表現出持續(xù)受損的空間學習能力,與4-VO一致。2-VO隨后被認為是大腦缺血后認知障礙病和血管性癡呆(VD)的理想模型。該手術方案相對簡單,手術成本也較低。

(6)缺點:該模型仍存在不足,例如因需同時結扎雙側頸總動脈,動物腦部迅速發(fā)生低血流量灌注,導致較高的死亡率;此外,有報道發(fā)現2-VO術后動物表現出的認知缺陷有部分原因是術后動物眼部的不完全缺血造成視網膜損傷[47-48],影響了動物的視覺功能,混淆了行為學中評估學習和記憶表現的實驗數據。

2.2.2 改良大鼠雙側頸總動脈結扎法

隨著對血管性癡呆研究的深入,Sarti等[49]提出了將大鼠[50]兩側頸總動脈分別間隔1周做兩次手術結扎即改良的2-VO法。

(1)具體構建方法:在動物麻醉的前提下進行手術,用結扎線對于大鼠的雙側頸總動脈進行間隔1周的結扎閉塞。

(2)模型機制:機制同2-VO法,間隔1周分兩次永久性結扎大鼠雙側頸總動脈,腦組織處于慢性低灌注狀態(tài),從而產生缺血缺氧性損害,腦組織的損害是漸進性的,學習記憶功能的損害程序性加重。

(3)評價指標:a:病理學變化:存在海馬CA1區(qū)神經元出現明顯損傷,白質區(qū)也有損傷。b:認知行為學:Morris水迷宮等行為學實驗結果也驗證了相對與假手術組,實驗組大鼠的學習和記憶成績潛伏期明顯延長(P<0.01)[51]。以上結果說明改良后的手術方案能夠復制大鼠的血管性癡呆的模型,且顯著提高術后動物的成活率。

(4)注意事項:在進行大鼠的動脈閉塞過程保證結扎線完全閉塞動脈血管,實現頸總動脈的完全閉塞。

(5)優(yōu)點:改良2-VO手術法避免了同時結扎雙側頸總動脈導致的大鼠腦急速缺血缺氧,從而降低大鼠死亡率。吳章福等[51]采取Sarti等[49]提出的設想驗證了采用改良的2-VO法,發(fā)現在術后大鼠48 h和60 d的成活率相對于傳統的同時結扎雙側頸總動脈(2-VO)而言,有顯著的提高:傳統2-VO實驗組60 d的成活率為40%,而改良組60 d的成活率為75%(P<0.05)。此外,該手術操作簡單,手術成本較低。

(6)缺點:由于手術分兩次進行,首次手術和二次手術間隔時間為1周,實驗周期延長。

2.3 大鼠一側頸總動脈閉塞一側頸總動脈的狹窄法。

根據現有的研究,Mansour團隊提出了對于成年SD大鼠的一側頸總動脈閉塞一側頸總動脈的狹窄模型(modified common carotid artery occlusion,mCCAO)。

(1)具體構建方法:在動物麻醉的前提下進行手術,用6-0號絲線將左側頸總動脈進行結扎,同時,將右側頸總動脈與動脈和較鈍的29號針捆綁在一起,而后抽出針的建模方法,這種技術保留了該側動脈的部分血流,成功構建了一側頸總動脈閉塞一側頸總動脈的狹窄(modified common carotid artery occlusion,mCCAO)。

(2)模型機制:機制同2-VO法,腦組織處于慢性低灌注狀態(tài),從而產生缺血缺氧性損害。

(3)評價指標:a:影像學:mCCAO引起中度缺血腦部血流量灌注下降,但是沒有腦梗塞,隨著時間的推移該模型動物狹窄一側動脈會出現自發(fā)閉塞,動物椎動脈和基底動脈形成了側支代償循環(huán),動物CBF在進行手術后第1周表現出逐漸適量減少,在第2周趨向于平穩(wěn),然后從第3周到第4周開始恢復。b:病理學變化:研究顯示海馬CA1亞區(qū)受損神經元的百分比在mCCAO術后第4周約為30%,在mCCAO術后第8周約為23%。由大腦缺血導致的腦白質損傷(WM)約在第4周出現并在第8周開始出現緩解。c:認知行為學:研究表明動物的腦血流量在第4周開始恢復,第8周由缺血導致的WM損傷有緩解趨勢。但大鼠認知障礙在第8周仍然存在且有加重的趨勢。此外,mCCAO術后大鼠僅存在空間學習障礙,而無運動功能障礙或出現不活動大鼠[52]。

(4)注意事項:對大鼠的體重要求嚴格,手術過程中盡可能的避免損傷血管,在將血管針捆綁而后抽針的過程避免血管的損傷。

(5)優(yōu)點:可通過不同型號的針構建不同程度的頸總動脈狹窄,因此應用范圍較為廣泛,手術花費較少。

(6)缺點:此模型的構建更傾向于煙霧病[53]的病理模型,模型的局限性在于4~8周后腦白質的損傷會得到一定的逆轉,這一特點對研究血管性癡呆的治療效果以及病程進展研究存在干擾,不利于對疾病預防和治療的進一步探索。此外,該模型有潛在的腦脊液瘺形成。

2.4 小鼠雙側頸總動脈狹窄法(BCAS)

最初針對VCI的研究都是以大鼠為實驗對象展開的,缺少小鼠的模型。由于C57BL/6品系小鼠的后交通動脈存在發(fā)育不良,因此有學者通過手術將0.18 mm的金屬微線圈套在小鼠雙側頸總動脈上,造成小鼠頸總動脈狹窄(bilateral CCA stenosis,BCAS),腦部血液灌注不足、腦組織缺血缺氧的,以此方法成功構建晚期皮質下缺血的血管性癡呆模型。

(1)具體構建方法:選取C57BL/6J小鼠在麻醉的前提下進行手術,采用0.18 mm的金屬微線圈套在小鼠雙側頸總動脈,對于兩支頸總動脈進行狹窄化處理。

(2)模型機制:機制同2-VO法,因雙側頸總動脈狹窄,腦組織處于慢性低灌注狀態(tài),從而產生慢性缺血缺氧性損害。

(3)評價指標:a:病理學變化:經檢測,約30 d后小鼠出現腦白質損傷,8個月后在腦白質嚴重的損傷的前提下,小鼠海馬也受到影響發(fā)生明顯的萎縮和凋亡,這是白質損傷后通過信號調節(jié)間接介導海馬損傷的結果[54]。同時研究發(fā)現動物的血腦屏障通透性增加。b:認知行為學:實驗小鼠表現出空間工作記憶障礙以及運動功能受損(皮質下血管性癡呆的關鍵特征之一)。

(4)注意事項:該手術很復雜,在手術過程中尤其要注意避免微線圈套入動脈過程中損傷動脈。

(5)優(yōu)點:動物在術后出現感覺/運動缺陷(即皮質下血管性癡呆的典型特征之一),動物出現的海馬病變與人類患者這有相似之處,研究發(fā)現實驗動物不涉及視神經損傷。

(6)缺點:在術后第3個月動物才開始出現感覺/運動缺陷(即皮質下血管性癡呆的典型特征之一)。此外,術后30 d里BCAS小鼠模型并未出現皮質下VCI的其他的如認知障礙和記憶力減退的表型。該手術花費較高,且手術難度高。

2.5 不對稱雙側頸動脈狹窄法(ACAS)

ACAS模型較成功的復制了伴有梗塞和運動功能障礙的皮質下低灌注型VCI。

(1)構建方法:不對稱頸動脈手術(asymmetric CCA surgery,ACAS),選取C57BL/6小鼠在麻醉的前提下進行手術,用金屬微線圈套在C57BL/6J小鼠的一側頸總動脈,另一側頸總動脈采用Ameroid環(huán)[55]進行結扎,由此構建具有運動功能障礙和腦白質梗死損傷模型。

(2)模型機制:機制同2-VO法,因一側頸總動脈狹窄,一側側頸總動脈漸進性閉塞,腦組織處于慢性漸進性血液低灌注狀態(tài),從而產生慢性缺血缺氧性損害傷

(3)評價指標:a:病理學變化:該模型動物CBF下降趨勢較平緩,在術后第14天和第32天可觀察到多個白質梗死灶,皮質下的胼砥體、內囊、海馬傘和尾狀核都存在梗死相關病灶。b:認知行為學:動物表現出明顯的認知記憶障礙、執(zhí)行功能障礙、和運動功能障礙[56]。

(4)注意事項:該手術需要兩種技術較為復雜,在手術過程中尤其要注意避免微線圈套入動脈過程中損傷動脈。

(5)優(yōu)點:采用Ameroid環(huán)進行手術實現了對于該側頸總動脈進行逐漸進行性的狹窄化處理,更加符合VCI的疾病進展。

(6)缺點:ACAS小鼠不會發(fā)生微血管病理學變化,這與大多數VCI人類的發(fā)病機制存在差異[57]。術后,微線圈會對動脈血管內皮產生不利影響[58-59]。該手術難度較高,且手術成本花費是BCAS法的兩倍以上。

3 以上不同手術方案的對比

繼大鼠4-VO法的提出與廣泛應用,針對嚙齒類動物VCI模型構建方法的改進包括從手術方法(如:同時結扎4支供應腦部的主要血管,到分批次結扎椎動脈和頸總動脈等)到實驗對象(從大鼠到小鼠)的嘗試?，F對以上幾種模型構建方法進行橫向比較。

3.1 2-VO法、4-VO法、mCCAO法對比

與4-VO法比,2-VO法在一定意義上降低了由于同時閉塞四支主要腦部供血的血管而導致的因腦組織急性缺血缺氧造成的高死亡率。此外,2-VO的手術操作更簡單。

與2-VO相比,4-VO可根據研究目的控制其他變量,間接控制動物腦損傷的程度,因此該方法的應用范圍更加的廣泛。且4-VO術后的動物不存在眼睛的不完全缺血導致視網膜損傷影響動物的視覺功能。

與2-VO和4-VO相比,mCCAO法可使狹窄一側動脈自發(fā)閉塞,血管病理變化更接近腦血管疾病的發(fā)生發(fā)展機制。然而在術后第3周到第4周動物腦血流量開始逐漸恢復,因缺血導致的腦白質損傷(WM)損傷逆轉并且出現緩解。此外,mCCAO法大鼠僅存在空間學習障礙,該特點對血管性癡呆的治療效果以及病程進展研究存在缺陷。

3.2 大鼠模型與小鼠模型對比

小鼠模型的構建使得對VCI的研究不再僅局限于以往的大鼠研究,但因小鼠的組織器官更小,在進行手術時操作難度高于大鼠。小鼠手術方案(ACAS,BCAS)實現了頸總動脈血管逐漸閉塞,這對于臨床上的心腦血管疾病的研究都具有重要的意義。此外,目前大部分轉基因動物為不同品系小鼠,如果研究目的涉及特定的基因功能,需要應用轉基因小鼠來進行建模。

大鼠的優(yōu)勢在于術后所出現的認知功能障礙相對小鼠更加明顯,BCAS小鼠模型30內并不出現皮質下VCI的如認知障礙等表型,ACAS小鼠不出現微血管病理變化。

3.3 BCAS法與ACAS法對比

傳統VCI手術方案以大鼠為實驗對象,ACAS和BCAS的手術方案將實驗對象改為小鼠,使在該疾病的模式動物研究中有更多選擇,此外,這樣創(chuàng)新性的嘗試也有利于發(fā)現新的腦缺血缺氧后的病理損傷因素以及認知功能障礙的影響因素。兩種手術方案的操作難度相似,ACAS手術方案以一側的Ameroid環(huán)代替BCAS手術方案中的金屬微線圈,二者都成功實現了頸總動脈血管逐漸閉塞的效果,可開展小鼠血管性癡呆的相關機制研究。BCAS模型的成功建立了晚期的皮質下缺血性血管性癡呆,但是無出現皮質下VCI如認知障礙和記憶力減退等表型。ACAS動物表現出明顯認知記憶障礙、執(zhí)行功能障礙和運動功能障礙,但ACAS小鼠無微血管病變,這與大多數人類VCI發(fā)病機制存在差異。

4 結合研究目標選擇最優(yōu)手術方案

本文歸納總結以上幾種手術方案的特點(表1)及優(yōu)缺點(表2)如下:

表1 常見血管性認知障礙動物模型對比Table 1 Comparison of common animal models of vascular cognitive impairment

表2 常見血管性認知障礙動物模型優(yōu)缺點比較Table 2 Summary of advantages and disadvantages of common animal models of vascular cognitive impairment

4.1 4-VO法及其改良模型

4-VO以及第一種改良4-VO模型是通過4血管閉塞(雙側椎動脈以及雙側頸總動脈)而后再灌注血液成功建模。一系列氧化應激反應是缺血再灌注損傷的重要病理生理學機制之一[60],有研究表明在4-VO術后大鼠出現如肝功能異常、糖尿病等代謝性疾病[61-62],因此在研究VCI與缺血再灌注損傷相關的機制以及VCI與糖尿病相關的研究可以優(yōu)先考慮4-VO法。三種4-VO法對應的腦損傷部位存在一定差異,4-VO法腦損傷包含了新皮質以及紋狀體,第1種改良版的4-VO法腦損傷包含了白質和丘腦的損傷,第2種改良版4-VO法損傷包含了皮質,故在此提示研究者在進行VCI的機制研究以及藥物治療研究過程中針對損傷部位的不同而對應優(yōu)選方案。

4.2 2-VO法及其改良模型

2-VO法及其改良模型的機制為腦部缺血性壞死,2-VO術后動物還存在灰質損傷,這也是2-VO手術相對改良版2-VO存在的優(yōu)勢。所示改良版2-VO手術的優(yōu)點是明顯降低術后動物的死亡率。以上提示,對于單純性缺血性腦損傷(無缺血再灌注)可以優(yōu)先考慮2-VO手術方案進行建模,若相關研究涉及灰質損傷則優(yōu)選2-VO法,若研究僅涉及海馬和白質,出于術后存活率的考慮,則優(yōu)選改良版2-VO法進行手術建模。

4.3 mCCAO法

mCCAO的發(fā)病機制為腦部缺血性壞死,腦損傷部位包含海馬和白質損傷,該手術方案的優(yōu)勢在于可以對于腦缺血的程度進行一定意義上的控制,然而在4~8周后動物的白質損傷存在一定程度的自發(fā)逆轉,故提示研究者選擇該方案時需考慮以上因素。

4.4 BCAS以及SCAS

C57BL/6品系小鼠的后交通動脈發(fā)育不良,這與大鼠的解剖結構存在明顯差異,這也提示構建小鼠VCI模型對于該疾病研究具有重要意義。BCAS和ACAS小鼠模型的發(fā)病機制為腦部缺血性壞死,BCAS模型術后小鼠出現感覺/運動缺陷(即皮質下血管性癡呆的典型特征之一),ACAS滿足頸總動脈進行逐漸進行性的狹窄化,更符合人類VCI的發(fā)病過程。由此提示廣大研究者,尤其是對VCI的疾病的治療以及病程病理研究感興趣的學者,在經費充足的前提下可優(yōu)先選擇ACAS和BCAS方案。

5 總結

嚙齒類動物的腦白質較少,這與人類大腦的結構表現出的明顯的差異性,該特點限制了動物模型在探索人類VCI疾病機制的應用。VCI病因復雜,迄今還未有能夠完全復制人類VCI所有特征的動物模型出現。然而在此綜述的8種模型對于研究VCI疾病的發(fā)生發(fā)展以及藥物治療及預防都具有一定的積極意義,是現今應用較為廣泛的VCI動物模型。以上動物模型針對模型構建方法不同,實驗動物發(fā)生的病理損傷也存在差異,研究人員需根據研究目和需求謹慎選擇造模方法和手術方案,并在手術過程中注意避免感染、動物麻醉過度等現象,此外,動物倫理相關事項也需注意,在實驗觀察終點對需實驗動物進行安樂死。