血管性認(rèn)知障礙和卒中后認(rèn)知障礙動(dòng)物模型初步評(píng)價(jià)

牛雨晴秦合偉姬令山李偉峰郭 寧宋雪梅

(1.河南中醫(yī)藥大學(xué),鄭州 450046;2.河南省中醫(yī)院,鄭州 450002)

血管性認(rèn)知障礙(vascular cognitive impairment,VCI)是由腦血管病或血管危險(xiǎn)因素導(dǎo)致或促成認(rèn)知衰退的疾病,認(rèn)知功能損害從輕度認(rèn)知障礙到癡呆不等,包括輕度和重度血管性認(rèn)知障礙[1]。 VCI被認(rèn)為是繼阿爾茲海默癥之后第2 大常見(jiàn)的癡呆類(lèi)型,具有慢性進(jìn)行性認(rèn)知損害的特點(diǎn),患者的認(rèn)知損害主要涉及學(xué)習(xí)記憶能力、語(yǔ)言能力和行為功能障礙等幾個(gè)方面。 腦卒中后認(rèn)知障礙(post-stroke cognitive impairment,PSCI)是指卒中事件發(fā)生后6個(gè)月以?xún)?nèi)開(kāi)始和(或)延遲出現(xiàn)的認(rèn)知衰退、認(rèn)知障礙持續(xù)存在3 個(gè)月以上[2],患者額葉功能、執(zhí)行功能、視空間和注意轉(zhuǎn)移能力障礙是最常見(jiàn)的受損域[3]。 根據(jù)認(rèn)知障礙受損的程度,可分為卒中后非癡呆(PSCIND)和卒中后癡呆(PSD)[4]。 VCI 包括一切與血管損傷及其相關(guān)因素引起的認(rèn)知障礙,PSCI 重點(diǎn)關(guān)注的是缺血性或出血性卒中事件發(fā)生后6 個(gè)月之內(nèi)出現(xiàn)的認(rèn)知障礙。 PSCI 是VCI 的一個(gè)亞型,且PSCI 引起的認(rèn)知功能的損害具有不可逆的特點(diǎn)[5]。 腦血管病已成為我國(guó)首位致殘性疾病[6],腦卒中占腦血管病的大部分,國(guó)內(nèi)部分社區(qū)調(diào)查研究顯示PSCI 的患病率為30.00%~80.97%不等[7-9]。 因此,如果能夠在卒中后早期有效干預(yù),將可能大大降低認(rèn)知障礙的發(fā)生。

隨著對(duì)VCI 的深入研究,PSCI 日益受到學(xué)者重視,卒中后認(rèn)知障礙的篩查評(píng)估、規(guī)范用藥及綜合管理,國(guó)內(nèi)專(zhuān)家已達(dá)成共識(shí)[1]。 為了進(jìn)行PSCI 發(fā)病機(jī)制研究以及藥物篩選和研發(fā),成功建立具有PSCI 特征的動(dòng)物模型非常必要。 但目前建立的認(rèn)知障礙模型以VCI 居多,如何在此基礎(chǔ)上建立凸顯PSCI 特征的模型還存在一定的困難。 故本綜述從VCI 的發(fā)病機(jī)制和臨床分型入手,通過(guò)介紹常用VCI 和PSCI 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的研究進(jìn)展,從模型建立的角度對(duì)其進(jìn)行總結(jié)和初步評(píng)價(jià),為開(kāi)展PSCI 的研究提供參考。

1 VCI 和PSCI 特征

關(guān)于VCI 的發(fā)病機(jī)制目前仍不明確,大多認(rèn)為與膽堿能系統(tǒng)受損、腦白質(zhì)高信號(hào)、氧化應(yīng)激、血管炎癥反應(yīng)、腦血流量下降、腦灌注不足、神經(jīng)病變以及退行性改變、神經(jīng)細(xì)胞凋亡、血管內(nèi)皮功能障礙和損傷、β-淀粉樣蛋白沉積增加、神經(jīng)遞質(zhì)和受體的異常、神經(jīng)毒性作用、血腦屏障的通透性改變等有關(guān)[10-12]。 目前氧化應(yīng)激、神經(jīng)炎癥與認(rèn)知障礙的關(guān)系研究較多[13]。 VCI 可由缺血性和出血性腦血管病變引起,其常見(jiàn)的血管病變多與深部腦白質(zhì)核團(tuán)血液供應(yīng)的小血管缺血有關(guān);腦白質(zhì)的高信號(hào)、基底節(jié)區(qū)的梗塞、高血壓、糖尿病也常會(huì)導(dǎo)致或加速VCI[14]。 PSCI 的發(fā)生多與皮質(zhì)和皮質(zhì)下大血管的梗死、微出血以及小血管的梗死有關(guān)[15],還與高血壓、房顫以及動(dòng)脈粥樣硬化等血管危險(xiǎn)因素密切相關(guān)。 PSCI 多表現(xiàn)在前額葉皮層下、角回、顳葉內(nèi)側(cè)部分的損害,而VCI 患者可發(fā)現(xiàn)海馬、丘腦、基底節(jié)等部位的病變[16-17]。 卒中等血管相關(guān)因素影響腦血管的血液供應(yīng)常會(huì)導(dǎo)致VCI,而腦血流量的減少或持續(xù)加重會(huì)進(jìn)一步引發(fā)PSCI。

PSCI 作為VCI 的一個(gè)亞型,兩者的病因相似,但又不完全相同。 根據(jù)發(fā)病原因,VCI 可分為以下幾種類(lèi)型:血管危險(xiǎn)因素相關(guān)性、缺血性(大血管性、小血管性和低灌注性)、出血性(腦實(shí)質(zhì)出血、蛛網(wǎng)膜下腔出血以及硬膜下血腫等)、其他腦血管病性、腦血管病合并AD(腦血管病伴AD 和AD 伴腦血管病)等[18]。 結(jié)合PSCI 的臨床分型和特征[1],VCI 分型中缺血性認(rèn)知障礙中的大血管性、小血管性和出血性VCI 符合卒中事件的定義。 結(jié)合PSCI的診斷、篩查原則以及病理表現(xiàn)[1,3],PSCI 動(dòng)物模型的理想特征應(yīng)為有明確腦卒中(腦出血、腦缺血和腦梗死)事件、與認(rèn)知密切相關(guān)的功能區(qū)損傷、認(rèn)知障礙明顯、認(rèn)知障礙的出現(xiàn)和腦卒中事件有明確的因果和時(shí)間關(guān)系等,至少出現(xiàn)以上兩種特征,即可認(rèn)為是合理的PSCI 模型。 這與張勇等[3]認(rèn)為研究PSCI 主要的特征化受損認(rèn)知域有助于定義和發(fā)現(xiàn)該病的病理學(xué)性質(zhì)的觀(guān)點(diǎn)一致。 綜上所述,VCI 和PSCI 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型之間的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括模型動(dòng)物認(rèn)知障礙發(fā)生的原因、認(rèn)知障礙損害發(fā)生的時(shí)間和主要的特征化認(rèn)知受損域。

2 動(dòng)物模型及造模方法

VCI 和PSCI 的動(dòng)物模型大致分為兩類(lèi):一是遺傳模型,即通過(guò)改變動(dòng)物基因獲得的動(dòng)物模型,常用的有轉(zhuǎn)基因、腦淀粉樣改變動(dòng)物模型等;二是手術(shù)模型,通過(guò)人為的介入物理、化學(xué)等致病因素,使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物呈現(xiàn)部分或全部疾病特征,如腦缺血、腦血栓、腦出血和其他模型等,本文主要討論后者。

2.1 常用VCI 動(dòng)物模型

VCI 的主要腦血管病理學(xué)是缺血導(dǎo)致的梗塞和白質(zhì)高信號(hào)[19],認(rèn)知損害主要涉及學(xué)習(xí)記憶能力、語(yǔ)言能力和行為功能障礙,目前大多基于腦缺血開(kāi)發(fā)VCI 動(dòng)物模型,嚙齒動(dòng)物是VCI 動(dòng)物模型中最常見(jiàn)的動(dòng)物類(lèi)型。

2.1.1 腦缺血或缺血再灌注模型

(1)瞬間全腦缺血模型

全腦瞬間缺血可產(chǎn)生持續(xù)性腦組織損傷和認(rèn)知障礙[20],目前常用的VCI 全腦缺血模型主要有四血管阻塞法(4-VO)和二血管阻塞法(2-VO),造模動(dòng)物主要是大鼠。 4-VO 自1979 創(chuàng)立以來(lái),雖經(jīng)過(guò)不斷改良,但基本原理還是永久或短暫阻斷兩側(cè)頸總動(dòng)脈和椎動(dòng)脈,通常阻斷5~20 min,?？蓪?dǎo)致腦組織發(fā)生不可逆性損傷,海馬錐體細(xì)胞CA1 區(qū)的神經(jīng)元急性壞死或死亡,導(dǎo)致學(xué)習(xí)和記憶障礙[21]。

2-VO 是通過(guò)阻斷雙側(cè)的頸總動(dòng)脈達(dá)到短暫腦缺血。 造模動(dòng)物主要有沙鼠、大鼠和C57BL/6 變異小鼠動(dòng)物類(lèi)型[22]。 由于沙鼠和C57BL/6 變異小鼠大腦動(dòng)脈環(huán)的后交通動(dòng)脈缺乏或非常纖細(xì),頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)和椎-基底動(dòng)脈系統(tǒng)之間沒(méi)有血液貫通。 因此,結(jié)扎雙側(cè)頸總動(dòng)脈可造成全腦缺血。 通常持續(xù)時(shí)間是5~15 min,與5 min 相比,15 min 的腦缺血,可見(jiàn)星形細(xì)胞和微膠質(zhì)細(xì)胞在海馬區(qū)明顯增殖和肥大。 與4-VO 相比,2-VO 病變主要在海馬體,特別是CA1 區(qū)神經(jīng)元的損失[23]。

(2)慢性腦缺血模型

雙側(cè)頸總動(dòng)脈阻塞(BACO),是通過(guò)結(jié)扎雙側(cè)頸總動(dòng)脈造成大鼠慢性全腦缺血,是制作慢性腦缺血模型的經(jīng)典方法。 造模動(dòng)物主要是大鼠。 該方法夾閉大鼠頸總動(dòng)脈后,大鼠腦部仍有椎動(dòng)脈系統(tǒng)供血,因此不同于2-VO,又沒(méi)有4-VO 嚴(yán)重。 術(shù)后模型動(dòng)物的腦血流量會(huì)明顯減少,術(shù)后14 d 出現(xiàn)白質(zhì)脫髓鞘病變,術(shù)后四周進(jìn)行水迷宮實(shí)驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)空間學(xué)習(xí)能力受損,術(shù)后3 個(gè)月腦血流量幾乎恢復(fù)到原來(lái)的水平,但是認(rèn)知功能仍嚴(yán)重受損[24]。 Mansour等[25]通過(guò)針結(jié)技術(shù)誘導(dǎo)雙側(cè)頸總動(dòng)脈狹窄生成改良BACO 模型,降低了動(dòng)物死亡率和模型制作難度。Vidyanti 等[26]通過(guò)先永久結(jié)扎大鼠右側(cè)頸總動(dòng)脈,1 周后再短暫結(jié)扎左側(cè)頸總動(dòng)脈30 min,形成改良BACO 慢性腦缺血模型,降低了動(dòng)物死亡率。

雙側(cè)頸總動(dòng)脈狹窄(BACS),是通過(guò)在兩條頸總動(dòng)脈周?chē)胖貌糠蛛[匿的微線(xiàn)圈引起的慢性低灌注小鼠模型,線(xiàn)圈的直徑會(huì)影響閉塞的嚴(yán)重程度。 造模動(dòng)物通常是小鼠。 0.18 mm 線(xiàn)圈是最常用的,因?yàn)榕c0.18 mm 線(xiàn)圈(15%)相比,0.16 mm 線(xiàn)圈的死亡率很高(75%),0.18 mm 線(xiàn)圈在2 h 后導(dǎo)致腦血流量減少60%~70%[27]。 腦血流量的減少會(huì)增加血腦屏障的通透性,BACS 可誘發(fā)腦白質(zhì)的病變和行為障礙,在造模后的5~6 個(gè)月,進(jìn)行水迷宮測(cè)試,可觀(guān)察到模型鼠出現(xiàn)記憶受損[28]。

非對(duì)稱(chēng)頸總動(dòng)脈阻塞模型(ACAS),是通過(guò)在C57BL/6 小鼠左右頸總動(dòng)脈植入不同的設(shè)備生成。造模動(dòng)物通常是小鼠。 通過(guò)在右側(cè)頸總動(dòng)脈處放置縮窄器,在左側(cè)頸總動(dòng)脈處放置微線(xiàn)圈導(dǎo)致大約50%的動(dòng)脈狹窄。 該模型導(dǎo)致的腦血流量的減少較BACS 溫和,Y-迷宮測(cè)試顯示ACAS 14 d 之后小鼠出現(xiàn)空間記憶受損。 研究表明,ACAS 后該動(dòng)物表現(xiàn)出肌肉無(wú)力和步態(tài)異常等運(yùn)動(dòng)障礙,協(xié)調(diào)和平衡功能受損[24]。

大腦中動(dòng)脈閉塞模型(MCAO),該模型是通過(guò)單側(cè)絲線(xiàn)阻塞大腦中動(dòng)脈制備的局灶性腦缺血模型。 造模動(dòng)物大小鼠均有。 多采用線(xiàn)栓法、燈絲法、開(kāi)顱手術(shù)法閉塞大腦中動(dòng)脈來(lái)制備模型,此模型可用于制作永久腦缺血或缺血再灌注模型,是目前最常用的腦缺血卒中模型之一。 絲線(xiàn)阻塞大腦中動(dòng)脈對(duì)大小鼠產(chǎn)生明確定位的腦缺血損傷,受損的區(qū)域主要是包括皮層、海馬和紋狀體[27]。 Delattre等[27]通過(guò)水迷宮測(cè)試發(fā)現(xiàn),在腦缺血6 個(gè)月后MCAO 大鼠出現(xiàn)學(xué)習(xí)和空間記憶損傷,CA1、CA3 區(qū)域的海馬體顯著變形和皮質(zhì)變薄。

2.1.2 腦栓塞模型

(1)光化學(xué)誘導(dǎo)腦栓塞模型

該方法是通過(guò)在動(dòng)物體靜脈系統(tǒng)(大鼠)或腹腔(小鼠)內(nèi)注射光化學(xué)敏感染料(孟加拉玫瑰紅或紅斑狼瘡B),然后通過(guò)特定(通常是480~560 nm)的熒光或激光照射腦部區(qū)域,誘發(fā)大腦內(nèi)產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng),釋放氧自由基,導(dǎo)致皮質(zhì)血管內(nèi)皮受損,啟動(dòng)凝血機(jī)制使得血小板聚集,引起皮質(zhì)的缺血以及腦細(xì)胞的死亡,形成缺血區(qū)域的局限性腦梗死模型[29-30]。 造模動(dòng)物大小鼠均有。 在組織學(xué)水平,大腦皮層在栓塞后的4 h 可觀(guān)察到神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞的退化。 光照射后1~4 h 可觀(guān)察到細(xì)胞毒性、血管和細(xì)胞水腫等[31]。

(2)內(nèi)皮素模型

內(nèi)皮素-1 是一種由內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的強(qiáng)效血管收縮劑肽,通常采用血管注射或在大腦表面立體定向注射來(lái)制備,與血管功能障礙和心血管疾病相關(guān)[32]。 造模動(dòng)物通常為小鼠。 Dojo Soeandy 等[33]通過(guò)在小鼠體內(nèi)注射內(nèi)皮素-1 制備高度可重復(fù)性腦梗塞模型。 在細(xì)胞內(nèi)注射內(nèi)皮素-1 可導(dǎo)致CD1和C57BL/6 小鼠缺血引起細(xì)胞死亡,內(nèi)皮素-1 引起的缺氧損傷反應(yīng)影響早期神經(jīng)元調(diào)節(jié),在損傷反應(yīng)后期階段,粒細(xì)胞和微膠質(zhì)介導(dǎo)效應(yīng)可能突出上升。 此外經(jīng)內(nèi)皮素-1 介導(dǎo)后經(jīng)化學(xué)染色和免疫組化可觀(guān)察到皮質(zhì)組織缺氧和皮質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞死亡。

(3)微栓子模型

微栓子模型通常在頸內(nèi)動(dòng)脈和頸外動(dòng)脈處采用微栓子、自體血栓、復(fù)合血栓等栓狀材料進(jìn)行建模。 造模動(dòng)物通常為大鼠。 微栓子模型是通過(guò)抽取自體新鮮動(dòng)脈血0.5 mL,注入50 cm 長(zhǎng)的PE50管內(nèi),室溫放置2 h,4℃冰箱放置22 h,剪取其中5 cm一段,吸入PE50 管內(nèi)。 套管兩端各連接1 個(gè)充有生理鹽水的注射器,使生理鹽水反復(fù)通過(guò)套管,制成一個(gè)含纖維蛋白的單個(gè)栓子[34]。 自體血栓是在導(dǎo)管內(nèi)注入2 mL 全血,立即加入125 單位凝血酶形成血栓,40 min 后切成0.2 mm×0.5 mm 大小,用生理鹽水制成1 mL 血栓混合液。 復(fù)合血栓采用二磷酸腺苷、凝血酶和腎上腺素制備大鼠多發(fā)性腦血栓模型[34]。 微栓子模型、自體血栓模型經(jīng)形態(tài)學(xué)觀(guān)察可發(fā)現(xiàn)大鼠出現(xiàn)典型行為障礙,經(jīng)TTC 染色可見(jiàn)明顯的梗死灶,光鏡下均可見(jiàn)以纖維蛋白、血小板為主的血栓。 復(fù)合血栓模型經(jīng)伊文思藍(lán)血腦屏障通透性檢測(cè),可見(jiàn)模型組雙側(cè)大腦伊文思藍(lán)含量、腦重量增加,血栓形成側(cè)大腦可見(jiàn)毛細(xì)血管擴(kuò)張、細(xì)胞間質(zhì)水腫及腦細(xì)胞散在的衛(wèi)星現(xiàn)象[34]。

(4)三氯化鐵誘發(fā)腦血栓模型

該方法采用三氯化鐵(FeCl3)損傷大腦中動(dòng)脈管壁,引起動(dòng)脈血栓形成,繼而造成局部腦梗死及動(dòng)物行為障礙。 造模動(dòng)物通常為大鼠。 FeCl3可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮和膠原纖維的損傷、血小板凝集和血栓形成,產(chǎn)生活性氧化物和血管炎性反應(yīng)[35-36]。 TTC染色顯示模型動(dòng)物,梗死區(qū)域呈白色,腦梗死面積明顯增大。 行為障礙評(píng)分進(jìn)行評(píng)估可發(fā)現(xiàn)模型動(dòng)物在麻醉清醒后即出現(xiàn)偏癱樣癥狀,大鼠在血栓形成4、8 及24 h 后行為障礙維持在高峰階段[34]。

2.1.3 腦出血模型

(1)自體血注射大鼠腦出血模型

該模型是以非肝素化自體血注入大鼠腦內(nèi)特定部位形成血腫,出現(xiàn)腦水腫和顱內(nèi)壓升高,血腫壓迫腦組織引起周?chē)X組織缺血和血流改變,并形成局部氧自由基損傷等病理改變。 造模動(dòng)物通常為大鼠。 自體血注入腦內(nèi)的方式主要有開(kāi)顱直視下腦內(nèi)注血、按解剖定位鉆孔注血和腦立體定位注血3 種方法[34],注射的部位多為尾狀核。 自體血來(lái)源有股動(dòng)脈、頸動(dòng)脈、心臟穿刺以及為動(dòng)脈穿刺,應(yīng)用較多的是尾動(dòng)脈穿刺。 注血次數(shù)有1、2 和3 次之分[37-38]。 采用立體定位法在大鼠尾狀核注射自身尾動(dòng)脈血來(lái)造模是較為理想的造模方法。 注射自體血后,注血對(duì)側(cè)肢體可有不同程度的癱瘓。 光鏡下可觀(guān)察到注血側(cè)出血區(qū)有明顯的血凝塊形成,周?chē)[區(qū)組織結(jié)構(gòu)破壞,神經(jīng)元數(shù)目明顯減少,排列紊亂,基質(zhì)明顯水腫,可見(jiàn)較多的中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)和小膠質(zhì)細(xì)胞的增生肥大。

(2)膠原酶和肝素注射腦出血模型

采用Ⅶ型膠原酶和肝素生理鹽水溶液注入大鼠腦尾狀核誘發(fā)腦出血模型,其造模原理是利用膠原酶能分解細(xì)胞間質(zhì)和血管基膜的膠原蛋白,引起局部滲血,肝素使得滲出的血液不凝固,增大血腫體積。 造模動(dòng)物多為大鼠。 該模型在腦內(nèi)單獨(dú)注射膠原酶的基礎(chǔ)上加上肝素生理鹽水,縮短了血腫形成的時(shí)長(zhǎng),接近臨床急性腦出血情況。 經(jīng)神經(jīng)功能評(píng)分,經(jīng)該方法造模的大鼠在腦血腫形成后會(huì)出現(xiàn)明顯的神經(jīng)功能障礙。

(3)自發(fā)性高血壓腦出血模型

自發(fā)性高血壓大鼠腦出血模型是目前應(yīng)用較多的模型,包括改變遺傳基因開(kāi)發(fā)的自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)和易卒中型高血壓大鼠(SHRSP)模型。此種動(dòng)物模型也可在已有高血壓基因大鼠的基礎(chǔ)上進(jìn)行近交繁殖、或者是喂養(yǎng)高鹽飲食,使模型動(dòng)物血壓升高。 在SHRSP 大鼠MRI 中可觀(guān)察到白質(zhì)的漸進(jìn)性損傷[22]。 Mustapha 等[39]研究發(fā)現(xiàn)SHRSP大鼠小腦體積的減少可能導(dǎo)致執(zhí)行功能缺陷,如空間工作記憶和注意力,以及運(yùn)動(dòng)功能障礙。

2.1.4 其他模型

根據(jù)血管性認(rèn)知障礙的相關(guān)危險(xiǎn)因素和從基因?qū)用骈_(kāi)發(fā)出一些新模型,如腦淀粉樣血管病(CAA)模型[40]、常染色體顯性腦病伴皮下梗死和腦白質(zhì)病(CADASIL)模型[41]、二型糖尿病模型[42]、腦小血管疾病模型(CSVD)[43]。 將中醫(yī)的證候特征和西醫(yī)的疾病診斷結(jié)合起來(lái)開(kāi)發(fā)的病癥結(jié)合動(dòng)物模型(如氣虛血瘀型[44]),這些新的模型為研究血管性認(rèn)知障礙提供了更多可能。

2.2 常用PSCI 動(dòng)物模型

PSCI 病理基礎(chǔ)主要與大腦前額葉皮層損傷有關(guān),認(rèn)知障礙出現(xiàn)的時(shí)間是卒中事件發(fā)生后的6 個(gè)月內(nèi),持續(xù)存在3 個(gè)月以上;執(zhí)行功能、視空間和注意轉(zhuǎn)移能力障礙是最常見(jiàn)的認(rèn)知功能受損域。

在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究方面,VCI 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型有多種類(lèi)型,且動(dòng)物造模方法較為成熟,目前根據(jù)VCI特征已開(kāi)發(fā)出一些新的模型[40-44]。 PSCI 的動(dòng)物模型相對(duì)較少,大多還是應(yīng)用VCI 造模方法來(lái)復(fù)制模型。 但根據(jù)PSCI 的定義及主要的損傷認(rèn)知域,可知PSCI 動(dòng)物模型的腦部造模區(qū)域及評(píng)估方式都應(yīng)該區(qū)別于VCI。 VCI 模型中的光化學(xué)誘導(dǎo)栓塞模型和內(nèi)皮素模型有報(bào)道用于PSCI 模型的制備,但與VCI不同的是,這些模型的受損域是前額葉皮層。 PSCI最明顯的障礙是執(zhí)行功能,大腦前動(dòng)脈的損傷會(huì)影響執(zhí)行功能、計(jì)劃能力和認(rèn)知靈活性。 因此,PSCI動(dòng)物模型造模的受損域應(yīng)在前額葉皮層或大腦前動(dòng)脈而非大腦中動(dòng)脈,且在損傷后的卒中后6 個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)明顯的認(rèn)知障礙,這樣才更符合PSCI 的特征。 Sadigh-Eteghad 等[45]通過(guò)在雄性BALB/c 小鼠體內(nèi)注射孟加拉玫瑰紅(150 μg/g)光敏燃料,利用激光在小鼠雙側(cè)前額葉皮層區(qū)域照射15 min 誘導(dǎo)形成PSCI 模型。 Livingston-Thomas 等[46]通過(guò)在雄性SD 大鼠腦內(nèi)雙側(cè)前額葉皮層立體定位注射內(nèi)皮素-1 誘導(dǎo)局灶性腦缺血模型,認(rèn)知功能在造模后的1~4 個(gè)月采用若干物體識(shí)別測(cè)試、注意力轉(zhuǎn)移、明暗盒、自發(fā)交替、巴恩斯迷宮等進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果顯示,該模型導(dǎo)致的前額葉皮層受損使得動(dòng)物的物體識(shí)別能力、行為靈活性方面發(fā)生顯著變化,而這種變化與人類(lèi)中風(fēng)后的認(rèn)知障礙極為相似,因此可能有助于研究新的干預(yù)措施以減輕卒中后認(rèn)知障礙。

3 模型評(píng)價(jià)

通過(guò)模型總結(jié)發(fā)現(xiàn):以上幾種動(dòng)物模型均可引起認(rèn)知功能的障礙,但不同的動(dòng)物模型呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。 瞬間全腦缺血模型可導(dǎo)致大腦嚴(yán)重缺血并具有良好的可重復(fù)性,但此類(lèi)模型在損傷腦組織的同時(shí)也會(huì)影響其他器官,對(duì)認(rèn)知障礙的評(píng)定會(huì)出現(xiàn)偏差。 MCAO 是最常用的腦缺血模型,該模型與人類(lèi)缺血性腦卒中最為相似。 但該模型的缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致大鼠自發(fā)體溫過(guò)高,這在人類(lèi)身上是罕見(jiàn)的[47]。 BACO 是應(yīng)用最廣泛的慢性腦灌注不足大鼠模型之一,該模型可表現(xiàn)出認(rèn)知障礙和膽堿能損害,類(lèi)似于人類(lèi)腦灌注不足引起的腦白質(zhì)的損傷。但該模型會(huì)對(duì)視神經(jīng)造成損傷,影響認(rèn)知功能的評(píng)估。 BCAS 不涉及視神經(jīng)的損傷,且該模型的死亡率較低,易控制腦缺血的嚴(yán)重程度,具有良好的可重復(fù)性,可以很好的觀(guān)察腦白質(zhì)的病變和海馬萎縮和海馬神經(jīng)元的喪失,被認(rèn)為是研究VCI 的最佳動(dòng)物模型。 但該模型的缺點(diǎn)是要在造模后的6 個(gè)月以上才能獲得明顯的病理和行為特征[48],且在手術(shù)后會(huì)缺乏運(yùn)動(dòng)功能障礙和出現(xiàn)腦血流量的突然下降,模型評(píng)價(jià)周期較長(zhǎng)。 ACAS 可觀(guān)察到腦血流量的逐漸減少、白質(zhì)梗死、膠質(zhì)細(xì)胞的增生、運(yùn)動(dòng)障礙和海馬神經(jīng)元的損失,能夠較好的模仿人類(lèi)慢性腦灌注不足的神經(jīng)學(xué)臨床狀況。 但該模型的缺點(diǎn)是ACAS小鼠不發(fā)生微血管的病變,且手術(shù)難度較高,造模所用器材較昂貴。 光化學(xué)模型可利用立體定位在特定的大腦區(qū)域進(jìn)行光化學(xué)栓塞,具有高重復(fù)性、死亡率、梗死區(qū)域大小確定等優(yōu)點(diǎn)[49]。 但該模型的缺點(diǎn)是光化學(xué)栓塞誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性和血管性水腫同時(shí)發(fā)生,且血腦屏障迅速破裂,這與急性腦卒中出現(xiàn)的細(xì)胞毒性水腫顯著不同。 另外,該模型缺血區(qū)域缺乏半暗帶,模型的轉(zhuǎn)化效果較差。 內(nèi)皮素模型缺血的區(qū)域較明確,內(nèi)皮素的濃度會(huì)影響缺血的嚴(yán)重程度、持續(xù)時(shí)間以及由此產(chǎn)生的梗死灶的大小。 但該模型的缺點(diǎn)是應(yīng)用內(nèi)皮素后,缺血發(fā)展緩慢,僅伴隨輕微的水腫。 因此,該模型不能準(zhǔn)確的模擬人類(lèi)腦卒中狀態(tài)。 微栓子模型可用于rt-PA 自發(fā)性和醫(yī)源性溶栓的研究,其病理生理學(xué)與人類(lèi)栓塞性腦卒中較為一致,但也存在栓子的大小不可控、麻醉時(shí)間較長(zhǎng)、死亡率較高且有腦出血的風(fēng)險(xiǎn)的缺點(diǎn)[49-50]。 三氯化鐵誘導(dǎo)腦血栓模型,與臨床血栓形成的病理過(guò)程相似,血栓部位固定,是一種快速評(píng)價(jià)抗栓藥和溶栓藥療效的腦血栓模型。 但該模型不足之處是動(dòng)物的顴弓被去除后會(huì)影響動(dòng)物攝食,不利于長(zhǎng)期觀(guān)察。 自體血注射腦出血模型是應(yīng)用最多的腦出血?jiǎng)游锬Ｐ椭?主要用于觀(guān)察藥物對(duì)血腫的吸收、腦水腫、顱內(nèi)壓升高、局部腦缺血和神經(jīng)功能改善的效果。 但缺點(diǎn)為防止血液凝固使得整個(gè)采血和注血的過(guò)程要求在較短時(shí)間內(nèi)完成,這對(duì)操作人員的熟練度和技術(shù)要求較高。 另外,針道穿刺可能損傷腦實(shí)質(zhì),并伴有針孔反流現(xiàn)象。 膠原酶加肝素注射模型操作簡(jiǎn)單、血腫大小基本一致、重復(fù)性好、造模成功率高。 該模型克服了以往單獨(dú)注入膠原酶導(dǎo)致的以滲血為主、血腫形成時(shí)間長(zhǎng)、與人類(lèi)急性腦出血病理過(guò)程不一致等缺點(diǎn),但膠原酶的劑量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物過(guò)早死亡。 自發(fā)性高血壓腦出血模型是模擬高血壓導(dǎo)致大腦微小血管變化引起認(rèn)知衰退的動(dòng)物模型。 該模型可觀(guān)察到大腦白質(zhì)的漸進(jìn)性損傷,類(lèi)似于VCI 中的皮質(zhì)下缺血性腦血管病,大鼠腦體積的縮小可能導(dǎo)致執(zhí)行功能障礙,且認(rèn)知功能的變化仍需要更多的運(yùn)動(dòng)功能評(píng)測(cè)來(lái)證明。

VCI 和PSCI 的臨床診斷方法包括神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估、神經(jīng)生化標(biāo)志物、神經(jīng)影像技術(shù)、影像學(xué)檢查、實(shí)驗(yàn)室檢查、基因檢測(cè)和腦脊液檢查等,并分別制定了詳細(xì)的篩查評(píng)估、診斷標(biāo)準(zhǔn)和治療指南。 在基礎(chǔ)研究方面,PSCI 的動(dòng)物模型應(yīng)區(qū)別于VCI。VCI 動(dòng)物模型相對(duì)成熟,但是PSCI 動(dòng)物模型尚沒(méi)有詳細(xì)且明確的造模方法,大多還是依據(jù)VCI 動(dòng)物模型。 所以針對(duì)基礎(chǔ)研究的PSCI 階段,目前需要考慮兩個(gè)問(wèn)題,第1:PSCI 模型應(yīng)采用何種方法使得模型動(dòng)物前額葉皮層受損;第2:PSCI 模型采用何種評(píng)估方式來(lái)評(píng)價(jià)模型動(dòng)物是否出現(xiàn)執(zhí)行功能、注意轉(zhuǎn)移能力障礙。 明確的造模方法,清晰統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系對(duì)于建立PSCI 動(dòng)物模型必不可少。

4 小結(jié)

目前用于研究VCI 的動(dòng)物種類(lèi)和方法眾多,每個(gè)模型都有各自的造模方法和優(yōu)缺點(diǎn),研究者可從研究目的和模型特點(diǎn)出發(fā),進(jìn)行選擇匹配度較高的模型用于研究。 PSCI 的動(dòng)物模型的復(fù)制應(yīng)明確認(rèn)知障礙的受損域且盡可能地與人類(lèi)卒中后認(rèn)知障礙相似。 由于VCI、PSCI 疾病本身的復(fù)雜性,單一造模不能很好的復(fù)制人類(lèi)疾病,目前已開(kāi)發(fā)出一些復(fù)合模型,但尚缺乏對(duì)單一造模和復(fù)合造模效果的比較研究,由于VCI 和PSCI 的病因和發(fā)病機(jī)制涉及到多種途徑,且涉及的分子機(jī)制和致病因素復(fù)雜多樣,目前尚未開(kāi)發(fā)出能夠完美復(fù)制符合人類(lèi)VCI、PSCI 病理特征的動(dòng)物模型。 多數(shù)研究者認(rèn)為,采用復(fù)合方法造模能有望復(fù)制出更為接近VCI 或PSCI特征的模型動(dòng)物。 隨著基因編輯、基因檢測(cè)等技術(shù)的發(fā)展和不同評(píng)估指標(biāo)的聯(lián)合應(yīng)用,將為認(rèn)知障礙的藥物研究和分子治療靶點(diǎn)提出更深入的研究方向和更多可能。 結(jié)合中醫(yī)的證候理論和西醫(yī)的疾病診斷開(kāi)發(fā)的病癥結(jié)合的動(dòng)物模型,為挖掘和驗(yàn)證中醫(yī)藥療法治療認(rèn)知功能障礙開(kāi)拓了前景。