脑缺血动物模型动物选择研究

【摘要】  　　脑缺血动物模型在探讨脑缺血的病理生理变化、发病机制及其防治的研究中有重要意义。根据研究目的选择最合适的动物，建立最接近人类脑缺血的理想脑缺血模型对于研究脑缺血至关重要。笔者从实验动物的选择原则，动物的特点及在脑缺血模型制作过程中动物的影响因素进行概述。

【关键词】  脑缺血； 动物模型； 实验动物； 动物选择

　　缺血性脑血管病(icvd)约占全部脑血管病的80%［1］,具有发病率、致残率、病死率高的特点,已成为严重危害人类健康的疾病之一。因此模拟人类缺血性脑血管病发病过程，建立一种生理指标控制严格、操作简便、稳定可靠且重复性好、与人类脑缺血相似理想脑缺血动物模型对于研究脑缺血的病理生理变化、发病机制及防治措施至关重要。本文就制备脑缺血模型的常用动物进行一综述。

　　1  脑缺血动物模型的分类
   
　　根据是否全脑缺血分为全脑缺血模型和局灶缺血模型。
  
　　全脑缺血模型制备方法主要有：二支动脉阻断法；三血管闭塞法；四支动脉阻断法；心脏猝停法；结扎臂头主动脉总干等。此外沙土鼠缺乏后交通动脉及基底动脉环(willis环)，两侧大脑供血相对独立，通过夹闭双侧颈总动脉即可造成效果明显的全脑缺血模型。
   
　　局灶性脑缺血模型包括永久性或暂时性动脉闭塞，主要制备方法有：线栓法；球囊导管法；内皮素-1灌注诱导血管收缩法；光化学诱导法；栓塞法；皮层压迫法；开颅机械闭塞法；缺氧诱导法；促凝血酶法等。另外，易卒中型自发性高血压模型大鼠的育成为脑梗塞研究提供了新的模型材料，但其卒中性质不可控制，可能为局灶性缺血，也可能是局灶性脑出血。

　　2  脑缺血模型的动物选择原则［2］
   
　　选用与人体结构、功能、代谢及疾病特征相似的动物;动物的解剖生理特点符合实验目的;注意人与实验动物对同一刺激的反应差异,选用具有明显反应的动物;选用患有类似人类疾病的近亲系或突变系动物;结构功能简单又能反映研究指标;选用与实验设计、技术条件、实验方法等条件相适应的标准化动物；在不影响实验质量的前提下选用易获得、最经济、最易饲养管理的动物。

　　3  常用实验动物的特征
　
　　3.1  啮齿类

　　目前大多数实验室选择啮齿类动物作为研究对象,尤其是大鼠和沙土鼠应用较多。因其具有以下优点:大鼠脑血管解剖接近人类;血管性损伤部位恒定，实验重复性好;便于常规指标监测，易施低温固定技术和组织生化分析;大鼠品种多，成本低，能够为动物保护者接受;种系纯和性好,脑血管解剖和生理机能相似,梗死部位相对容易控制,实验重复性好;抗感染能力强,存活时间长,利于脑缺血后急性、亚急性和慢性相关病理改变过程的研究;有关系列大鼠的生理、药理和生化方面的实验资料可供分析比较;沙土鼠缺乏后交通动脉及基底动脉环(willis环), 两侧大脑供血相对独立,闭塞一侧或两侧颈总动脉即可复制效果明显的同侧或双侧脑缺血模型。c57bl/6小鼠和沙土鼠类似，亦缺乏后交通支，olsson等［3］通过暂时性结扎双侧颈总动脉12 min，建立了c57bl/6小鼠稳定的全脑缺血模型。啮齿类缺点是:鼠颅内外血管吻合网发达,在仅阻断颅内血管而不相应处理颅外血管时,脑皮层的缺血不严重;一些临床不常见症状：呼吸困难、癫痫发作、意识障碍难以恢复等,在啮齿类中却十分常见,致使其神经功能障碍难以评定［4］。大鼠常用的品种有wistar大鼠，sprague-dawley大鼠，fischer-334。几种具有遗传性高血压特征大鼠:新西兰品系遗传性高血压大鼠、milan品系高血压大鼠、和日本品系自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rats，shr)。shr的后代100%发生高血压，一般血压随鼠龄而逐渐升高，三月龄后会逐渐出现脑、心、肾等器质性损害，因此shr脑卒中发生率较高，是用于研究脑卒中较理想的动物模型之一，目前在shr的基础上又培育了两个亚系shr/sp、shr/sr，其中shr/sp出生后除出现严重高血压外，90%以上出现脑卒中(脑出血和脑梗塞)［5］。

　　3.2  家兔

　　哺乳纲的兔形目［5］,易获得、易饲养、较驯服、繁殖率高，耳静脉便于注射给药和采血，同时其对外源性胆固醇吸收率高达75%～90%，而对高脂血症清除能力低,其易形成高脂血症、动脉粥样硬化等病变，且与人类的病变相似。其颅内主要供血动脉为颈内动脉,且颅内外血管间吻合网少,大脑中动脉主干阻断后,其它侧枝循环对缺血区脑组织的代偿性供血作用小,有利于脑梗塞模型重复、稳定的建立。但兔大脑皮层部分不发达,皮层薄,沟回较少,在制作皮层梗塞时效果不够理想，并且约10%的家兔具有两支中动脉,阻断其复制脑缺血时应予注意［6］。

　　3.3  非人灵长类

　　高级神经中枢发达，对药物的反应性、机能、代谢、结构、血液生化特征与人类相似，其头颅和脑发育较其他哺乳类动物，更接近人类。因此是研制人类脑梗塞模型的理想动物，但由于价格昂贵，来源困难，不易饲养等原因，限制了它的使用。有一种小型低等灵长类动物树鼩(tupaiidae),较啮齿类、猫、狗等动物更接近于非人灵长类,且其大脑较发达,脑/体比重值大、价廉易得等优点弥补了猕猴、猩猩等大型灵长类动物的不足。用树鼩进行脑缺血的实验研究有较高的应用价值［7］。

　　3.4  猫、狗哺乳纲的食肉目［5］，脑皮层较发达,脑内各结构的发达程度和各部分比例与人脑较为接近，可同时对脑的不同部位做多次检查,适用于大脑皮层定位和观察各种反射的研究;其抗手术打击能力强,适合慢性实验。但其脑血管走行及脑的血供与人脑差异较大。猫脑的大部分血液由颈总动脉通过颈动脉网与脑底动脉吻合来供应。狗颈内-外动脉间有异常丰富的吻合网,脑可以通过许多侧枝循环得到血液供应。因此它们对血流阻断具有较强的耐受力,使其单根颅内动脉阻塞难以形成稳定的脑梗死灶［8］。

　　3.5  猪脑血管解剖特性、生理、营养和新陈代谢等方面与人类相似,而且侧枝循环较少,比较适合于脑血管病的基础研究［2］, 猪脑血管动-静脉吻合网丰富,侧枝循环较多,不利于脑梗塞模型重复、稳定的建立［9］，且猪体型庞大，品系不纯尚未广泛应用。但有用小型猪制备脑缺血模型报道［10］。

　　4  模型制备中动物影响因素

　　4.1  种类不同动物由于解剖结构、生物学特性不同，不同模型制备方法选择的动物不同，根据研究目的选择合适的动物种类和规范的模型制备方法。

　　4.2  动物品系

　　同种动物,品系不同,即使同种模型制备方法缺血结果结果也迥然不同，因此根据研究目的应选择适宜品系的动物。sugimori等［11］利用氢激光源，在颅骨完整的状况下，诱导c57bl/6和balb小鼠mca远端血栓形成，balb小鼠的梗死面积较c57bl/6小鼠大且重复性好。伴随脑缺血的基础病变和危险因素日益受到重视，可根据实验目的选用老龄动物、自发性高血压动物、肾血管性高血压动物、糖尿病动物,以及特定性别或特定遗传背景的动物进行脑缺血研究,从而有针对性地探讨遗传特性、基础病变以及危险因素等方面的影响。

　　4.3  性别因雌激素对脑损伤有保护作用［12］，所以雄性动物梗死体积较雌性较大［13］,因此不可雌雄动物混用,目前多选择雄性动物。

　　4.4  体质量

　　体质量不同所采取的麻醉措施和制备方法也不尽相同，为了避免偏倚应选择适当体重的动物制备模型。在线栓法制备的mcao的模型,体质量与所采用线栓长度、直径密切相关［14］。

　　4.5  月龄

　　不同月龄的动物血管结构和形态均有不同程度的改变,对实验的进行有很大影响。研究者发现,wistar大鼠衰老后mca管腔增大,厚度比随增龄而减小,内膜的变化主要表现为基膜增厚、内弹性膜厚薄不一、断裂或分层等［14］。尽管脑梗塞多发于老年人群,但由于老年动物的颈总动脉、大脑中动脉等动脉发生了不同程度的迂曲、粥样硬化、管腔狭窄等解剖及病理上的改变,致使造模效果很差，以大鼠为例，故选用壮年大鼠制备模型,成功率较高［15］，然而用脑缺血动物模型来检验临床有效的药物，实验结果有些不令人满意，部分原因可能是实验时选择了年轻健康的动物。
   
　　综上所述每种动物都有各自的生理特征及优缺点，根据研究目的选择最合适的动物，建立一种最接近人类脑缺血的理想脑缺血模型对于研究脑缺血病理机制和防治措施有着重要意义。然而动物实验与临床之间存在差异，只有最接近人类脑缺血发病的动物模型才能为临床提供重要依据，这需要临床工作者、基础研究人员和实验动物学家紧密配合。

【参考文献】
  　　［1］mellado tp, court lj, godoy fj, et al .cerebrovascular disease in a neurologic intermediate care unit in chile. analysis of 459 consecutive patients［j］. rev med chil, 2005, 133(11): 1274.

　　［2］王翠芳，秦福成,刘瑞举. 脑缺血模型的研究进展［j］. 青岛大学医学院学报，2001， 37(2):168.

　　［3］olsson t. wieloch t. smith mf. brain damage in a mouse model of global cerebral ischemia effect of nmida receptor blockade［j］. brain res.2003,982:260.

　　［4］alonso de lm, diez te, carceller f, et al. cerebral ischemia: from animal studies to clinical practice［j］. cerebrovasc dis,2001,11 (suppl 1):20.

　　［5］刘恩岐，尹海林，顾为望.医学实验动物学［m］. 北京：科学出版社，2008，5：68.

　　［6］lee js, hamilton mg, zabramski jm. variations in the anatomy of the rabbit cervical carotid artery［j］. stroke,1994,25(2):502.

　　［7］张利能,李树清.树鼩脑血栓梗塞区局部脑血流的变化［j］. 基础医学与临床,2000,20(4):72.

　　［8］gillilan la. extra-and intra-cranial blood supply to brains of dog and cat［j］. am j anat,1976,146(3):237.

　　［9］burbridge b, matte g , remedios a. complex intracranial arterial anatomy in swine is unsuitable for cerebral infarction projects［j］. can assoc radiol j,2004 ,55(5):326.

　　［10］grate ll, golden ja, hoopes pj, et al. traumatic brain injury in gy and magnetic resonance imaging［j］. neurosci methods. 2003,123(2):201.

　　［11］sugimori h. ，yao h, ooboshi h， et al. krypton laser-induced photothrombotic distal middle cerebral artery occlusion without craniectomy in mice［j］. brain res protoc,2004,13:189.

　　［12］simpkins jw, wen y, perez e, et al. role of nonfeminizing estrogens in brain protection from cerebral ischemia: an animal model of alzheimer′s disease neuropathology ［j］. ann n y acad sci, 2005, 1052: 233.

　　［13］longa ez, weinstein pr, carlson s, et al. reversible middle cerebral artery occulsion without craniectomy in rats［j］. stroke,1989, 20(1):84.

　　［14］文 灿,朱星红.大鼠大脑中动脉的衰老性变化［j］. 解剖学杂志, 2004,27(5):528.

　　［15］谢 宁,段新芬,牛英才.线栓法制备大鼠大脑中动脉脑缺血动物模型影响因素探析［j］. 中医药管理杂志,2006,14(12):51.