Модели ишемического инсульта на животных - это процедуры, вызывающие церебральную ишемию . Целью является изучение основных процессов или возможных терапевтических вмешательств при этом заболевании, а также расширение патофизиологических знаний и / или улучшение медикаментозного лечения ишемического инсульта у человека. Ишемический инсульт имеет сложную патофизиологию, включающую взаимодействие множества различных клеток и тканей, таких как нейроны , глии , эндотелий и иммунную систему . Эти события пока нельзя удовлетворительно воспроизвести in vitro . Таким образом, большая часть исследований инсульта проводится на животных.
Обзор
В настоящее время известно несколько моделей, вызывающих церебральную ишемию у разных видов [1] . Глобальные модели ишемии, как полные, так и неполные, как правило, легче выполнять. Однако они менее актуальны для человеческого инсульта, чем модели фокального инсульта, потому что глобальная ишемия не является общей чертой человеческого инсульта. Однако в различных условиях глобальная ишемия также актуальна, например, при глобальном аноксическом повреждении мозга из-за остановки сердца. Различные виды также различаются по своей восприимчивости к различным типам ишемических поражений. Пример - песчанки . У них нет Виллизиева круга, и инсульт может быть вызван только окклюзией общей сонной артерии.
Механизмы индукции ишемического инсульта
Некоторые из используемых механизмов:
- Полная глобальная ишемия
- Обезглавливание
- Окклюзия аорты / полой вены
- Наружный жгут шеи или манжета
- Остановка сердца
- Неполная глобальная ишемия
- Кровоизлияние или гипотония
- Гипоксическая ишемия
- Внутричерепная гипертензия и окклюзия общей сонной артерии
- Окклюзия двух сосудов и гипотензия
- Окклюзия с четырьмя сосудами
- Односторонняя окклюзия общей сонной артерии (только у некоторых видов)
- Фокальная церебральная ишемия
- Сужение артерий и вен, вызванное эндотелином-1
- Окклюзия средней мозговой артерии
- Спонтанный инфаркт головного мозга (у крыс со спонтанной гипертонией)
- Эмболизация макросфер
- Мультифокальная церебральная ишемия
- Эмболизация тромбов
- Эмболизация микросфер
- Фототромбоз
Модели гипоксической ишемии
Одна из наиболее часто используемых моделей гипоксической ишемии на животных была первоначально описана Левином в 1960 году и позже усовершенствована Райсом и др. В 1981 году. Этот подход полезен для изучения гипоксической ишемии в развивающемся головном мозге, поскольку новорожденных крысят используют в эта модель. Вкратце, 7-дневным крысятам проводят постоянную одностороннюю перевязку сонной артерии с последующим 3-часовым воздействием гипоксической среды (8% кислорода). Эта модель создает односторонний инфаркт в полушарии, ипсилатеральном по отношению к перевязке, поскольку гипоксия сама по себе является подпороговой для травмы в этом возрасте. Область повреждения обычно сосредоточена в перивентрикулярных областях мозга, особенно в области коры и гиппокампа.
Модели очаговой ишемии
Они делятся на методы, включающие реперфузию ишемической ткани (преходящая фокальная церебральная ишемия) и методы без реперфузии (постоянная фокальная церебральная ишемия). Установлены следующие модели [2] :
- Сужение артерий и вен, вызванное эндотелином-1
- Окклюзия средней мозговой артерии (MCAO)
- MCAO избегает трепанации черепа
- Эмболическая окклюзия средней мозговой артерии
- Эндоваскулярная окклюзия средней мозговой артерии (преходящая или постоянная)
- MCAO с трепанацией черепа
- Постоянная транскраниальная окклюзия средней мозговой артерии
- Транзиторная транскраниальная окклюзия средней мозговой артерии
- MCAO избегает трепанации черепа
- Прямое повреждение тканей
- Цереброкортикальный фототромбоз
Сужение артерий и вен, вызванное эндотелином-1
Эндотелин-1 является сильнодействующим вазоконстриктором, который вырабатывается эндогенно во время ишемического инсульта и способствует общей потере клеток и инвалидности. Экзогенный эндотелин-1 также можно использовать для индукции инсульта и гибели клеток после стойкой вазоконстрикции с реперфузией. Его можно вводить с помощью микроинъекций, чтобы вызвать очаговый удар в небольших объемах тканей (например, серое вещество коры, белое вещество или подкорковую ткань) или после инъекции рядом со средней мозговой артерией . Его часто используют в качестве модели фокального инсульта для оценки возможных прорегенеративных методов лечения. Одним из преимуществ этой модели инсульта является то, что он вызывает хорошо воспроизводимые инфаркты. Еще одно преимущество заключается в том, что его можно использовать у пожилых крыс с очень низкой смертностью.
Эмболическая окклюзия средней мозговой артерии
Окклюзия средней мозговой артерии (MCA) достигается в этой модели путем инъекции таких частиц, как сгустки крови (тромбоэмболическая MCAO) или искусственные сферы, в сонную артерию животных в качестве животной модели ишемического инсульта. Тромбоэмболическая MCAO достигается либо путем инъекции сгустков, образовавшихся in vitro [3], либо путем эндоваскулярной инстилляции тромбина для свертывания крови in situ [4] . Модель тромбоэмболии наиболее близка к патофизиологии кардиоэмболического инсульта у человека . При введении сфер в мозговой кровоток их размер определяет характер инфаркта головного мозга: макросферы (300–400 мкм) вызывают инфаркты, аналогичные тем, которые достигаются при окклюзии проксимального отдела СМА [5] , тогда как инъекции микросфер (~ 50 мкм) приводят к дистальная диффузная эмболия [6] . Однако качество MCAO - и, следовательно, объем инфарктов головного мозга - очень изменчиво, что еще больше усугубляется определенной скоростью спонтанного лизиса введенных сгустков крови.
Окклюзия эндоваскулярной нити средней мозговой артерии
Техника эндоваскулярного филамента (внутрипросветного шва) MCAO в качестве животной модели ишемического инсульта была впервые описана Коидзуми [7] . Применяется для крыс и мышей. Кусок хирургической нити вводится во внутреннюю сонную артерию и продвигается вперед до тех пор, пока кончик не закроет начало средней мозговой артерии , что приведет к прекращению кровотока и последующему инфаркту головного мозга в области ее кровоснабжения. Если через определенный интервал снимается шов, достигается реперфузия (переходная MCAO); если нить накала остается на месте, процедура также подходит в качестве модели постоянной MCAO. Наиболее распространенная модификация основана на Longa (1989) [8], который описал введение филамента через внешнюю сонную артерию , позволяющее закрыть точку доступа с сохранением кровоснабжения головного мозга через общую и внутреннюю сонную артерию после удаления филамента. . Известными недостатками этого метода являются недостаточная окклюзия, субарахноидальное кровоизлияние [9] , гипертермия [10] и некроз ипсилатеральной экстракраниальной ткани [11] . Нить МСАО не применяется ко всем крысы штаммов [12] .
Постоянная транскраниальная окклюзия средней мозговой артерии
В этой животной модели ишемического инсульта средняя мозговая артерия (СМА) иссекается хирургическим путем, а затем окончательно закупоривается, например, с помощью электрокоагуляции или перевязки . Окклюзию можно выполнить на проксимальной [13] или дистальной [14] части СМА. В последнем случае ишемическое повреждение ограничивается корой головного мозга . MCAO может сочетаться с временной или постоянной окклюзией общей сонной артерии . Эти модели требуют небольшой трепанации черепа .
Транзиторная транскраниальная окклюзия средней мозговой артерии
Техника моделирования ишемического инсульта с помощью транзиторной транскраниальной MCAO аналогична таковой при постоянной транскраниальной MCAO, при этом MCA реперфузируется после определенного периода фокальной церебральной ишемии [15] . Как и постоянная MCAO, требуется трепанация черепа, и можно комбинировать окклюзию общей сонной артерии (ОСА). Окклюзия одной СМА и обеих ОСА называется моделью окклюзии трех сосудов при фокальной церебральной ишемии .
Цереброкортикальный фототромбоз
Фототромботические модели ишемического инсульта используют локальную внутрисосудистую фотокоагуляцию ограниченных областей коры. После внутривенного введения светочувствительных красителей, таких как бенгальская роза , мозг облучается через череп через небольшое отверстие или истонченное черепное окно, что приводит к фотохимической окклюзии облученных сосудов с вторичной ишемией тканей [16] . Этот подход был первоначально предложен Розенблюмом и Эль-Саббаном в 1977 году и усовершенствован Уотсоном в 1985 году на мозге крысы. [1] [2] Этот метод также был адаптирован для использования на мышах.
Смотрите также
Рекомендации
- Перейти ↑ Beech, JS, SC Williams, CA Campbell, PM Bath, AA Parsons, AJ Hunter, DK Menon (2001). «Дальнейшая характеристика тромбоэмболической модели инсульта у крысы». Brain Res . 895 (1-2): 18-24. DOI : 10.1016 / S0006-8993 (00) 03331-X . PMID 11259755 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^Бьюкен, AM; Д. Сюэ; А. Сливка (1 февраля 1992 г.). «Новая модель временной очаговой ишемии неокортекса у крысы» . Инсульт . 23 (2): 273–9. DOI : 10.1161 / 01.str.23.2.273 . PMID 1561658 .
- ^Кармайкл, СТ (2005). «Модели фокального удара грызунов: размер, механизм, назначение» . NeuroRx . 2 (3): 396–409. DOI : 10,1602 / neurorx.2.3.396 . PMC 1144484 . PMID 16389304 .
- ^Chen, ST; CY Hsu; Э.Л. Хоган; Х. Марик; JD Balentine (1 июля 1986 г.). «Модель очагового ишемического инсульта у крысы: воспроизводимый обширный инфаркт коры головного мозга» . Инсульт . 17 (4): 738–43. DOI : 10.1161 / 01.str.17.4.738 . PMID 2943059 .
- ^Dittmar, M .; Т. Спрусс; Г. Шуйерер; М. Хорн (2003). «Ишемия территории наружной сонной артерии ухудшает исход в эндоваскулярной филаментной модели окклюзии средней мозговой артерии у крыс» . Инсульт . 34 (9): 2252–7. DOI : 10.1161 / 01.STR.0000083625.54851.9A . PMID 12893948 .
- ^Dittmar, MS, B. Vatankhah, NP Fehm, G. Schuierer, U. Bogdahn, M. Horn, F. Schlachetzki (2006). «Крысы Fischer-344 не подходят для модели филаментов MCAO из-за их цереброваскулярной анатомии». J Neurosci Methods . 156 (1-2): 50-4. DOI : 10.1016 / j.jneumeth.2006.02.003 . PMID 16530845 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^Герриетс, Т., Ф. Ли, М.Д. Сильва, Х. Менг, М. Бревард, С.Х. Сотак, М. Фишер (2003). «Модель макросферы: оценка новой модели инсульта при постоянной окклюзии средней мозговой артерии у крыс». J Neurosci Methods . 122 (2): 201–11. DOI : 10.1016 / S0165-0270 (02) 00322-9 . PMID 12573479 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^Герриетс, Т., Э. Штольц, М. Валберер, К. Мюллер, К. Роттгер, А. Клюге, М. Капс, М. Фишер, Г. Бахманн (2004). «Осложнения и подводные камни в моделях инсульта у крыс для окклюзии средней мозговой артерии: сравнение шва и модели макросферы с использованием магнитно-резонансной ангиографии» . Инсульт . 35 (10): 2372–2377. DOI : 10.1161 / 01.STR.0000142134.37512.a7 . PMID 15345802 . Архивировано из оригинала на 2013-04-16.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^Грэм, С. М.; Маккалоу, LD ; Мерфи, SJ (2004). "Животные модели ишемического инсульта: баланс между экспериментальными целями и уходом за животными" (PDF) . Comp Med . 54 (5): 486–496. PMID 15575362 . Архивировано из оригинального (PDF) 09.10.2007.
- ^Коидзуми, Дж .; Ю. Йошида; Т. Накадзава; Г. Унеда (1986). «Экспериментальные исследования ишемического отека мозга. I: новая экспериментальная модель церебральной эмболии у крыс, в которой рециркуляция может быть введена в ишемической области» . Jpn J Stroke . 8 : 1–8. DOI : 10,3995 / jstroke.8.1 .
- ^Longa, EZ; PR Вайнштейн; С. Карлсон; Р. Камминс (1 января 1989 г.). «Обратимая окклюзия средней мозговой артерии без трепанации черепа у крыс» . Инсульт . 20 (1): 84–91. DOI : 10.1161 / 01.str.20.1.84 . PMID 2643202 .
- ^Майзел-Орег, О., Т. Ома, М. Каземи, Ф. Ли, М. Фишер, Ю. Коэн, Ч. К. Сотак (2004). «Индуцированный микросферой эмболический инсульт: исследование МРТ» . Magn Reson Med . 51 (6): 1232–8. DOI : 10.1002 / mrm.20100 . PMID 15170844 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^Шмид-Эльзэссер, Р., С. Заузингер, Э. Хунгерхубер, А. Бетманн, Х. Дж. Реулен (1 октября 1989 г.). «Критическая переоценка модели внутрипросветной резьбы фокальной церебральной ишемии: доказательства непреднамеренной преждевременной реперфузии и субарахноидального кровоизлияния у крыс с помощью лазерно-допплеровской флоуметрии» . Инсульт . 29 (10): 2162–70. DOI : 10.1161 / 01.str.29.10.2162 . PMID 9756599 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^Тамура А., Д. И. Грэм, Дж. Маккалок, Г. М. Тисдейл (1981). «Очаговая церебральная ишемия у крыс: 1. Описание техники и ранних невропатологических последствий окклюзии средней мозговой артерии» . J Cereb Blood Flow Metab . 1 (1): 53–60. DOI : 10.1038 / jcbfm.1981.6 . PMID 7328138 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^Уотсон, Б. Д., В. Д. Дитрих, Р. Бусто, М. С. Вахтель, М. Д. Гинзберг (1985). «Индукция воспроизводимого инфаркта головного мозга с помощью фотохимически инициированного тромбоза». Энн Нейрол . 17 (5): 497–504. DOI : 10.1002 / ana.410170513 . PMID 4004172 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^Чжан, З., Р.Л. Чжан, К. Цзян, С.Б. Раман, Л. Кантуэлл, М. Чопп (1997). «Новая модель тромботической фокальной церебральной ишемии на крысах» . J Cereb Blood Flow Metab . 17 (2): 123–35. DOI : 10.1097 / 00004647-199702000-00001 . PMID 9040491 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
Рекомендации
- ^ Watson, Brant D .; Дитрих, В. Дальтон; Бусто, Рауль; Wachtel, Mitchell S .; Гинзберг, Майрон Д. (1985). «Индукция воспроизводимого инфаркта головного мозга с помощью фотохимически инициированного тромбоза». Анналы неврологии . 17 (5): 497–504. DOI : 10.1002 / ana.410170513 . ISSN 0364-5134 . PMID 4004172 .
- ^ Лабат-гест, Вивьен; Томази, Симоне (2013). "Фототромботическая ишемия: минимально инвазивная и воспроизводимая модель фотохимического поражения коры головного мозга для исследований инсульта у мышей" . Журнал визуализированных экспериментов (76): 50370. DOI : 10,3791 / 50370 . ISSN 1940-087X . PMC 3727176 . PMID 23770844 .