什么是腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ蜆?gòu)建？
2025-04-18 15:37:05
來(lái)源/作者：普拉特澤-生物醫(yī)學(xué)整體課題外包平臺(tái)
大家好！今天普拉特澤生物繼續(xù)帶大家一起學(xué)習(xí)新實(shí)驗(yàn)——腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ蜆?gòu)建，腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ褪茄芯磕X卒中病理機(jī)制和藥物篩選的重要工具，通過(guò)模擬人類腦缺血疾病狀態(tài)，為科學(xué)研究提供可控的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。這類模型能夠幫助研究人員深入了解腦缺血后的病理生理變化，評(píng)估神經(jīng)保護(hù)策略的有效性，并推動(dòng)新治療方法的開發(fā)。隨著腦卒中成為全球致殘和致死的主要原因之一，建立可靠的腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ惋@得尤為重要。普拉特澤生物動(dòng)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)長(zhǎng)期為大家提供腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ蜆?gòu)建實(shí)驗(yàn)代做外包服務(wù)，本文跟大家分享什么是腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ蜆?gòu)建？
①腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ偷闹饕獦?gòu)建方法
——線栓法(MCAO)構(gòu)建局灶性腦缺血模型
線栓法(大腦中動(dòng)脈阻塞模型，MCAO)是目前應(yīng)用最廣泛的局灶性腦缺血模型構(gòu)建技術(shù)。該方法通過(guò)頸外動(dòng)脈插入硅膠涂層的尼龍線栓，經(jīng)頸內(nèi)動(dòng)脈推進(jìn)至大腦中動(dòng)脈起始部，阻斷血流形成缺血核心及半暗帶。
關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)包括：精確控制線栓插入深度(通常18-22mm，取決于動(dòng)物品種和體重)、保持穩(wěn)定的栓線直徑(常用0.22-0.28mm)以及確保恰當(dāng)?shù)娜毖獣r(shí)間(通常1-2小時(shí)可逆缺血或24小時(shí)永久缺血)。
線栓法MCAO模型的優(yōu)勢(shì)在于能夠模擬人類缺血性卒中的大部分病理特征，包括血流動(dòng)力學(xué)改變、血腦屏障破壞和炎癥反應(yīng)等。該模型重復(fù)性好，可根據(jù)需要調(diào)整缺血時(shí)間和再灌注時(shí)間，適用于神經(jīng)保護(hù)劑評(píng)價(jià)和再灌注損傷研究。
然而，技術(shù)難度較高，需要熟練的顯微外科操作技巧，且存在蛛網(wǎng)膜下腔出血等并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。
——光化學(xué)誘導(dǎo)法構(gòu)建精準(zhǔn)缺血模型
光化學(xué)誘導(dǎo)血栓形成是一種精準(zhǔn)定位的腦缺血模型構(gòu)建方法。其原理是通過(guò)系統(tǒng)注射光敏染料(如玫瑰紅B)，然后用特定波長(zhǎng)(通常560nm)激光照射目標(biāo)血管區(qū)域，引發(fā)內(nèi)皮損傷和血小板聚集，形成局灶性血栓。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于：缺血部位精確可控(皮層或深部均可)、無(wú)需開顱手術(shù)、且可建立不同大小的梗死灶。
光化學(xué)法的操作流程包括：麻醉固定動(dòng)物→剃除頭部毛發(fā)→靜脈注射光敏劑→激光照射預(yù)定腦區(qū)(通過(guò)顱骨或開顱窗)。該模型特別適合研究血栓形成機(jī)制、抗血小板藥物評(píng)價(jià)以及血管再通過(guò)程。但需注意光照參數(shù)(強(qiáng)度、時(shí)間)和光敏劑劑量需要嚴(yán)格優(yōu)化，以避免過(guò)度損傷或效果不足。
——其他常用腦缺血模型構(gòu)建技術(shù)
除上述兩種主流方法外，科研人員還開發(fā)了多種腦缺血模型構(gòu)建技術(shù)：
四血管閉塞法(4-VO)是一種經(jīng)典的全腦缺血模型，通過(guò)阻斷兩側(cè)椎動(dòng)脈和頸總動(dòng)脈實(shí)現(xiàn)全腦血流中斷。該方法可模擬心臟驟停后的腦損傷，適用于研究選擇性神經(jīng)元死亡和海馬CA1區(qū)損傷機(jī)制。操作復(fù)雜但重復(fù)性好，需分兩步進(jìn)行(先電凝椎動(dòng)脈，次日夾閉頸總動(dòng)脈)。
內(nèi)皮素-1注射法是另一種局灶性缺血模型，通過(guò)立體定位向目標(biāo)腦區(qū)注射這種強(qiáng)效血管收縮劑，引起局部血管痙攣和血流下降。優(yōu)點(diǎn)是可精確定位任何腦區(qū)且創(chuàng)傷小，但缺血程度和持續(xù)時(shí)間較難控制均一。
——腦缺血模型構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)
動(dòng)物選擇與術(shù)前準(zhǔn)備
腦缺血模型構(gòu)建的動(dòng)物選擇對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重大影響。最常用的是成年雄性Sprague-Dawley或Wistar大鼠(體重250-300g)，因其腦血管解剖清晰、成本較低且對(duì)缺血敏感。小鼠模型(如C57BL/6)則適用于轉(zhuǎn)基因研究，但手術(shù)難度更大。大型動(dòng)物(如家兔、豬、猴)更接近人類腦生理，但成本高且倫理限制多。
術(shù)前準(zhǔn)備包括：禁食4-6小時(shí)(不禁水)、稱重記錄、術(shù)前神經(jīng)功能評(píng)分(Bederson評(píng)分等)。麻醉選擇也很關(guān)鍵，常用異氟烷(1.5-2%)或氯胺酮/賽拉嗪組合，需維持體溫在37±0.5℃(使用溫控墊和直腸探頭)。術(shù)前應(yīng)準(zhǔn)備好無(wú)菌手術(shù)器械、抗凝劑(如肝素鹽水)和術(shù)后鎮(zhèn)痛藥物(如布托啡諾)。
②手術(shù)操作標(biāo)準(zhǔn)化流程
建立可重復(fù)的腦缺血模型需要嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)化手術(shù)流程。以線栓法MCAO為例：頸部正中切口→分離頸總動(dòng)脈(CCA)、頸外動(dòng)脈(ECA)和頸內(nèi)動(dòng)脈(ICA)→結(jié)扎ECA分支→暫時(shí)夾閉CCA和ICA→ECA切口插入線栓(硅膠頭朝向ICA)→松開ICA夾，推進(jìn)線栓至預(yù)定深度(遇輕微阻力停止)→固定線栓并關(guān)閉切口。
關(guān)鍵操作要點(diǎn)包括：保持血管濕潤(rùn)(用溫生理鹽水)、避免過(guò)度牽拉血管(防止痙攣)、控制出血(使用微型雙極電凝)、確保線栓正確進(jìn)入ICA(而非翼腭動(dòng)脈)。建議新手進(jìn)行尸檢練習(xí)和墨汁灌注驗(yàn)證線栓位置后再開展正式實(shí)驗(yàn)。
③術(shù)后管理與并發(fā)癥預(yù)防
成功的腦缺血模型構(gòu)建離不開精細(xì)的術(shù)后管理。再灌注模型需輕柔撤出線栓并確認(rèn)ECA血流恢復(fù)。術(shù)后應(yīng)將動(dòng)物置于溫暖(28-30℃)、安靜的環(huán)境單獨(dú)飼養(yǎng)，密切觀察意識(shí)恢復(fù)情況(右ing reflex)、自主活動(dòng)和進(jìn)食情況。
常見(jiàn)并發(fā)癥及處理：蛛網(wǎng)膜下腔出血(操作輕柔可預(yù)防)、癲癇發(fā)作(可用地西泮控制)、呼吸抑制(維持氣道通暢)、體重下降(提供軟食和水凝膠)。建議術(shù)后24小時(shí)內(nèi)每2-4小時(shí)評(píng)估一次神經(jīng)功能，采用標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分量表如mNSS(modified Neurological Severity Score)或Garcia評(píng)分。
④腦缺血模型的評(píng)價(jià)與驗(yàn)證
——神經(jīng)行為學(xué)評(píng)估方法
可靠的腦缺血模型必須通過(guò)多維度驗(yàn)證確認(rèn)其有效性。神經(jīng)功能缺損評(píng)估是首要指標(biāo)，常用方法包括：
▲肢體對(duì)稱性測(cè)試：提尾觀察前肢屈曲情況(缺血對(duì)側(cè)肢體通常伸展)
▲轉(zhuǎn)圈行為：自發(fā)或誘導(dǎo)向缺血對(duì)側(cè)轉(zhuǎn)圈
▲平衡木行走測(cè)試：評(píng)估運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性(分0-4級(jí)評(píng)分)
▲觸覺(jué)刺激反應(yīng)：用棉簽輕觸胡須觀察轉(zhuǎn)頭反應(yīng)
▲肌力測(cè)試：握力計(jì)測(cè)量前肢力量不對(duì)稱性
建議組合使用2-3種測(cè)試方法，在術(shù)后24小時(shí)、72小時(shí)等時(shí)間點(diǎn)縱向評(píng)估，以反映神經(jīng)功能變化軌跡。注意評(píng)估環(huán)境應(yīng)保持安靜、光線一致，由不知分組的研究者盲法評(píng)分。
⑤影像學(xué)驗(yàn)證技術(shù)
——現(xiàn)代影像技術(shù)為腦缺血模型提供了客觀的驗(yàn)證手段：
MRI檢查是金標(biāo)準(zhǔn)，T2加權(quán)像可清晰顯示梗死灶(高信號(hào))，DWI(彌散加權(quán)成像)在缺血后數(shù)分鐘即可檢測(cè)異常。梗死體積測(cè)量通常采用TTC染色后的切片圖像分析軟件(如ImageJ)，計(jì)算校正后的百分比體積以消除腦水腫影響。
激光多普勒血流儀可在術(shù)中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)局部腦血流(rCBF)，確認(rèn)血流下降至基線的20%以下表明模型成功。近紅外光譜(NIRS)則能無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)腦氧合變化。小動(dòng)物PET/CT可評(píng)估腦代謝(如18F-FDG攝取降低)。
①組織病理學(xué)分析
終末點(diǎn)組織學(xué)分析是驗(yàn)證腦缺血模型的必要步驟：
TTC(2,3,5-氯化三苯基四氮唑)染色是最常用的梗死評(píng)估方法，正常組織染紅色而梗死區(qū)蒼白色。需在缺血后24-72小時(shí)取腦，切片后37℃孵育15-20分鐘。梗死體積計(jì)算應(yīng)排除水腫影響，公式為：對(duì)側(cè)半球體積-(同側(cè)非梗死區(qū)體積)。
HE染色可觀察神經(jīng)元形態(tài)變化(如嗜酸性變、核固縮)。免疫組化檢測(cè)膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)反映星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，IBA1標(biāo)記小膠質(zhì)細(xì)胞增生。Fluoro-Jade B染色可特異性顯示變性神經(jīng)元。
②腦缺血模型的應(yīng)用與優(yōu)化
在藥物研發(fā)中的應(yīng)用
腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ驮谏窠?jīng)保護(hù)劑篩選中發(fā)揮核心作用。理想的藥物評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)包括：預(yù)處理(缺血前給藥)和后處理(再灌注后給藥)組別，使用盲法隨機(jī)分組，設(shè)立陽(yáng)性對(duì)照(如依達(dá)拉奉)。評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)組合行為學(xué)、梗死體積和生物標(biāo)志物(如S100β、NSE)。
模型也可用于研究溶栓治療效果。例如，在栓塞型卒中模型中評(píng)估tPA(組織型纖溶酶原激活劑)的時(shí)間窗(通常<4.5小時(shí))和出血轉(zhuǎn)化風(fēng)險(xiǎn)。聯(lián)合用藥策略(如tPA加抗氧化劑)也常借助此類模型優(yōu)化。
③轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型的應(yīng)用
轉(zhuǎn)基因技術(shù)為腦缺血研究提供了基因功能分析的強(qiáng)大工具。例如：
APP/PS1小鼠研究卒中后認(rèn)知障礙
Nrf2敲除小鼠探索氧化應(yīng)激機(jī)制
TLR4突變體研究炎癥反應(yīng)作用
細(xì)胞特異性敲除(如GFAP-Cre)解析不同細(xì)胞類型的貢獻(xiàn)
轉(zhuǎn)基因模型構(gòu)建需考慮背景品系的影響(C57BL/6對(duì)缺血較耐受)，常需調(diào)整缺血時(shí)間。建議同時(shí)使用野生型同窩仔作為對(duì)照，并增加樣本量抵消個(gè)體差異。
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