猪脑缺血模型的研究进展

吉 玲综述，余 茜审校

(1.泸州医学院康复科，四川 泸州 646000;2.四川省医学科学院·四川省人民医院康复科，四川 成都 610072)

缺血性卒中是由于栓塞或原位血栓引起大脑动脉的缺血级联反应，最终导致脑组织的不可逆损伤，大约占脑卒中的80%［1］，是危害人类身体健康的常见疾病之一，具有高发病率、高致残率、高死亡率及高复发率的特点。最新调查表明，我国是全球卒中的第一大国，每年新发脑卒中195万人，卒中死亡人数156万，年增长率达8.7%［2］。利用动物脑缺血及缺血再灌注模型来模拟人类脑血管疾病并对之进行研究，是当前神经科学的热门课题之一。为了探讨缺血性卒中发病机制、病理生理、防治措施、开发新药、开拓治疗新途径等，制作最接近人类脑缺血的理想动物模型是人们普遍关注的课题。

动物模型是医学研究中的一种重要手段，尤其对于缺血性脑血管病，动物模型能即刻制造或模拟血流下降或阻断，具有方便、快捷、条件可控制、缺血程度一致等优点。Mhair［3］认为一个好的卒中动物模型必须具备:①可控制缺血的时间、部位及程度;②可密切监视或控制与脑缺血或出血相关的因素(如血压、血糖、血气、体温等);③可避免其他疾病和脑血管解剖差异性的影响。

1 猪脑缺血模型的科研价值及意义

迄今为止，啮齿类动物(如大鼠、小鼠等)因其价格便宜、来源丰富、模型制作方法简单及脑血管结构接近于人类等优点［4］，在国内外广泛应用于脑缺血动物模型的研究。但啮齿类动物是单脑回动物，大脑解剖结构及白质与灰质的比例和人类差异较大，且大脑体积较小，影像学识别差。灵长类动物(如猴、狒狒等)相较于其他动物而言，大脑结构和功能、生理、生化等与人类最相似［5］，但是存在价格昂贵、来源缺乏、伦理争议等缺点，其应用受到了极大的限制。

由于人类和猪在生物学［6］上有许多相似之处，猪被提出作为一个极好的人类医学研究的实验动物。早在1981年，Guarda F首次对猪脑梗死做了相关研究［7］。与啮齿类动物相比，猪大脑解剖结构与人相近似，其灰白质的分布及比例，以及脑形态学发展的演变和神经系统发育的一系列演变也和人脑相似［8］。而且，猪在神经科学研究方面最大的优点是猪大脑的体积，猪脑的大小较适合活体动物的诱发电位记录，神经外科手术的操作及影像学检测［9，10］。此外，有大量证据表明［11］，猪脑的皮质卷积，形状及新皮层神经元的总数更接近于灵长类动物。相较于灵长类动物来说，猪具有寿命长(12～15年)、易繁殖、窝产仔数大及短的怀孕期(通常为113～115天)等优点，且在价格和伦理上可接受。再者，猪的手术耐受性及抗感染能力明显优于鼠和兔等。而且猪脑血管的侧枝循环较少，较适合于脑血管病的基础研究。但是有部分作者认为，由于猪脑血管存在异常微血管网(fetemirabile，RMB)［12］，因此猪不适合应用于缺血性中风的模型研究。

2 造模方法

脑缺血模型分为全脑缺血模型和局灶性脑缺血模型，全脑缺血模型是脑血流减少影响到整个大脑或前脑，而局灶性脑缺血是大脑不同区域的血流减少［13］。

2.1 全脑缺血模型 主要有两条血管闭塞法(2-VO)、四血管闭塞法(4-VO)、断头法和袖带充气压颈法等。Allen等［14］通过在猪的胸骨上作一个3～4 cm大小的切口，分离血管并用动脉夹夹闭无名动脉(包括双侧颈动脉及右侧锁骨下动脉分支)以阻断颈动脉血流，夹闭左侧锁骨下动脉远端和双侧内乳动脉来阻断椎动脉血流，从而造成猪的全脑缺血模型。但是，由于全脑缺血模型与人类常见的脑梗塞(多为单一血管闭塞)情形不一致，且不能进行健患侧自身对照［2］，故仅用于某些特殊领域的研究。该模型优点是可产生严重的脑缺血，放松动脉夹可再灌注;缺点是成功率低，动物死亡率高，模型稳定性差。

2.2 局灶性脑缺血模型

2.2.1 大脑中动脉闭塞模型(Middle cerebral artery occlusion，MCAO) 大脑中动脉是人类脑卒中的多发部位。自20世纪80年代以来，大鼠大脑中动脉阻塞模型已得到了广泛的应用，也是与卒中最相关的动物模型之一［15］。目前仍普遍认为MCAO模型是局灶性脑缺血的标准动物模型。经额颞入路或经眶入颅，分离并电凝大脑中动脉及其分支而形成局灶性脑缺血，以大脑皮质和尾状核缺血最明显。Watanabe等［16］在2007年采用经眶入路造成猪永久性大脑中动脉阻塞模型来研究脑血流量及耗氧量的变化。Zhang等［17］采用经眶入路方法模拟猪大脑中动脉缺血，认为通过降低大脑温度能够减轻脑缺血梗死面积。本方法适用于脑缺血后长期的神经功能缺损及介入治疗和康复策略的研究。该模型的优点是:①直视下操作，梗死成功率高，是目前获得梗死灶最可靠、缺血效果最好的MCAO模型;②实验条件较恒定，缺血效果可靠。缺点是:①外科手术要求高，开颅创伤大，易造成颅内压的改变;②潜在的脑脊液漏形成，感染概率大;③手术过程中易导致大脑水肿或大脑氧化，影响实验结果;④无法再灌注。

2.2.2 脉络膜前动脉闭塞模型(Anterior choroidal artery occlusion，AchAO) 有研究人员对墨西哥无毛小型猪采用额颞入路手术将脉络膜动脉前永久性闭锁成功复制腔隙梗塞模型，为探讨脑和脊髓白质损伤的细胞机制提供良好的动物模型［18］。由于脉络膜前动脉供应部分内囊血液，脉络膜前动脉阻塞后，内囊缺血，动物出现肢体功能障碍，故该模型较适合缺血后期运动功能障碍康复的研究。该模型优点:①直视下操作，梗死成功率高;②实验条件较恒定，缺血效果可靠。缺点是:①外科手术要求高，开颅创伤大;②易引起脑脊液漏，损伤脑组织，感染概率大;③无法再灌注等。

2.2.3 动脉结扎模型 动脉结扎模型是最常用的脑缺血制作模型。Piao等［19］首次采用介入法气囊阻断小型猪双侧咽升动脉，建立脑缺血模型，并应用DSA、MRI、DWI、PWI等影像学进行评价，结果显示形态、范围一致的缺血表现，说明使用介入法气囊阻断法建立小型猪脑缺血模型的方法是可行的，能够成功模拟脑缺血状态。该模型优点为:①不需开颅，避免了开颅造模引起的颅内环境改变或颅内感染;②可再灌注，模拟了人类永久性及短暂性局灶性脑缺血的不同状态;③能对缺血及再通时间进行准确控制，便于分析神经元的缺血敏感性及耐受性，评价再灌注作用以及治疗时间的选择;④手术难度相对较小，死亡率和术后并发症发生低。缺点:缺血部位不恒定，模型重复性差。

2.3 脑栓塞动物模型 该模型类似于人类血栓栓塞性脑卒中，重复性较好，适用于溶栓及溶栓后治疗，药物作用观察和筛选。Weenink等［20］分别向颈外动脉和咽升动脉内注入空气栓子，比较颈外动脉和咽升动脉那种更适合于脑栓塞动物模型的制作，结果显示咽升动脉更适合空气栓塞的模型制作。Kuluz等［21］通过血栓阻塞大脑中动脉来研究幼猪缺血后脑损伤的变化。栓塞法的优点:①无需开颅，且栓子制作简单;②缺血效果可靠;③与临床脑栓塞病理过程最为贴切，适于纤维蛋白原激活系统血栓效应的研究和溶栓疗效的观察。缺点:①无法预测栓塞的部位和大小;②组织缺血程度不一，不利于组织定量分析和神经症状观察。

3 总结

尽管猪在神经科学方面的研究有许多优势，但是目前关于猪在脑缺血方面的研究仍然很少，可供参考的资料不多，未得到广泛应用。而且对于猪是否适合用于脑梗死模型的研究，目前仍存在争议。有学者［22］认为，由于猪脑主要由咽升动脉供血，咽升动脉发出枕动脉后在蝶鞍两侧破裂孔处形成异常微血管网(RMB)，RMB血管直径约75～275μm，由于RMB血管网直径太小，因此不适合脑梗死模型的研究。

各种猪脑缺血模型各有利弊，在实际应用时根据不同的目的选择最适合的方法，同时应注意对动物病理生理学、生物化学、形态学、神经行为学等的监控，这是建立标准化脑缺血动物模型的前提和基本条件。随着人们对缺血性脑卒中的不断探索研究，建立标准化缺血性卒中动物模型已逐渐成为共识。

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