小鼠脑血流量自动调节范围观察

林婉蓉，高庆春，李学龙

( 广州医科大学附属第二医院，广州510260)

小鼠脑血流量自动调节范围观察

林婉蓉，高庆春，李学龙

( 广州医科大学附属第二医院，广州510260)

目的明确小鼠脑血流自动调节的范围。方法以左颈动脉插管测定的动脉血压为标准，建立小鼠股动脉插管监测动脉血压的动物模型。在脑血流量测定组模型中通过放血及尾静脉泵入去甲肾上腺素的方式逐步分级升高和降低其动脉血压，以10～15 mmHg为一个梯度，同时采用激光多普勒监测模型大脑中动脉区域脑血流量。结果小鼠股动脉插管与左颈动脉插管监测的收缩压、舒张压和平均动脉相近(P均gt;0.05)，但脉压差异较大(Plt;0.05)。脑血流量测定组模型平均动脉压在-30～+30 mmHg(即平均动脉压降低或升高30 mmHg)变化时，其脑血流量无明显改变(P均gt;0.05)；超过该范围后，脑血流量随动脉血压升高而升高(P均lt;0.05)，随动脉血压下降而下降(P均lt;0.05)。结论小鼠脑血流自动调节范围为平均动脉压-30～+30 mmHg，超出此范围后，脑血流量随着血压的改变而明显改变。

脑血流；脑血流自动调节；脑血流自动调节范围；颈动脉测压法；股动脉测压法

脑血流自动调节(CA)是指动脉血压改变时脑血流维持稳定的复杂过程[1]。CA功能状态与某些脑血管疾病的发生、发展以及治疗密切相关，如颈动脉狭窄[2]、脑梗死[3]、脑出血[4]、蛛网膜下腔出血[5]及烟雾病[6]等。但到目前为止，依据传统CA学说尚无法建立临床实用的无创评价方法，且越来越多证据表明传统CA学说也存在不足和争议。关于CA机制研究的动物模型，目前多采用大鼠[7]等体型较大的动物，尚未见有小鼠CA模型的报道。小鼠不仅价格便宜，利于进行基因工程研究[8, 9]，关键是可以采用双光子显微镜观察其脑皮层内血管和血流动力学，对深入观察脑实质内血管和血流动力学在血压改变过程中的变化，突破仅观察软脑膜血管的瓶颈，建立CA机制研究的新平台，具有重要意义。2016年3月16日～9月15日，我们以左颈动脉插管测定的动脉血压为标准，建立小鼠股动脉插管监测动脉血压的动物模型，成功观察了小鼠的CA范围。现将结果报告如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物 成年Swiss小鼠33只，体质量30～35 g，购自中山医科大学实验动物研究中心。小鼠饲养在温度为25 ℃、相对湿度为65%、12 h光照/暗循环的SPF级环境中。 所有小鼠在手术前禁食过夜，不禁水。 在手术和血压监测过程中，小鼠的直肠温度保持在37 ℃左右。实验分两部分：第一部分采用10只成年Swiss小鼠，同时进行左侧颈动脉及右侧股动脉插管监测血压。第二部分采用23只Swiss小鼠，随机分为升压组及降压组，在改变血压的同时监测其脑血流量。 所有实验方案经中山大学动物伦理与福利委员会批准。 所有实验程序按照《国家实验动物护理和使用指南》(NIH出版物，第80-23号，1996年修订)进行。

1.2 小鼠颈动脉、股动脉插管及血压监测 10只Swiss小鼠(联合测压组)用1%戊巴比妥钠腹腔麻醉后呈仰卧位置于铺有恒温电热毯的手术台上。根据先前研究所采用的方法[10]分离出小鼠左颈总动脉(分离过程中不能伤及颈动脉分支及与颈动脉相邻的迷走神经，以免影响血压测量结果)；完成左侧颈动脉插管后，通过三通管连接压力传感器监测小鼠动脉血压。同时暴露分离小鼠右侧股动脉1 cm，将其远端结扎，近端用丝线暂时阻断血流，将一根丝线置于分离的股动脉下方备用；用眼科剪在分离的股动脉中间靠近端剪出一个V形小口，将管径约0.20 mm的导管插入股动脉中并固定，将导管末端通过三通管的一端连接1 mL注射器，回抽确认导管通畅后，将导管与传感器连接监测血压。

1.3 小鼠血压改变及脑血流监测 将23只Swiss小鼠随机分为升压组及降压组。降压组小鼠两侧股动脉均插管(方法同上)，一侧用于动态监测动脉血压，另一侧连接1 mL的注射器用于放血制做梯度降压模型，每次放血约0.05 mL。升压组小鼠在右侧股动脉插管以监测动脉血压，同时尾静脉置一新生儿头皮针，连接1 mL的注射器于静脉泵上，将10%的去甲肾上腺素以0.08～1.0 μg/(kg·min )泵入。两组小鼠血压的改变以10～15 mmHg为一个梯度，血压改变维持2～3 min再开始测量脑血流量。采用激光多普勒(LDF)监测两组小鼠右侧大脑中动脉区域的血流，收集数据，单位为PU(灌注单位)[11]。

2 结果

联合测压组，右股动脉插管监测到的收缩压、舒张压、平均动脉压、脉压分别为(105.04± 14.13)、(74.70 ±12.80)、(84.74 ±12.94)、(31.45± 2.18)mmHg，左颈动脉插管监测到的收缩压、舒张压、平均动脉压、脉压分别为(103.77±15.95)、(75.94± 14.42)、(85.22 ±14.73)、(28.94± 2.41)mmHg。 右股动脉插管及左颈动脉插管检测到的收缩压、舒张压、平均动脉压相比，P均gt; 0.05，但右股动脉插管及左颈动脉插管检测到的脉压相比，Plt;0.05。右股动脉插管与左颈动脉插管所测的收缩压、舒张压、平均动脉压、脉压都有较高的相关性(r分别为0.943、0.956、0.952、0.613，P均lt;0.05)，且一致性很高[差异平均值分别为-0.5 mmHg(95%CI为9.3～11.8 mmHg)、1.0 mmHg(95%CI为9.7～ 7.3mmHg)、0.5 mmHg(95%CI为9.5～8.6 mmHg)、-1.5 mmHg(95%CI为1.5～6.5 mmHg)]。

在升压组中，小鼠基础脑血流量为270.27(337.7，248.63)PU，当小鼠平均动脉压升高值为10～15 mmHg、15～30 mmHg、30～45 mmHg、45～60 mmHg、60～75 mmHg时，其脑血流量分别为278.51(341.87，250.03)、288.73(348.04，251.9)、316.83(400.15，291.97)、346.62(420.65，313.67)、376.32(446.81，320.54)PU，脑血流量增加的变化率分别为3.04%、6.82%、17.23%、33.80%、39.24%；平均动脉压升高值为10～15 mmHg和15～30 mmHg时，升压组小鼠脑血流量与基础脑血流量相比，P均gt;0.05；平均动脉压升高值为30～45 mmHg、45～60 mmHg、60～75 mmHg时，升压组小鼠脑血流量依次明显升高，与基础脑血流量相比，P均lt;0.05。可以看出，在动脉血压升高过程中，平均动脉压升高值小于30 mmHg时，小鼠脑血流量的变化不大，相对稳定，平均动脉压升高值超过30mmHg时，小鼠脑血流量明显增加。

在降压组中，小鼠基础脑血流量为218.85(300.43，144.0)PU，当小鼠平均动脉压降低值为10～15 mmHg、15～30 mmHg、30～45 mmHg、45～60 mmHg、60～75 mmHg时，其脑血流量分别为207.98(290.47，135.78)、204.15(282.37，131.93)、185.33(238.67，110.77)、135.27(188.57，80.43)、109.84(124.54，50.7)PU，脑血流量降低的变化率分别为4.97%、6.72%、15.32%、38.19%、49.82%；平均动脉压降低值为10～15 mmHg、15～30 mmHg时，降压组小鼠脑血流量与基础脑血流量相比，P均gt;0.05；平均动脉压降低值为30～45 mmHg、45～60 mmHg、60～75 mmHg时，降压组小鼠脑血流量依次明显降低，与基础脑血流量相比，P均lt;0.05。可以看出，在动脉血压降低过程中，平均动脉压降低值小于30 mmHg时，小鼠脑血流量的变化不大，相对稳定，平均动脉压降低值超过30 mmHg时，小鼠脑血流量明显下降。

根据GAO的方法[12]，可以确定正常小鼠在麻醉状态下，其CA下限和上限分别为基础平均动脉压降低和升高30 mmHg，即小鼠CA范围为基础平均动脉压上下30 mmHg。

3 讨论

CA是指血压改变时，脑实质血管通过各种机制维持脑血流量恒定，保持大脑功能正常的过程。CA机制学说较多，但却无定论。经典的CA学说认为，血压改变时，脑血管通过改变自身血管管径而改变脑血管阻力以维持脑血流的稳定[13]。但有研究[14, 15]表明，在CA过程中，血管的张力即临界关闭压的改变维持了脑血流量的恒定。CA功能机制复杂，与各类脑血管疾病的发生发展息息相关，因此明确CA的机制十分重要。由于实验技术条件的限制，以往的研究大部分是在大鼠的身上完成，且只能观察到大鼠脑表面的血管，导致脑实质内血管管径在CA过程中的具体变化依然不明确。随着双光子共聚焦显微镜技术的发展，观察脑实质内血管管径的变化成为可能。目前，小鼠是双光子研究的主要使用动物，明确小鼠CA范围是CA研究的第一步。CA上下限的测定方法主要有三种，第一种为双盲人工目测CA曲线法[16]，第二种为血流量改变10%[12]或7%[7]处的血压值法，第三种为比较不同血压值的脑血流量是否有统计学差异的方法。本研究采用第二种方法，观察在血压变化的过程中小鼠脑血流量的改变。本研究是通过小鼠股动脉插管监测并改变血压，同时通过LDF观察小鼠右侧大脑中动脉局部脑血流量的变化，以确定相应的CA范围。

小鼠动脉血压的监测方法经常采用置入液体导管法，亦称插管法，一端连接压力传感器，液体填充导管的另一端必须置入动脉内，如颈动脉和股动脉。大鼠CA的动物模型中所采用的是股动脉插管监测血压。由于小鼠体型较小，颈动脉插管测压法成为小鼠有创动态监测血压的最常用方法。但在本研究中，若行小鼠颈动脉插管必然会引起大脑血液供应发生变化，从而导致相应的脑血流动力学参数变化。为了能有效且准确监测动脉血压，我们以颈动脉插管测压法为标准，建立了较少用的小鼠股动脉插管测压法。同一只小鼠的左颈动脉与右股动脉插管测压结果显示，其收缩压、舒张压、平均动脉压差异无统计学意义；但右股动脉插管测压法所测的脉压高于左颈动脉插管法所测的脉压，这个结果可以通过正常的生理机制来解释：在正常的生理条件下，离心脏越远的位置，机体动脉脉压越大[17, 18]，与颈动脉相比，股动脉与心脏相距远，因此股动脉的脉压会更高。此结果更进一步证实了股动脉测压法的准确性。而且，相关性分析及Bland-Altman分析结果显示，左颈动脉及右股动脉插管法所测的收缩压、舒张压、平均动脉压、脉压的一致性十分高，说明股动脉插管测压法与颈动脉插管测压法测得的结果都十分准确可靠。

本研究结果表明，当平均动脉压升高或降低在30 mmHg以内时，小鼠脑血流量稳定，脑血流的变化率小于10%。这个结果与其他关于大鼠和猪的研究结果一致[19, 20]。当平均动脉压升高超过30 mmHg时，小鼠脑血流量随着血压的升高明显升高；当平均动脉压下降超过30 mmHg时，其脑血流量随着血压的下降明显减少。平均动脉压的改变超过30 mmHg时，小鼠脑血流的变化率超过10%。这一结果表明，小鼠CA范围为基础平均动脉压上下30 mmHg。明确小鼠的范围，对进一步研究CA机制具有重要意义。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.43.010

R743

A

1002-266X(2017)43-0032-03

国家自然科学基金资助项目(831371573 )。

高庆春(E-mail: qcgao@263.net)

2017-05-11)