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第9章脑小血管疾病动物模型
小血管病动物模型的作用：1、探索小血管病的分子及细胞水平上的病理生理机制；2、临床前的潜在治疗措施；3、探索与其他疾病的可能相关作用。目前没有一种动物模型可以反映所有的小血管病的所有特点，但是不同的模型各有侧重，我们将对目前不同亚型的动物模型阐述如下。
第1节传统血管危险因素下的小血管病动物模型
1.栓塞模型
栓塞模型主要针对腔隙性脑梗死的研究。研究者采用微米的同种大鼠(家兔或猴)血凝块栓子悬液，由颈外动脉注入栓子后将颈外动脉结扎，开放颈总动脉，使栓子自颈内动脉进人颅内的各动脉，造成多处小梗死灶(直径约1mm)或较大的区域性梗死。这些栓子的结构还包括：悬浮的胆固醇结晶、塑料微粒或琼脂糖微粒等。实验动物主要表现为学习能力受损。此模型的优点在于，其制作时无需开颅，缺血效果明显,很好地模拟了临床血栓入脑途径。其缺点是操作较为复杂，梗死部位和梗死灶大小无法预测且在病理上不能模拟小血管病的慢性损伤导致的血管病变和白质病变。
用特定冷光源照射注射了光化学诱导剂的局部头颅内的血管，可以激发光化学反应，使血管内皮细胞破坏，血管内血栓形成，进而形成血栓-栓塞过程，导致脑梗死，从而建立光化学诱导脑栓塞模型。术后第2天，通过Morris水迷宫实验可观察到学习能力受损，经过大约5周时间可能恢复正常。病变主要在大脑皮质，也可累及海马、基底节和皮质下白质。
另外，Toshima等将月桂酸钠注入大鼠颈内动脉，成功建立了急性多发性腔隙性梗死模型。月桂酸钠可导致内皮损伤，在注射后1h可观察到穿通支内栓子形成，3天后可在皮质、海马、丘脑观察到多发性小梗死，病理上表现为神经元坏死和髓鞘脱失。这些模型可以模拟腔隙性脑梗死的临床特点，但是无法模拟小血管病变的白质病变及慢性血管损伤。
2.低灌注模型
低灌注模型包括永久性和短暂性脑缺血模型，是通过永久或者短暂性结扎相应脑血管而制备的脑缺血模型，根据操作方法分为2血管法（2-vesselsocclusion,2-VO）3-VO、4-VO。此种模型同过全脑缺血损伤，导致认知功能障碍，突出损害于皮层及海马，从而模拟血管性认知功能障碍。而2血管法也可用于脑小血管病导致的白质病变的研究。
2.12血管阻塞模型
Farkas等通过夹闭双侧颈总动脉，合并低血压以减少脑血流量，造成急性脑缺血。啮齿动物(沙土鼠除外)脑血液循环有丰富的侧支循环，仅结扎双侧颈总动脉不足以明显降低脑血流量，通过一些改良，如颈部软组织加压，或通过剪尾放血、腹腔注射硝普钠和颈总静脉处置管抽血等方法降低血压，增加模型的可靠性。于术后第7天左右，通过Morris水迷宫试验可观察到学习和记忆功能受损，大约术后8周经八臂迷宫实验也可检测到空间工作记忆受损。2-VO模型动物认知功能的损害主要是由脑白质病变引起的，包括脱髓鞘、髓鞘碱性蛋白的缺失和小胶质细胞的活化等。一般从术后4周开始，海马CAl区会出现星形胶质细胞密度增加和神经元的缺失。血管病变于术后12个月出现，表现为毛细血管壁的管壁增厚和纤维化。
2.2双侧颈总动脉狭窄模型
有研究者应用线圈缩窄双侧颈总动脉，制备沙土鼠永久性全脑缺血模型，在术后6周，通过被动逃避实验可观察到模型动物的记忆损害。组织学检查发现术后1周在海马、基底节和大脑皮质存在局灶性神经元缺失(直径约1mm)，并伴有胶质增生；在术后8周，出现弥漫性白质损害，其特征为白质稀疏，不伴有局部缺血改变的胶质增生，髓鞘碱性蛋白和轴索纤维减少。Nishio等使用弹簧圈缩窄小鼠的双侧颈总动脉，造成永久性脑低灌注。由于该小鼠额叶-皮质下环路受损，不伴有明显的灰质改变，表现为工作记忆障碍，类似于皮质下血管性痴呆。参考记忆和工作记忆的损害出现于术后5～6个月。在术后8个月，组织学分析可见海马萎缩，有细胞皱缩和凋亡。Miki等选择C57BL/6小鼠外置弹簧圈制备双侧颈总动脉狭窄模型，在轻度脑低灌注组(脑血流量降低至术前的30％～50％)，小鼠表现为快速移动行为和空间参考记忆障碍。在术后5周，组织学分析可见脑白质疏松，并有小坏死灶，伴随反应性星形胶质细胞增生、小胶质细胞浸润、轴突缺失和髓鞘崩解，在左侧大脑半球病变更为明显。但是以上这些研究的缺点在于，梗死的部位多位于胼胝体，而非基底节区，这与人类的不同。而且这些实验虽然在运动和记忆等方面有很好的重复性，但是在其他方面，如白质梗死、纹状体梗死及逐渐的脑血流下降方面重复性差。另外，这些大鼠的制备都面临同一个问题，突发的血流下降，问题是白质病变是慢性缺血所致还是急性低灌注所致无法判断。为了解决这些问题，Yorito等等在C57BL/6J鼠身上实验，用缩窄器置于右侧颈总动脉使得右侧颈总动脉在28天内逐渐闭塞、并用弹簧圈置于左侧颈总动脉，使其狭窄率达到50%，在28天时，研究者发现，病灶部位主要位于右侧皮层下，而不是皮质，包括胼胝体、内囊、海马和尾状核，这很好地反映了小血管病的白质损害的特点。通过Morris水迷宫检测，发现大鼠空间学习记忆能力的损害，Y迷宫检测，可观察到小鼠的学习功能受损，旋转实验和悬挂实验检出大鼠运动能力的下降。这一动物模型是反映慢性缺血导致白质损伤的较理想的模型。
很少有动模型可以准确地反映白质的损害，其中内皮素-1（ET-1）是一个，将内皮素注入白质区域，可以导致皮质下白质损伤，这个方法可以直接导致深部组织梗死，注入ET-1后大约1小时，可以出现一个小于1mm的病灶，同时大量的星型胶质细胞、小胶质细胞和炎症标志物的出现，数天后大鼠会出现暂时的运动功能障碍。但是存在一些缺点，如注射前需要颅骨切开，注射时可能导致进针部位机械损伤，导致机械性的髓鞘坏死而不是脱髓鞘改变。而且，ET-1受体不仅存在于血管内皮，同时也存在神经元及星形胶质细胞，因此他可以导致星型胶质细胞增生而干扰神经修复过程中轴突的再生。另外，目前没有报道提到认知的损害和血管壁及白质损伤。
3.高血压模型
3.1易卒中型自发性高血压大鼠(stroke-pronespontaneouslyhypertensiverat,SHR-SP)模型。
Okamoto等在SHR的基础上成功培育出了具有卒中倾向的自发性高血压大鼠，即SHR-SP，其卒中发生率高达80％以上。研究发现，恶性高血压、卒中遗传倾向及高盐饮食均为自发性卒中的危险因素，既往组织病理学证实，内皮细胞损伤崩解最先受累，合并血脑屏障破坏，然后出现血管壁增厚，管腔狭窄，血栓形成等，最终出现主要位于皮层的病变如微梗死、出血，也可以出现白质损害，并出现相应的认知损害。但是近来，研究发现，SHRSP模型发生早期梗死的主要病因是血脑屏障的破坏，而穿支动脉内皮细胞损伤导致血栓栓塞主要发生于晚期，这个模型给小血管病变抗栓治疗带来了挑战，因为早期发现这些血管的微妙改变很困难，是否存在一些血清学标志物对其有所提示，研究者们希望通过检测SHRSP模型鼠尿中肾损伤分子1（kidney-injury-molecule-1,KIM-1）来反映肾小管及脑血管的病变，希望能发现新的可以适用于人类的血管损伤因子。由于SHR-SP动物模型病灶均产生在穿支动脉供血区，表现为腔隙性梗死、广泛的白质病变和微出血，因此是目前较理想的小血管病动物模型。但是由于其价格昂贵，且卒中的发生时间、部位和病理学特征变异较大，限制了其大范围的应用。
3.2诱导性高血压大鼠(induciblehypertensiverat,IHR)模型
雄性IHR的Y染色体上有肾素基因，受可诱导启动子调控。通过诱导该基因表达，可过度激活肾素-血管紧张素系统，进而诱发高血压。研究人员在该大鼠外周血管观察到了血管壁的变化，但未见有脑组织病理学改变[22]。但是，通过给转基因大鼠高盐饮食可导致多发性脑微出血。
4.表达人肾素和人血管紧张素原转基因小鼠(R/A)模型
该小鼠仅出现中等程度的高血压，但可观察到脑小动脉血管壁增厚。通过给予高盐饮食和NO合酶抑制剂可诱导脑内，尤其是脑干的微出血和小缺血灶。
5.灵长动物主动脉缩窄模型
短尾猴和恒河猴均可用来制作此模型。通过手术使主动脉狭窄25％，可导致动物血压持续/mmHg，在不影响动物生存的情况下观察到动物有认知功能损害，特别是执行功能和短时记忆损害，同时也观察到其脑血管病变、心肌肥厚和肾脏病变。脑内病变主要为前脑白质的腔隙性梗死(直径0.5mm)，在皮质、丘脑、中脑、小脑和纹状体也可见类似病灶。在病理学方面，该模型动物还可见血管壁增厚、血脑屏障破坏和未梗死白质区星形胶质细胞和小胶质细胞聚集。但是虽然有血管壁的增厚，但是这些病理改变与人的小血管病不同，比如没有动脉粥样硬化、动脉瘤、出血等，同时也没有出现脑白质疏松。
6.高同型半胱氨酸血症的啮齿类动物模型
高同型半胱氨酸血症的动物模型包括：高同型半胱氨酸或其前体物质甲硫氨酸饮食诱导鼠以及同型半胱氨酸代谢酶基因缺陷性鼠，最常见的是亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolatereductase，MTHFR)基因缺陷，即Mthfr+/-的啮齿类动物模型.这些动物模型的空间学习、记忆能力显著受损，并且随着血清同型半胱氨酸含量的升高，动物海马毛细血管的总长度逐渐缩短，而模型动物在Morris水迷宫中逃跑的时间逐渐延长，而其发病机制与海马区微血管疏松有关，另外，高同型半胱氨酸血症与高脂血症密切相关，且Mthfr基因缺陷可能加速脂质堆积及动脉粥样硬化的形成，动脉粥样硬化增加卒中风险，最终导致认知功能下降。
参考文献
1.RasmussenRS,OvergaardK,Hildebrandt-EriksenES,BoysenG.D-amphetamineimprovescognitivedeficitsandphysicaltherapypromotesfinemotorrehabilitationinaratembolicstrokemodel.ActaNeurolScand.6Mar;(3):-98.
2.HainsworthAH,MarkusHS.Doinvivoexperimentalmodelsreflecthumancerebralsmallvesseldisease?Asystematicreview.JCerebBloodFlowMetab.8Dec;28(12):-91.
3.SilasiG,SheJ,BoydJD,XueS,MurphyTH.Amousemodelofsmall-vesseldiseasethatproducesbrain-wide-identifiedmicroocclusionsandregionallyselectiveneuronalinjury.JCerebBloodFlowMetab.May;35(5):-8.
4.ToshimaY,SatohS,IkegakiI,AsanoT.AnewmodelofcerebralmicrothrombosisinratsandtheneuroprotectiveeffectofaRho-kinaseinhibitor.Stroke.0Sep;31(9):-50.
5.FarkasE,DonkaG,deVosRA,MihályA,BariF,LuitenPG.Experimentalcerebralhypoperfusioninduceswhitematterinjuryandmicroglialactivationintheratbrain.ActaNeuropathol.4Jul;(1):57-64.
6.FarkasE,LuitenPG,BariF.Permanent,bilateral北京中科医院是假的吗北京中科中医院
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