郭文娟，张綦慧

脑小血管病(cerebral small vessel disease，CSVD)是指颅内终末小动脉(直径40～200 μm)、微动脉、动静脉吻合、毛细血管和终末小静脉的各种病变所导致的一系列临床、认知、影像学及病理表现的综合征[1]。脑部小血管病变会导致脑组织病理改变，如皮质下微梗死、白质病变、腔隙性脑梗死、扩大血管周围间隙、脑微出血、脑萎缩[2-4]，这些病理改变引发的认知障碍是血管性认知功能损害(vascular cognitive impairment，VCI)的第一位病因[5]。慢性脑低灌注(chronic cerebral hypoperfusion，CCH)被认为是CSVD的主要病理机制之一[6-7]，是认知功能衰退和痴呆这一神经退行性改变过程的主要致病因素[8]。基础实验多用啮齿动物模拟CSVD，探究CSVD的致病机制、病理特性和治疗。但至今仍缺乏令人信服且最接近人类VCI致病机制的理想动物模型，现对CCH动物模型研究进展进行总结论述，以期对VCI的基础研究提供实验指导。

1 永久性双侧颈总动脉闭塞模型(bilateral common carotid artery occlusion，BCAO)

BCAO通常选用大鼠，将大鼠麻醉后，采用结扎双侧颈总动脉(two-vessel occlusion，2VO)的方法，首先通过颈部正中切口先暴露一侧颈总动脉(CCA)，并用4-0缝合线将颈总动脉永久性结扎，然后以同样的方法结扎另一侧颈总动脉，消毒缝合伤口。手术过程中，直肠温度保持在36.5 ～ 37.5 ℃[9]。该模型是目前制备CCH应用最为广泛的模型，具有方法简单、易于操作、耗时短、成本低、存活率高等特点[10]。BCAO模型主要意图在于通过永久性结扎双侧颈动脉使脑血流在短时间内急剧下降，使动物脑组织处于长期低灌注状态导致神经元缺血缺氧。然而越来越多的实验发现，脑血流量可在BCAO后3 d内显著下降，可减少30%～50%，但经过数周至数月借椎-基底动脉系统代偿供血，血管重构，造模7 d后脑血流量开始恢复，60 d后脑血流量又恢复到闭塞前水平[11]。受椎基底动脉代偿供血的部分脑区如丘脑、海马和下丘脑的脑血流量无变化[12]。这些证据表明，BCAO模型不足以长期维持大鼠慢性脑低灌注状态。

针对2VO模型后循环代偿缺陷，有学者应用4VO模型4VO/CCA(双侧椎动脉+双侧颈总动脉结扎)与4VO/ICA(双侧椎动脉+双侧颈内动脉结扎)制备CCH大鼠模型，发现4VO/CCA造模30 d后，大鼠海马CA1区出现神经退行性改变，但在接受4VO/ICA的大鼠中没有出现该变化，甚至延长至60 d也没有出现，但4VO/ICA没有发生在4VO/CCA模型中出现视网膜和神经损伤。尽管4VO/ICA弥补了BCAO模型的部分缺陷，但4VO/ICA模型在产生认知障碍或海马损伤方面均无效[13-14 ]，因此，缺乏制备VCI的有力证据。4VO模型避免了后循环的代偿供血，但其存在的弊端也是不容忽视的。Farkas等[9]指出，由于不同区域脑组织的血管结构和特定区域脆弱性程度不同，加之2VO引发的急性血管闭塞导致的脑低灌注是一个急性过程，不符合临床慢性缺血缺氧引发CSVD致病机制等。另外，在改良的4VO模型中可诱发VCI的4VO/CCA模型依然存在BCAO的缺陷，如诱发视神经损伤，对基于视觉空间定向任务的检测结果难以解释；通过敲除基因或转基因动物获得分子技术的途径有限，遗传研究受限等固有缺陷[15]。

2 双侧颈总动脉狭窄模型(bilateral common carotid artery stenosis，BCAS)

该方法主要选择10～12周龄雄性C57BL/6J小鼠(体质量24～29 g)。实验方法与BCAO模型相似，在麻醉小鼠后，通过颈部正中切口暴露一侧颈总动脉，将两根4-0缝合线分别放置于颈总动脉分叉处下方段的近心端和远心端，将两根缝合线稍稍提起，然后应用内径为0.18～0.22 mm的微弹簧(微弹簧由钢琴线制作而成，螺距0.5 mm，总长度2.5 mm)放置于颈总动脉两根缝合线之间，绕颈总动脉旋转植入微弹簧，脑血流可以通过改变微弹簧内径来调控。另一侧应用同样的方法放置微弹簧，最后缝合消毒。手术过程中，直肠温度保持在36.5～37.5 ℃[16]。该方法之所以选择应用C57BL/6J小鼠是因为：首先，常规实验大鼠比小鼠对脑缺血更具抵抗力；其次，目前没有适合大鼠颈总动脉尺寸的微弹簧；最后，C57BL/6J小鼠品系是对脑缺血最脆弱的小鼠品系，且该种类小鼠拥有不发达的后交通动脉[17-18]，弥补了常规实验动物后椎动脉代偿供血的不足，适合长期维持CCH[15，19]。

有研究发现，内径为0.16 mm的微弹簧，可使脑血流量下降到术前的(51.4±11.5)%，造成海马CA1区损伤。然而，内径为0.18 mm和0.20 mm的微线圈，脑血流量分别下降为(67.3±18.5)%和(77.3±13.4)%，仅在白质区有小胶质细胞和星形胶质细胞的激活等组织学损伤[16]。这也提示短期内脑血流量下降30%～50%才会引起海马改变。BCAS术后2 h，小鼠脑皮层血流量会暂时下降至控制值的60%～70%，1～3个月后逐渐恢复至80%。BCAS后5～6个月，出现记忆认知功能受损。此外，在BCAS后8个月，出现迟发性海马萎缩[20]。BCAS术后3～5 d在定位导航实验中小鼠寻找隐藏平台时出现较长的逃避潜伏期，提示小鼠在BCAS造模后3～5 d已有空间学习能力受损和认知障碍改变[21]。造模后30 d，记忆缺陷和白质损害表现明显[22]。BCAS诱导的慢性脑低灌注小鼠模型中，皮质下白质是脑缺血性损伤的敏感部位，可于BCAS术后7 d后出现小胶质细胞激活；14 d出现在胼胝体、纹状体和内囊区的白质疏松和星形胶质细胞的增殖[16]。在目前的研究中BCAS模型导致的慢性脑灌注不足，可靠地再现了VCI的临床和病理特征，造成小鼠认知缺陷，脑血流量减少以及小鼠血脑屏障破坏、胶质激活、氧化应激和少胶质细胞丢失为特征的皮层下白质损伤[23-24]。该模型可通过调节微弹簧的内径控制狭窄程度，选择性损伤或保留灰质、海马等部位[22]。BCAS为研究白质损伤对认知的影响提供了一个强有力的方法。这个模型被认为是最有前途的VCI模型，但BCAS与BCAO均会引起脑血流量急剧下降，与临床病人慢性缺血缺氧致病机制并不相符[25]，因此，BCAS模型模拟的VCI发病机制尚有不足。

3 双侧颈总动脉逐渐闭塞模型(gradual common carotid artery stenosis，GCAS)

实验首次在Wistar大鼠上进行[26]，由于Wistar大鼠的脑血管解剖学特征[10]，随后被10～12周龄雄性C57BL/6J小鼠(体质量24～29 g)替代，麻醉后，沿颈部正中切口暴露双侧颈总动脉，在两侧颈总动脉分叉处下方放置一个血管收缩器(内径0.50 mm，外径3.25 mm，长度1.28 mm)，最后缝合消毒。手术过程中，直肠温度保持在36.5～ 37.5 ℃。血管收缩器由一个钛套管包裹着一个带有内腔的吸湿性酪蛋白材料组成，内径宽度可根据血管直径调整。酪蛋白组分逐渐吸收水分并随之膨胀，导致可预测的动脉管腔狭窄和闭塞[12]。颈动脉的逐渐收缩导致了与BCAO在白质中类似的病理改变，但不损害灰质[27]。在GCAS术后，随着血管收缩器的逐渐收缩，脑血流量在第7天达到最低水平[28]，到28 d逐渐稳定，28 d后颈总动脉狭窄幅度达到79.3%，皮层和皮层下脑血流量呈逐渐持续下降过程；32 d后出现白质损害、运动障碍和记忆缺陷[26-29]。该方法最大的优势在于造模后脑血流减少缓慢，成功模拟了临床CCH致VCI发病过程及人类VCI存在的运动障碍、学习障碍和记忆障碍等临床表现。该模型将有助于研究CCH对神经功能和认知功能障碍的致病机制[30]。近90%的C57BL/6J小鼠的后交通动脉发育不良甚至缺失，导致GCAS模型在28 d后的存活率仅为27%。且由于C57BL/6J品系更容易发生脑梗死，所以很难控制在小鼠大脑中发生梗死的大小和数量[31]。

4 双侧颈总动脉不对称模型(asymmetric common carotid artery surgery，ACAS)

为了更好地模拟临床CSVD疾病特征，进一步改进CCH模型，将GCAS和BCAS模型结合，即在10～12周龄雄性C57BL/6J小鼠(体质量24～29 g)一侧颈总动脉分叉处下方段，绕颈总动脉旋转植入微弹簧。然后在另一侧颈总动脉分叉处下方放置一个血管收缩器制备ACAS模型[19]。81%的小鼠在血管收缩器侧皮层下区域，包括胼胝体、内囊、海马伞和尾状核出现多发梗死损伤，运动能力和认知能力明显降低。该模型成功复制人类皮层下VCI的表型，包括伴有运动和认知障碍的多发性白质梗死[19]。ACAS造模28 d后小鼠表现出脑血流量逐渐减少，除了弥漫性白质损伤外，血管收缩器同侧的皮层下区域出现多发梗死损伤和小鼠的空间工作记忆明显下降[10，32]。该模型延续GCAS致CCH的优点，即脑血流量减少缓慢，不存在急性下降过程。另一个优势在于，ACAS模型与GCAS模型相比，高死亡率和多发性脑梗死现象得到明显改善和控制。另外由于该模型实现了左右侧脑组织不同的缺血程度，因此，可以比较某些药物对不同缺血程度下脑血管性疾病的疗效[19]。

5 小 结

在大鼠上进行的BCAO模型是目前应用最广泛且实验操作最简单的造模方法[10]，但其存在固有缺陷：①双侧颈动脉结扎引发的脑组织缺血是一个急性过程[9]；②在造模数天后，脑血流量通过后椎-基底动脉系统代偿供血，从而恢复脑血流[11]；③急性颈总动脉结扎会诱发视神经损伤，难以进行基于视觉空间定向任务的检测；④通过敲除基因或转基因动物获得分子技术的途径有限，使遗传研究受限[15]。在C57BL/6J小鼠品系下进行的BCAS模型，弥补了大鼠BCAO模型后椎-基底动脉系统代偿供血及诱发视神经损伤的缺陷，但BCAS模型同BCAO模型均是急性血管收缩过程，同样可引起脑血流量急剧下降，与临床病人慢性缺血缺氧致病机制并不相符[25]。GCAS模型延续BCAS模型的优点，应用对脑缺血最脆弱的C57BL/6J小鼠，可减轻血管代偿产生的影响，更好地模拟慢性低灌注机制。此外，GCAS模型最大的优点在于该模型模拟了颈动脉逐渐狭窄的过程，可在造模后实现脑血流逐渐减少，成功模拟了临床CCH过程，并可引发运动障碍、学习障碍和记忆障碍等VCI临床表现[30]。该模型的缺点在于造模28 d后脑组织缺血过度，在28 d后的存活率不足[31]。ACAS模型借鉴BCAS模型及GCAS模型的优点，选用C57BL/6J品系小鼠。采用双侧颈总动脉不对称狭窄模型，即一侧不完全闭塞，一侧逐渐闭塞，弥补了GCAS模型过度缺血致高死亡率和BCAS模型急性缺血的不足。ACAS模型最大的优势在于可实现左右侧脑组织不同的缺血程度，可用于观察不同指标[19]。ACAS模型更符合VCI中CSVD的发病机制及表现特征，但由于目前血管收缩器费用昂贵且缺乏供应商，因此，该模型并未大规模开展，缺乏充足的实验发现该模型潜在的优势和不足。且该模型大多应用C57BL/6J小鼠进行实验，由于体型小，导致实验操作较为困难，需进一步探索适用于CCH的鼠类。有研究表明，蒙古沙土鼠具有同C57BL/6J小鼠类似的脑动脉特征，即脑部Willis环缺陷，缺乏大脑中动脉与后椎动脉交通支[33-34]，可改善大鼠后椎动脉代偿供血，达到脑部持续慢性低灌注状态，已被应用于制备BCAO模型[35]。且蒙古沙鼠体积介于大鼠与小鼠之间，与小鼠相比更利于实验操作。因此，是否可利用沙鼠的这一特性，提高技术，开发适用于大鼠的微弹簧和血管收缩器，从而进一步弥补小鼠CCH实验的不足，完善模拟CSVD临床发病机制的大鼠模型尚待进一步探讨。CSVD是一种与血管危险因素(包括高血压、糖尿病、肥胖和血脂异常)、年龄和遗传因素密切相关的疾病。为更好地模拟临床CSVD病理机制，尚需将CCH与血管危险因素、遗传等特征进一步结合，这对疾病的基础探究是非常必要的。