范琢玉，李雨轩，沈光海*，朱鹤云

(1.延边大学药学院，吉林 延吉 133002；2.吉林医药学院药学院，吉林 吉林 132013)

脑卒中又称为脑中风或脑血管意外，临床主要表现为猝然昏倒、不省人事或口眼歪斜、半身不遂等症状。根据发病机制不同，临床上可将其分为缺血性脑卒中和出血性脑卒中。其中缺血性脑卒中的发病率约占脑卒中总比例的80%，主要原因是大脑中动脉或其分支的血管发生栓塞性闭塞[1]。脑血管发生闭塞后，会导致脑组织中氧气和能量供应不足，形成氧自由基，进一步诱导谷氨酸的释放、细胞内钙的累积以及一系列炎症反应的发生，从而使脑组织产生不可逆的损伤[2]。此外高血压、心脏病、糖尿病和一些日常的不良习惯都有可能引发脑卒中。

目前针对脑卒中发病情况的研究难点主要包括以下几个方面：①人类缺血性脑卒中的表现、原因和发生病变的结构部位极其多样；②在发生缺血性脑卒中时，人体病理生理学形态会迅速发生改变，这一过程通常无法通过人类中风的成像技术检测；③在脑卒中的病理生理学研究中，血液灌注和血液循环系统(如侧支循环)也至关重要，但无法在体外模型中建模。因此，建立良好的动物或细胞模型对于脑卒中的研究和治疗中十分重要[3]。

1 实验对象的选择

脑卒中实验多选用小型动物(如小鼠、大鼠、兔子等)。与大型动物相比，小型动物实验成本更低，可接受性更高。大鼠是脑卒中研究中最常用的动物之一[4]，其脑血管系统和生理学特性与人类相似，适中的体型便于监测生理参数，更重要的是容易进行重复性研究。

2 常见的缺血性脑卒中模型

2.1 腔内缝合大脑中动脉栓塞模型

由于大脑中动脉及其分支最易受到影响形成大脑中动脉栓塞，从而引发缺血性脑卒中，因此可通过阻断大脑中动脉来构建大脑中动脉栓塞模型。大脑中动脉栓塞模型具有较低的侵入性，同时也是最接近人类缺血性中风的一种技术，目前在科研上已被广泛使用[5]。大脑中动脉栓塞模型常采用线栓法进行[6]，该方法创伤较小，不需要进行开颅手术，因此避免了对颅骨结构的损伤。线栓插入的方式可分为颈外动脉插线和颈总动脉插线。颈总动脉插线法是在分离出大鼠的颈外动脉、颈总动脉和颈内动脉后，暂时阻断颈外动脉，将线栓从颈总动脉直接引入到颈内动脉，并推进线栓，直到中断大脑中动脉的血液供应。颈外动脉插线是将线栓插入横断的颈外动脉中，从颈外动脉推入线栓穿过颈内动脉到达大脑中动脉，从而中断大脑中动脉的血液供应。该方法可实现永久性大脑中动脉栓塞或短暂性大脑中动脉栓塞。颈外动脉插线是暂时性大脑中动脉栓塞的较好选择，因为它保持了再灌注所需的解剖完整性[7]。大鼠大脑中动脉栓塞模型最常见的脑组织缺血持续时间为60、90和120 min，或永久性缺血，诱发梗死的成功率为88%～100%。

大脑中动脉栓塞模型具有以下几个优点[8]：①人类缺血性中风通常是因为大脑中动脉受到影响发生闭塞，该模型能很好地模拟人类缺血性中风的情况，并显示出与人类中风相似的脑组织阴影成像；②大脑中动脉栓塞模型的特点是梗死体积大，重现性高，再灌注和缺血的持续时间可以精确控制；③该模型建立过程相对容易执行且不耗时。但根据线栓的类型和实验人员的操作水平不同，有可能在建模时会导致血管破裂和蛛网膜下腔出血从而导致建模失败。这些缺点可以通过使用硅涂层缝合线和在激光多普勒血流探测仪的引导下放置线栓来解决。

2.2 开颅手术模型

开颅手术模型通过手术直接切除大脑中动脉来实现，需要开颅和切开硬脑膜以暴露大脑中动脉。具体操作方法可分为两种：①首先分离腮腺和颞肌，横切颧弓，移除覆盖在大脑中动脉上的颅骨，通过电凝和附加横断阻断大脑中动脉，导致永久性阻断，或者通过微动脉瘤夹、钩子、结扎等方法在小鼠体内实现大脑中动脉永久性阻断[9]。②三血管闭塞模型[10]，该模型涉及两个颈总动脉的额外闭塞，可减少侧支血流，巩固缺血性损伤。梗死范围取决于大脑中动脉和颈总动脉是永久性还是暂时性闭塞。该方法诱导的脑缺血损害了大部分额叶、顶叶、颞叶和头端枕叶皮质、底层白质和纹状体边缘部分[11]。但可以避免腔内缝合大脑中动脉栓塞模型中出现的丘脑、下丘脑、海马和中脑损伤。与腔内缝合大脑中动脉栓塞模型相比，该方法可诱导更小的梗死体积。

开颅手术模型的主要优点是在梗死面积和神经功能缺损方面具有良好的可重复性，实验动物死亡率低，并且可以通过视觉确认实验是否成功。主要缺点是在颅骨切除的过程中，可能会因为钻孔或电凝等操作导致底层皮质损伤或血管破裂，还有可能影响颅内压，因此该模型的建立需要实验操作人员具有较高的手术技巧。

2.3 光血栓模型

光血栓脑卒中模型是基于血管内的光氧化反应[12]，该反应会导致大脑皮质明确的缺血性损伤，并且会使纹状体发生一定的改变。光血栓脑卒中模型是通过在小鼠腹腔注射或大鼠静脉注射光活性染料(如孟加拉玫瑰红、红色素B)后，用特定波长的光束照射大脑几分钟来构建的[13]。这一过程可在动物脑中产生氧自由基，导致内皮损伤、血小板活化，光照区域的软脑膜和脑实质内血管发生聚集，从而造成脑组织缺血。

光血栓脑卒中模型的主要优点是能使大鼠脑组织缺血细胞快速死亡、所需的手术干预最少，而且重复性高、死亡率低等[14]。该模型的缺点在于脑组织缺血是由于其末端动脉闭塞引起的，这种快速演变的缺血性损伤和同时发生的内皮损伤与早期细胞毒性(细胞内)及同时发生的血管源性(细胞外)水肿形成有关。此外该模型中仅出现少量或无缺血半暗带和局部侧支循环/再灌注。

2.4 内皮素-1模型

内皮素-1是一种具有长效性的血管收缩肽[15]。它可以直接用于暴露的大脑中动脉，进行脑内(立体定向)注射或应用于皮质表面，从而导致剂量依赖性缺血损伤和边缘缺血性水肿[16]。当内皮素-1应用于皮质表面时产生的缺血损伤与永久性大脑中动脉栓塞缺血损伤类似，而内皮素-1定向注射会导致所涉及的皮质层发生半圆形梗死。内皮素-1的血管收缩特性也可用于建立大脑前动脉栓塞的模型。

内皮素-1模型的优点是侵入性小、死亡率低，以及有可能在脑深部区域和浅部区域直接诱发局灶性缺血。然而由于内皮素-1受体和内皮素-1转化酶也是由神经元和星形胶质细胞进行表达，所以该模型的应用具有局限性[17]。

2.5 栓塞性卒中模型

栓塞性卒中模型可分为微球/巨球栓塞模型和血栓栓塞模型。微球栓塞模型是使用微导管通过颈外动脉将微球插入大脑中动脉或颈内动脉中，微球的直径为20～50 μm，会随着血液的流动，被动地冲入到脑部的血液循环中从而导致多灶性和异质性梗死[18]。注射后24 h内病灶区域缓慢增大。病变的范围和严重程度可通过调节注射微球的大小和注射剂量来控制。在巨球栓塞模型中，巨球的直径为100～400 μm，这些球体被注入到颈内动脉后会造成动脉栓塞，从而导致脑组织局灶性缺血损伤[19]。与大脑中动脉栓塞模型相比，微球/巨球栓塞模型的优点是保留了下丘脑的血液供应，从而避免了下丘脑梗死和及其产生的不良反应。

血栓栓塞模型是通过自体血液中自发形成的血块或凝血酶诱导的血栓而建立的模型[20]。诱导血栓时可直接将凝血酶注入到颈内动脉的颅内段或大脑中动脉中。该模型更接近于在大部分人类中风后观察到的血管闭塞机制。血栓栓塞模型中梗死的体积和部位取决于血栓的大小和血管的弹性。与线栓大脑中动脉栓塞引起的缺血性病变相比，血栓栓塞模型梗死体积更小，脑组织发生的病理生理变化更大。

综上所述，缺血性脑卒中约占临床脑卒中总比例的80%，其中以大脑中动脉栓塞最为常见[21]。缺血性脑卒中的严重程度及愈后的恢复情况与脑组织局部缺血的持续时间、血压高低、梗死体积以及年龄和性别都有必不可分的联系[22]。缺血性脑卒中动物模型的建立对进行人类脑卒中的研究有很大帮助。由于该类模型面临造模成本高、耗时长等问题，因此，对于此类动物模型的研究并不深入。而且脑卒中是一个系列性疾病，如动脉粥样硬化、炎症或感染等原因都可能引起梗塞。现有模型多使用健康和年轻的动物，与患病人群情况仍有较大偏差。所以如何建造经济合适、具有高度复杂性疾病的动物模型将成为科研人员面临的首要任务。