一种制备恒河猴局灶性脑缺血模型的方法 【技术领域】
本发明涉及恒河猴局灶性脑缺血模型的方法。背景技术 脑卒中是严重危害人类生命健康的疾病, 是目前导致人类死亡的第二大病因, 也 是成年人致残的一个主要原因。世界范围内大约 2/3 的卒中发生在发展中国家。在我国, 由于人口基数大, 人口老龄化问题日益突出, 卒中发病率逐年增加。 卒中存活者中 50%遗留 严重残疾, 10%的患者需要长期专人护理, 再加上昂贵的治疗费用, 给社会和家庭带来沉重 的负担。最常见的卒中类型是缺血性脑卒中, 约占所有卒中的 80%。多年来人们一直致力 于缺血性卒中的脑损伤机制以及治疗措施的研究。但迄今为止, 缺血性脑损伤机制尚未完 全探明, 现有治疗的效果亦不尽人意, 除卒中单元、 抗血小板药物 ( 如阿司匹林 ) 和 3 小时 内 t-PA 静脉溶栓治疗有肯定疗效以外, 其他治疗均无可靠证据说明其疗效。因此, 进一步 探明缺血性脑损伤机制, 探索其他有效安全的治疗措施是亟待解决的问题。
无论是脑损伤机制的研究还是新治疗措施的探索, 都离不开脑缺血动物模型。理 想的脑缺血动物模型应该具备接近临床、 可重复性好、 操作简便以及避免产生附带效应干 扰实验结果等特征。
有文献报道局灶性脑缺血模型的建立方法, 多是采用大鼠、 家兔建模, 如: 肖育华, 局灶性脑缺血模型的建立, 《中国比较医学杂志》 , 2008 年 18 卷 10 期, 方法随机将 26 只新 西兰兔分成对照组与缺血组, 利用三氯化铁溶液刺激实验组兔大脑中动脉, 在缺血 24h 处 + + 2+ 死, 测定脑组织 H2O、 Na 、 K、 Ca 含量, 并测定脑梗死范围, 观察模型建立的效果。李金国, 等, 线栓法制备大鼠局灶性脑缺血模型的研究, 《泰山医学院学报》 , 2008 年 4 期, 采用线栓 法制备局灶性脑缺血大鼠模型, 采用的动物有鼠种和种系制作脑缺血模型选用的实验动物 有: 小鼠、 大鼠、 蒙古沙土鼠、 猫、 狗、 猪、 羊以及灵长类动物猕猴等, 其中最为常用的是大鼠, 使用率超过 90%。王晓云, 兔大脑中动脉局灶性脑缺血模型制作和正电子发射断层显像观 察, 《中国脑血管病杂志》 , 2007 年 4 卷 1 期, 线栓法制作兔大脑中动脉局灶性脑缺血模型的 最适线栓头端直径, 并采用正电子发射断层显像技术 (PET) 检查缺血脑组织葡萄糖代谢水 平的变化。
非人灵长目动物在种属上与人类十分接近, 其脑血管和脑组织对缺血的反应类似 于人类。用其构建的脑缺血模型最有可能模拟出人类缺血性脑损伤的疾病过程。因此, 这 类动物可能是目前制作脑缺血模型的最佳选择。其中, 以大脑中动脉 (middle cerebral artery, MCA) 缺血再灌注模型最为重要。既往的研究通过外科手术暴露 MCA 然后微血管夹 闭、 气囊充气压迫等方式阻塞 MCA, 但术后并发症较多, 限制了该模型的应用 ; 近年来, 随着 血管内介入诊疗技术的快速发展, 该技术也被用于各种实验研究, 目前已有采用血管内介 模型建立后梗死灶大小和瘫 入法构建的局灶性脑缺血猴模型, 但均存在梗死位置不恒定, 痪症状变化较大等不足, 很难将该模型用于药物效果的评估。
发明内容 本发明的技术方案是提供了一种制备恒河猴局灶性脑缺血模型的方法。
本发明提供了一种制备恒河猴局灶性脑缺血模型的方法, 它采用弹簧圈栓塞构建 动物模型。
具体地, 它包括如下步骤 :
a、 动物麻醉 : 将恒河猴进行药物麻醉 ;
b、 脑缺血再灌注模型的建立 : 采用 Seldinger 技术行经皮股动脉穿刺 ; 成功后以 4F 造影导管行主动脉弓上血管和脑血管造影了解颅内动脉走形情况 ; 造影结束后, 导管尾 端接 Y 型带阀接头, 其侧臂带三通软连接管并与加压输液袋相连, 持续滴入生理盐水以防 血栓形成 ; 选择走形平直的一侧大脑中动脉, 将微导管引至 MCA M1 段中远端后释放出弹 簧圈, 完全阻断一侧大脑中动脉中远端血流, 之后退出支撑导丝 ; 栓塞 1h 后, 撤出弹簧圈, 再次行超选择造影, 证实 MCA 血流恢复, 然后拔出微导管、 动脉血管鞘, 股动脉区局部压迫 20min。
其中, b 步骤是在 DSA 直视下进行血管内介入操作。
本发明还提供了一种筛选治疗局灶性脑缺血的药物的方法, 它包括如下步骤 :
a、 采用权利要求 1-3 的方法制备恒河猴局灶性脑缺血模型 ;
b、 将候选药物一起施用于恒河猴 ;
c、 观察候选药物抑制恒河猴局灶性脑缺血模型的情况, 并进行评分, 评价潜在的 治疗局灶性脑缺血的药物。
本发明采用血管内介入弹簧圈栓塞法构建恒河猴局灶性脑缺血模型, 有较高的稳 定性, 较高的安全性, 较好的可重复性, 是一种可良好模拟临床的简便易行的恒河猴局灶性 脑缺血模型。
显然, 根据本发明的上述内容, 按照本领域的普通技术知识和惯用手段, 在不脱离 本发明上述基本技术思想前提下, 还可以做出其它多种形式的修改、 替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式, 对本发明的上述内容再作进一步的详细说 明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容 所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图 1. 恒河猴脑缺血再灌注后不同时间神经功能评分结果
图 2-1 为右 MCA 栓塞前经 4F 导管行右侧颈内动脉造影结果, 可见右 MCA 显影良好 ( 图中白色箭头所示 )
图 2-2 为右 MCA 栓塞后经 4F 导管行右侧颈内动脉造影结果, 可见右 MCA 的 M1 中 远端未显影 ( 图中黑色箭头所示 )
图 2-3 为弹簧圈退出后行超选择造影结果, 显示 M1 段中远端血供情况, 可见 M2 段 及其远端血管显影良好 ( 图中白色箭头所示 ), 证实血流再通。
图 3 为缺血再灌注后, 动物 MCAO-004 的 3 个连续扫描层面图像 ( 轴位 )。A 图为 T2 FLAIR, 可见异常高信号病灶, 其分布与栓塞血管供血区一致 ; B 图为 DTI, 仍可见右 MCA 的 M1 段中远端供血区内异常高信号病灶 ;图4: 脑组织切片 HE 染色结果, 其中, 图 4-1 假手术组 (HE 染色, ×400), 图 4-2 模 型组 (HE 染色, ×400), 图 4-3 模型组 (HE 染色, ×400), 图 4-4 模型组 (HE 染色, ×400) 具体实施方式
实施例 1 本发明动物模型的制备
一、 材料与方法
( 一 ) 实验动物
成年恒河猴 3 只 ( 雄性, 4.2 ~ 5.6kg, 3 ~ 4 岁 ), 动物随机分为 2 组 : 模型组 (n = 2) 及假手术组 (n = 1)。假手术组除不进行血管堵塞外, 其余所有过程同模型组一致。
( 二 ) 实验试剂
1. 麻醉用药
(1) 速眠新
(2) 戊巴比妥钠 (3% )
(3) 阿托品 (1ml ∶ 0.5mg)
(4) 麻黄素 (30mg) ; 肾上腺素 (1mg) ; 氯化琥珀胆碱 (100mg) ; 氯胺酮 (100mg) ; 咪 唑安定 (10mg) ; 芬太尼 (0.1mg) ; 异丙酚 (200mg) ; 菲克雪浓或贺斯 1 瓶 (500ml/ 瓶 )
2. 介入手术用药
(1) 欧乃派克 (100ml ∶ 30g)
(2) 罂粟碱 (30mg/1ml)
(3) 肝素钠 (1.25 万 u)
(4) 尼莫地平 (20ml ∶ 4mg)
( 三 ) 实验仪器设备
1. 介入手术设备
(1)Philip Allura Xper FD20 血管造影系统
(2)4F 导管 (Cordis, a Johnson&Johnson Company)
(3) 微导管 (Cordis, a Johnson&Johnson Company)
(4) 弹簧圈 (Boston Scientific)
2. 磁共振检查设备
GE Signa-excite 3.0T 超导型磁共振成像系统
3. 动物监护仪器
(1) 心电监护仪 (RM6240BD, 成都仪器厂 )
(2) 耳温计 (IR1DA1, Microlife)
(3) 腕式血压计 (EW3012, 欧姆龙, 日本 )
(4) 麻醉机、 监护仪 ( 含心率、 心电图、 脉搏氧饱和度等模块 )、 微量输液泵、 插管喉 镜。
4. 病理指标检测仪器
(1) 石蜡切片机 (LEITZ2135, Germany)
(2) 显微镜 (Olympus BX51, Japan)
(3) 微量加液器 (eppendorf 4710, 10ul, 100ul, 1000ul, Germany)二、 实验方法
( 一 ) 动物麻醉及管理
模型建立手术均在全麻状态下进行, 麻醉前动物禁饮禁食 12h ; 麻醉前 30min 给药采用阿托品 (0.04mg/kg, i.m.) 和氯胺酮 (10mg/kg, i.m.)。麻醉诱导采用异丙酚 1.5-2.0-5.0mg/kg ; 芬太尼 0.01-0.02mg ; 氯化琥珀胆碱 0.5-1mg/kg 静脉注射。 麻醉维持采 取气管插管, 使用麻醉机, 采用静脉复合麻醉 ( 异丙酚 0.5-1.0mg/kg/min ; 芬太尼 0.01mg/ h; 咪唑安定 0.5mg/kg/h)。
( 二 ) 术前准备
为了排除颅内病变, 留取基线数据, 所有动物术前均行磁共振检查。 术前抽取静脉 血标本送实验室检查, 检查指标包括肝肾功、 血糖、 电解质、 凝血常规等。
( 三 ) 介入手术操作 ( 脑缺血再灌注模型的建立 )
DSA 直视下进行血管内介入操作。采用 Seldinger 技术行经皮股动脉穿刺。成功 后以 4F 造影导管行主动脉弓上血管和脑血管造影以了解颅内动脉走形情况。造影结束后, 导管尾端接 Y 型带阀接头, 其侧臂带三通软连接管并与加压输液袋相连, 持续滴入生理盐 水 (4ml/min) 以防血栓形成。在 DSA 监视下, 、 选择走形平直的一侧大脑中动脉, 将微导管 引至 MCA M1 段中远端后释放出弹簧圈, 完全阻断一侧大脑中动脉中远端血流, 之后退出支 撑导丝。 栓塞 1h 后, 撤出弹簧圈, 再次行超选择造影, 证实 MCA 血流恢复, 然后拔出微导管、 动脉血管鞘, 股动脉区局部压迫 20min。术中持续监测动物的体温、 呼吸及血压状况。
( 四 ) 模型评价
1. 脑血管造影
弹簧圈到位后, 分别经 4F 导管 ( 头端位于颈内动脉起始部 ) 和微导管 ( 头端位于 MCA M1 段中远端 ) 造影, 判断 MCA 血流是否被阻断, 并观察 MCA M1 段中远端及分支的血供 情况。阻断 1h 后, 撤出弹簧圈再次行超选择造影, 观察 MCA 血流是否恢复。
2. 磁共振检查
缺血后 2h、 24h、 7d 进行头颅 DTI、 T2FLAIR 扫描, 观察缺血病灶变化情况。
扫描时点和扫描序列安排详见表 1。
表 1 磁共振扫描序列安排
3. 神经功能评价
采用猴局部脑缺血后神经行为评分标准 ( 表 2), 分别在术前、 术后第 1、 2、 5、 7天 对动物进行神经功能评分。该评分标准共分为四个大项目, 包括意识状态、 运动系统、 骨骼 肌协调功能和感觉系统, 最高评分为 100 分, 评分越高, 提示神经功能缺损越严重。评分由 2 位专业动物管理人员独立完成。
表 2. 猴局部脑缺血后神经行为打分标准
注: 总计最高分为 100 分 ( 五 ) 组织病理学观察1. 脑组织取材
将动物麻醉, 左心室插管, 以 PBS 和多聚甲醛灌注固定后, 开颅取脑放入 10%甲醛 固定液中保存。
2. 脑组织石蜡切片的制备
将固定好的标本置于 0.01M PBS 的缓冲液中 2 小时, 以置换标本中的固定剂, 经梯 度酒精脱水, 透明, 浸蜡, 包埋等处理后完成切片。
3.HE 染色
光镜下观察 HE 染色切片常规病理改变 ( 梗死周围形态改变, 血管段及胶质增生 )。
结果 :
一、 模型建立情况
( 一 ) 一般资料
模型组成功完成 3 只动物 MCA 缺血再灌注模型, 经神经功能评分、 脑血管造影和磁 共振检查证实造模成功。
( 二 ) 神经功能评分
所有动物术前神经功能评分均为 0 分, 模型建立成功的 3 只猴术后均出现明显的 神经功能缺损表现, 包括不同程度的意识障碍, 病灶对侧肢体运动强度减弱, 不能完成攀爬 及取食等动作, 对疼痛刺激反应减退或消失, 运动不协调等。分别在术后第 1、 2、 5、 7 天对动 物进行神经功能评分。术后各时点动物神经功能评分结果见表 3、 图 1。
表 3 动物神经功能评分结果
( 三 ) 影像学评估1.DSA 结果
分别于栓塞前、 栓塞后和再灌注后行 DSA 扫描摄片, 结果见图 2
2.MRI 结果
模型组造模成功的 3 只动物 MRI 结果都显示了与栓塞侧 MCA 供血区分布一致的缺 血损伤病灶, 见图 3。
二、 脑组织切片 HE 染色结果
假手术组 : 低倍镜下脑组织结构完整, 着色均匀, 未见神经元的损伤 ; 高倍镜下显 示大脑皮层的神经细胞胞核位于中央部, 核结构清晰, 胞浆清楚可见, 染色均匀, 胞膜完整,间质无水肿 ( 图 4-1)。
模型组 : 低倍镜下观察可见坏死性病灶, 高倍镜下可见缺血坏死区内神经细胞 变性, 形态不整, 胞核变形, 核膜不清, 胞浆着色不均匀, 尼氏体消失, 有大量胶质细胞增生 ( 图 4-2.3)。 在缺血及周边区可见新生血管, 血管壁不完整, 其周围组织结构疏松 ( 图 4-4)。
实施例 2 筛选治疗局灶性脑缺血的药物的方法
a、 采用实施例 1 制备恒河猴局灶性脑缺血模型 ;
b、 将候选药物一起施用于恒河猴 ;
c、 观察候选药物抑制恒河猴局灶性脑缺血模型的情况, 并进行评分, 评价潜在的 治疗局灶性脑缺血的药物。
本发明采用血管内介入弹簧圈栓塞法构建恒河猴局灶性脑缺血模型, 有较高的稳 定性, 较高的安全性, 较好的可重复性, 是一种可良好模拟临床的简便易行的恒河猴局灶性 脑缺血模型。