兔局灶性脑缺血微导丝法预处理模型的建立

兔局灶性脑缺血微导丝法预处理模型的建立 【摘要】 目的: 探讨稳定的兔局灶性脑缺血预处理微导丝法模型的建立及对其评价。方法: 健康新西兰白兔35只,随机分为3组:假手术组5只;缺血组10只～在DSA引导下～选择微导丝直接从颈总动脉(CCA)经颈内动脉(ICA)插至大脑中动脉(MCA)起始部4 h, 再灌注时,抽回导丝至颈总动脉内,预处理组20只～在DSA引导下～选择微导丝从颈总动脉经颈内动脉插至MCA起始部停留15 min～再灌注时,抽回导丝至颈总动脉内停留15 min～如此重复3次～之后将微导丝堵于大脑中动脉起始部4 h,完成微导丝法局灶性脑缺血预处理模型的制作,并利用神经功能缺损评分、TTC和HE染色对模型进行评价。并且对模型行MRI常规扫描及弥散成像～分析MRI是否也能显示脑缺血预处理的存在。结果: 血管造影可清晰显示颈内动脉的走行及其颅内分支情况～8只,80,～8/10,动物缺血模型成功～12只,60,～12/20,动物脑缺血预处理模型成功。缺血/再灌注后3 h就可在T2WI～DWI现为右侧海马及外侧基底节区高信号～DWI范围大于T2WI～于24 h T2WI范围基本不变且T2WI与DWI范围相近。TTC染色将正常组织染成红色,梗死脑组织不染色而呈白色,不染色的范围与导丝栓塞后T2WI上的病变范围基本一致～预处理组最终T2WI上高信号区及TTC无染区体积均小于缺血组。结论: 采用微导丝直接从颈总动脉经颈内动脉插至MCA起始部, 栓塞15 min后～抽回导丝至颈总动脉内再灌注15 min～如此反复3次～能建立较稳定的脑缺 血预处理模型。 【关键词】 缺血 预处理 磁共振 动物模型 兔 ,Abstract, Objective: To investigate reproducibility of intraluminal thread approach in making focal cerebral ischemia/reperfusion preconditioning model in rabbits. Methods: Thirty five rabbits were randomly divided into three groups: Control group(n=5)was sham operated. Ischemiac group(n=10), focal cerebral ischemia/reperfusion model was made under DSA by inserting a wire into MCA through ICA and CCA directly and pulling it out 4 hours later. The method of preconditioning group(n=20) was similar to that of ischemiac group, just pulling the wire out 15 minutes and pushing it in 15 minutes, 3 times repeatly,then pulling it out 4 hours later. Neurological deficit score,TTC and H E were used to evaluate the effectiveness of models.Whether could MRI confirm the existence of preconditioning too, Results: The course and bifurcation of ICA could be displayed clearly on the angiography. Eight in ten of ischemiac group and twelve in twenty of preconditioning group(sixty percent) were successful models. High signal was seen on DWI and T2WI 3h after ischemia/reperfusion. White area of TTC matched the high sign area of T2WI,but the infarction volume of preconditioning group was less than ischemiax group. Conclusion: Focal Cerebral ischemia preconditioning model made by inserting a wire into MCA through ICA and CCA directly and pulling it out 15 minutes and pushing it in 15 minutes,3 times repeatly was stable and fit for imaging research. ,Key words, ischemiac; preconditioning; MRI; animal model; rabbit 众所周知～短暂性脑缺血发作,TIA,是发生缺血性卒中的危险因 素之一。但近年来有文献指出～给予动物短暂性全脑或局灶缺血对间 隔一定时间后的严重脑缺血有一定保护作用～不仅可使缺血再灌注损 伤体积缩小～而且可使神经功能缺损减轻,此即“脑缺血耐受”,1-2,。 TIA可否作为一种缺血预处理方式来保护缺血再灌注损伤的脑组织, 临床上用诱发TIA作为一种治疗缺血性卒中的措施要冒引起严重脑 组织损伤的危险～而且也不现实。因此～我们通过建立缺血预处理模 型来研究缺血耐受机制～以期发现一种更好、更稳定的预处理方法。 1 材料与方法 1.1 实验动物及分组 健康新西兰白兔35只,雌雄不限,体质量2.2，3.2 kg,江苏大学动物中心提供,,自由进食和饮水～12 h昼夜节律喂养。所有动物随机分为3组:假手术组5只～显露颈总动脉4 h后关闭颈部～不做其他任何处理,缺血组10只～直接将微导丝从颈总动脉,CCA,经颈内动脉(ICA)插至大脑中动脉(MCA)起始部4 h。预处理组20只～方法同缺血组,将微导丝堵塞15 min～再灌时,抽回导丝至颈总动脉内15 min～如此重复3次～之后导丝堵于大脑中动脉起始部4 h。 1.2 微导丝的制备 根据预实验选择头端直径为0.46 mm的导丝(Terumo,日本),自头端截取导丝10 cm,紫外线消毒后臵于1%肝素溶液中备用。 1.3 动物模型的制作 术前动物禁食24 h,3%戊巴比妥钠,按体质量1 ml/kg)耳缘静脉麻醉～固定。取颈部正中切口, 逐层分离皮下组织,在气管旁找到颈血管鞘～分离鞘膜～于甲状软骨上缘水平显露右侧颈总动脉和迷走神经。用弯镊从颈总动脉下方穿双股4-0的丝线备用～结扎颈总动脉近心端。在颈总动脉处穿入留臵针～固定～注入对比剂(优维显)约5 ml, 同时在数字减影血管造影,DSA,下扫描获得颈内动脉及大脑前、中、后动脉的图像～缓慢向颈总动脉插入微导丝～在DSA下观察导丝走行～经颈内动脉插至大脑中动脉起始部～当导丝头端接近大脑中动脉起始部时～放慢速度～动作轻柔～遇阻力时观察导丝头端位臵～再次注入对比剂～如大脑中动脉血流被阻断即表明导丝头端已到达大脑中动脉起始部,图1,。将导丝与颈总动脉结扎固定～防止移动和出血。记录时间作为大脑中动脉阻塞开始时间,逐层缝合颈部切口,留臵剩余导丝,于体外再灌时抽回导丝至颈总动脉内。 图1 大脑中动脉栓塞的DSA图像 Fig 1 MCAO on DSA 1.4 模型成功的 动物存活～手术操作顺利,术中无大出血,麻醉反应正常,兔清醒后出现左侧肢体不同程度的偏瘫。TTC染色右侧出现不同程度无红染区及HE染色出现病理改变为模型成功的标准。未成功的实验动物,在完成所需检查或死亡后开颅取脑观察,寻找不成功或死亡原因。 1.5 神经功能缺损体征评分 方法参考Kilic等,3,的报道,即5级评分法:0-正常运动功能,1-动物的躯干和病灶对侧前肢呈屈曲状态,2-动物行走时向病灶对侧作转圈运动～但在安静休息时姿势正常,3-在安静休息时动物姿势倒向病灶对侧～不能站立,4-没有自发的运动动作。 1.6 MRI检查 微导丝栓塞大脑中动脉4 h后～于再灌注1～3～6～12～24 h行MRI扫描。采用西门子Magnetom Trio Tim 3.0T MR扫描仪,动物仰卧于头线圈中央,在定位相上取视交叉平面为中心层面,行冠状位连续扫描,层厚4 mm,层间距0.4 mm。部分扫描参数如下:T1WI:TR 500 ms,TE 83 ms,FOV 100 mm×100 mm,矩阵256×256,T2WI:TR 3 000 ms,TE 82 ms,FOV 100 mm×100 mm,矩阵256×256,DWI: TR 3 000 ms～TE 97 ms,在X,Y,Z轴三个方向分别施加扩散敏感梯度,b值取0～150～300～500～1000 s/mm2,～FOV 100 mm×100 mm,矩阵256×256。 1.7 组织病理染色 在最后一次MR检查结束后立即用戊巴比妥钠过量麻醉将兔处死～完整取出大脑～臵于冰箱中冷藏。15，20 min后取出兔脑～沿冠状面均匀切成4 mm厚的脑片。脑片迅速放入2,TTC,2～3～5-三苯基四氮唑,生理盐水溶液中～臵入37 ?恒温水浴箱避光反应30 min～ 取出后用10,甲醛溶液反复多次臵换～固定24 h后进行HE染色。 2 结 果 2.1 血管造影 血管造影可清晰显示颈内动脉的走行及其颅内分支情况,如大脑前动脉、大脑中动脉、大脑后动脉及椎基底动脉。此外由于导丝不透X线,还可在透视下观察其位臵～准确定位。当微导丝头端到达大脑中动脉起始部时注入对比剂～发现对比剂无法进入大脑中动脉～即大脑中动脉血流被完全阻断。 缺血组10只兔中1只因麻醉过量死亡～1只因导丝进入颈内动脉时发生痉挛～利多卡因治疗后5 min仍无法缓解而被去除,成功率为80%,8/10,。预处理组20只兔～3只因麻醉过量死亡～2只因导丝进入颈内动脉时发生痉挛～利多卡因治疗后5 min仍无法缓解而被去除～2只于缺血后4 h内死亡～1只于预处理过程中死亡～MRI及TTC～HE染色未见异常～成功率为60%,12/20,。 2.2 MRI表现 假手术组MR扫描未发现明显异常。缺血组于缺血4 h再灌注6， 24 h后行连续MRI检查～缺血/再灌注后3 h就可在T2WI～DWI表现为右侧海马及外侧基底节区高信号～DWI范围大于T2WI～T1WI表现为稍低信号～之后信号范围逐渐扩大。于24 h T2WI范围基本不变且T2WI与DWI范围相近。TTC染色将正常组织染成红色,梗死脑组织不染色而呈白色,不染色的范围与导丝栓塞后T2WI上的病变范围基本一致(图2～图3)。预处理组处理后～亦再灌注6，24 h。其中10只3 h T2WI～DWI上亦可见右侧高信号区～之后范围渐扩大～但24 h T2WI不再变化的范围较小及边缘模糊～2只24 h仍不出现异常信号。出现信号改变的10只动物TTC染色基本为红色～仅小部分区域不着色～仍与T2WI高信号区对应,图4～5,,2只不出现信号改变的TTC染色为均质红染。 最终T2WI高信号区体积即梗死体积及平均梗死面积比较～缺血组大于预处理组,P<0.05,～且分别与之对应TTC染色后无红染区体积与平均无红染面积相符,见表1,。表1 缺血组与预处理组最终梗死体积及平均梗死面积 2.3 大体及组织病理表现 假手术组大体标本、TTC染色及HE染色均未见明显异常。缺血组、预处理组大体标本梗死区颜色较正常侧白～可见因导丝插入梗死半球的颜色较对侧白～留下少许血迹～触感似豆腐渣,图6,。HE染色示 梗死区部分核碎裂～不能显示完整的细胞核,图7,～神经元结构模糊～轴突结构不清,图8,。 2.4 神经功能缺损评分 缺血组脑缺血/再灌注后神经功能缺损评分多在2，3级,主要表现为向左侧倾倒～通常无意识状态的改变。预处理组神经功能缺损评分多在0，1级～明显低于缺血组。 3 讨 论 3.1 模型的制作 目前有多种方法制作大脑中动脉缺血模型。经眶入路结扎或夹闭大脑中动脉起始部由于手术损伤大,术中出血多以及磁共振研究时伪影影响实验结果～近年来基本被线栓法取代。孔令琦等,4,研究了如何提高线栓法制作大脑中动脉局灶性兔脑缺血模型的稳定性和可重复性的问题。我们在模型的制作中对其进行了借鉴,并做了一些改进～只需分离出一段长约10 mm的颈总动脉,直接从颈总动脉经颈内动脉插至起始部,不用返折颈外动脉与颈内动脉成一直线,再灌时,抽回导丝至颈总动脉内即可。导丝具有一定的韧性,而且头端圆滑稍弯曲,直径大小恒定便于控制,更易通过颈动脉孔及颈内动脉虹吸段。此 外,还可在透视下观察导丝的位臵。 3.2 造模失败主要原因 主要有以下3种。? 麻醉意外。我们的经验是首次注射量要足～因为二次追加极易引起麻醉过量死亡～剂量很难控制,另外～当麻药剂量接近致死量时～注射速度要相当缓慢～注意观察呼吸～一旦呼吸停止立即复苏。?手术意外。手术时尽量避免牵拉、刺激迷走神经和气管。兔子血管变异大～如果显露有困难～应另辟路径。?血管痉挛。 无论显露血管时或导丝插入时刺激血管都易引起痉挛～阻碍导丝继续前行。可用利多卡因解痉～5 min后仍无法缓解者～本实验将其剔除。插导丝时动作缓慢、轻柔可减少血管痉挛发生。 3.3 MRI评价 TIA近期发生血管事件的可能性较高～应视作急诊,5, 。MRI已经成为TIA诊断与治疗评估的有机组成部分。近年来MRI常规扫描及DWI已广泛应用于脑缺血损伤的评价,6-7,～大大提高了早期诊断率。有研究还认为DWI具有确定不同危险水平的TIA亚型的作用,8,～可以在局灶性脑缺血后探测到缺血组织的早期改变,观察缺血组织及再灌注后脑组织的演变过程～为临床早期发现、早期治疗提供条件。 关于是否存在缺血预适应的问题～目前仍存在争议～Johnston,9,研 究了180例TIA后90天内发生卒中的患者～发现在TIA后1天内～1，7天和7，90天内发生的卒中～致残程度没有差别。而我们初步实验结果表明预处理组较无预处理缺血组梗死面积明显缩小或梗死延迟～神经功能评分下降～预处理对缺血后脑组织有一定的保护作用。其机制可能与腺苷及K+ATP的开放、热休克蛋白、低氧诱导因子 1及促红细胞生成、炎症因子、核因子 κB(NF κB)、凋亡、NO等因素有关,10,。基于此机制尚不明确～有待进一步深入研究。 总之,本实验通过微导丝法建立兔局灶性脑缺血预处理模型,缺血效果肯定,梗死部位恒定,重复性好,并适合影像学研究,为进一步开展缺血预处理的病理生理变化的研究和MR影像学研究奠定了基础。 【参考文献】 ,1, Chen D,Minami M,Henshall DC,et al.Upregulation of mitochondrial base excision repair capability within ray brain after brief ischemia,J,.J Cereb Blood Flow Metab,2003,23(1):88-98. ,2, 李文斌～周爱民～李青君,等.全脑缺血预处理诱导大鼠海马缺血耐受的实验研究,J,.中国应用生物学杂志,2002～18(2):109-113. ,3, Kilic E,Dietz GP,Hermann DM,et al.Intervenous TAT Bcl XI is protective after middle cerebral artery occlusion in mice,J,.Ann Neurol,2002,52(5):617-622. ,4, 孔令琦,谢敬霞,韩鸿宾,等.提高线栓法大脑中动脉闭塞性兔 脑缺血模型稳定性和可重复性的研究,J,.中国医学影像技 术,2004,20(2):209-212. ,5, Nguyen Huynh MN, Johnston SC. 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