Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Животные модели ишемического инсульта – это процедуры, направленные на индуцирование церебральной ишемии. Их цель – изучение основных процессов, происходящих при этом заболевании, и/или оценка потенциальных терапевтических вмешательств, а также расширение знаний о патофизиологии и/или улучшение медицинского лечения ишемического инсульта у людей. Ишемический инсульт характеризуется сложной патофизиологией, включающей взаимодействие множества различных клеток и тканей, таких как нейроны, глия, эндотелий и иммунная система. На данный момент эти процессы невозможно адекватно воспроизвести в условиях in vitro. Поэтому значительная часть исследований в области инсульта проводится на животных.
Animal models of ischemic stroke are procedures inducing cerebral ischemia. The aim is the study of basic processes or potential therapeutic interventions in this disease, and the extension of the pathophysiological knowledge on and/or the improvement of medical treatment of human ischemic stroke. Ischemic stroke has a complex pathophysiology involving the interplay of many different cells and tissues such as neurons, glia, endothelium, and the immune system. These events cannot be mimicked satisfactorily in vitro yet. Thus a large portion of stroke research is conducted on animals.
Обзор
В настоящее время известно несколько моделей, вызывающих церебральную ишемию у разных видов. Глобальные модели ишемии, как полные, так и неполные, обычно легче реализовать. Однако они менее непосредственно применимы к инсульту у человека, чем модели очагового инсульта, поскольку глобальная ишемия редко встречается при инсульте у людей. Тем не менее, глобальная ишемия также актуальна в различных ситуациях, например, при глобальном аноксическом повреждении мозга вследствие остановки сердца. Разные виды также по-разному реагируют на различные типы ишемического воздействия. Примером служат песчанки. У них отсутствует круг Виллиса, и инсульт можно вызвать только окклюзией общей сонной артерии.
Several models in different species are currently known to produce cerebral ischemia. Global ischemia models, both complete and incomplete, tend to be easier to perform. However, they are less immediately relevant to human stroke than the focal stroke models, because global ischemia is not a common feature of human stroke. However, in various settings global ischemia is also relevant, e. g. in global anoxic brain damage due to cardiac arrest. Different species also vary in their susceptibility to the various types of ischemic insults. An example is gerbils. They do not have a Circle of Willis and stroke can be induced by common carotid artery occlusion alone.
Модели гипоксической ишемии
Одна из наиболее часто используемых моделей гипоксической ишемии на животных была первоначально описана Левином в 1960 году, а затем усовершенствована Райсом и др. в 1981 году. Этот подход полезен для изучения гипоксической ишемии в развивающемся мозге, поскольку в этой модели используются новорожденные крысята. Вкратце, семидневным крысятам проводят постоянную одностороннюю перевязку сонной артерии с последующим трехчасовым воздействием гипоксической среды (8% кислорода). Эта модель вызывает односторонний инфаркт в полушарии, расположенном на стороне перевязки артерии, поскольку гипоксия сама по себе недостаточна для повреждения мозга в этом возрасте. Область повреждения обычно локализуется в перивентрикулярных областях мозга, особенно в коре и гиппокампе.
One of the most commonly used animal models of hypoxic ischemia was originally described by Levine in 1960 and later refined by Rice et al., in 1981. This approach is useful to study hypoxic ischemia in the developing brain, since newborn rat pups are utilized in this model. Briefly, 7 day old rat pups undergo a permanent unilateral carotid artery ligation with a subsequent 3 hour exposure to a hypoxic environment (8% oxygen). This model creates a unilateral infarct in the hemisphere ipsilateral to the ligation, since the hypoxia alone is subthreshold for injury at this age. The area of injury is typically concentrated in periventricular regions of the brain, especially cortical and hippocampal areas.
Эндотелина-1 - индуцированное сужение артерий и вен
Эндотелин 1 – мощный сосудосуживатель, который продуцируется эндогенно при ишемическом инсульте и способствует общей потере клеток и развитию инвалидности. Экзогенный эндотелин 1 также может быть использован для моделирования инсульта и гибели клеток после продолжительной вазоконстрикции с последующей реперфузией. Его можно микроинъецировать для индуцирования очагового инсульта в малых объемах ткани (например, в коре головного мозга, белом веществе или подкорковых структурах) или после инъекции вблизи средней мозговой артерии. Он часто используется в качестве модели очагового инсульта для оценки потенциальных прорегенеративных терапий. Одним из преимуществ этой модели является то, что она вызывает высоко воспроизводимые инфаркты. Дополнительным преимуществом является возможность ее использования на старых крысах с очень низкой летальностью.
Endothelin 1 is a potent vasoconstrictor which is produced endogenously during ischemic stroke and which contributes to overall loss of cells and disability. Exogenous endothelin 1 can also be used to induce stroke and cell death after sustained vasoconstriction with reperfusion. It can be microinjected to induce focal stroke in small tissue volumes (e. g., cortical grey matter, white matter or subcortical tissue) or after injection near the Middle cerebral artery. It is often used as a model of focal stroke to evaluate candidate pro regenerative therapies. One advantage of this model of stroke is that it causes highly reproducible infarcts. Another benefit is that it can be used in elderly rats with only very low resulting mortality.
Эмболическая окклюзия средней мозговой артерии
В этой модели окклюзия средней мозговой артерии (MCA) достигается путем введения частиц, таких как сгустки крови (тромбоэмболический MCAO) или искусственные сферы в сонную артерию животных в качестве модели ишемического инсульта на животных. Тромбоэмболическая МКАО достигается либо путем инъекции сгустков, сформированных in vitro, либо путем эндоваскулярной инстилляции тромбина для образования сгустка in situ. Тромбоэмболическая модель наиболее близка к патофизиологии кардиоэмболического инсульта у человека. При введении сфер в мозговое кровообращение их размер определяет характер поражения мозга: макросферы (300–400 мкм) вызывают инфаркты, аналогичные тем, которые достигаются при окклюзии проксимального отдела MCA, в то время как инъекция микросфер (~50 мкм) приводит к дистальной, диффузной эмболии. Однако качество MCAO – и, следовательно, объем инфаркта мозга – сильно варьируется, что усугубляется определенной скоростью спонтанного лизиса введенных сгустков крови.
Middle cerebral artery (MCA) occlusion is achieved in this model by injecting particles like blood clots (thrombembolic MCAO) or artificial spheres into the carotid artery of animals as an animal model of ischemic stroke. Thrombembolic MCAO is achieved either by injecting clots that were formed in vitro or by endovascular instillation of thrombin for in situ clotting The thrombembolic model is closest to the pathophysiology of human cardioembolic stroke. When injecting spheres into the cerebral circulation, their size determines the pattern of brain infarction: Macrospheres (300–400 μm) induce infarcts similar to those achieved by occlusion of the proximal MCA , whereas microsphere (~ 50 μm) injection results in distal, diffuse embolism However, the quality of MCAO – and thus the volume of brain infarcts – is very variable, a fact which is further aggravated by a certain rate of spontaneous lysis of injected blood clots.
Запертость средней мозговой артерии
Метод эндоваскулярного филамента (интралюминального шва) MCAO как модель ишемического инсульта на животных был впервые описан Коидзуми. Он применяется у крыс и мышей. Кусочек хирургического филамента вводится во внутреннюю сонную артерию и продвигается до тех пор, пока его кончик не перекроет начало средней мозговой артерии, что приводит к прекращению кровотока и последующему инфаркту мозга в зоне кровоснабжения этой артерии. Если филамент удаляется через определенный промежуток времени, достигается реперфузия (транзиторная MCAO); если филамент остается на месте, процедура также подходит для моделирования постоянной MCAO. Наиболее распространенная модификация была предложена Лонгой (1989), который описал введение филамента через наружную сонную артерию, что позволяет закрыть точку доступа, сохранив кровоснабжение мозга через общую и внутреннюю сонную артерии после удаления филамента. К известным осложнениям этого метода относятся недостаточная окклюзия, субарахноидальное кровоизлияние, гипертермия и некроз ипсилатеральных экстракраниальных тканей. Метод MCAO с использованием филамента не применим ко всем линиям крыс.
The technique of endovascular filament (intraluminal suture) MCAO as an animal model of ischemic stroke was described first by Koizumi It is applied to rats and mice. A piece of surgical filament is introduced into the internal carotid artery and forwarded until the tip occludes the origin of the middle cerebral artery, resulting in a cessation of blood flow and subsequent brain infarction in its area of supply. If the suture is removed after a certain interval, reperfusion is achieved (transient MCAO); if the filament is left in place the procedure is suitable as model of permanent MCAO, too. The most common modification is based on Longa (1989) who described filament introduction via the external carotid artery, allowing closure of the access point with preserved blood supply via the common and internal carotid artery to the brain after the removal of the filament. Known pitfalls of this method are insufficient occlusion, subarachnoid hemorrhage , hyperthermia , and necrosis of the ipsilateral extracranial tissue Filament MCAO is not applicable to all rat strains .
Постоянная транскраниальная окклюзия средней мозговой артерии
В этой модели ишемического инсульта на животных средняя мозговая артерия (MCA) хирургически вскрывается и впоследствии необратимо окклюзируется, например, электрокоагуляцией или перевязкой. Окклюзия может быть выполнена в проксимальной или дистальной части MCA. В последнем случае ишемическое повреждение ограничивается корой головного мозга. Окклюзия MCA может сочетаться с временной или постоянной окклюзией общей сонной артерии. Для этих моделей требуется небольшая краниотомия.
In this animal model of ischemic stroke the middle cerebral artery (MCA) is surgically dissected and subsequently permanently occluded, e. g. by electrocautery or ligation. Occlusion can be performed on the proximal or distal part of the MCA. In the latter, ischemic damage is restricted to the cerebral cortex. MCAO can be combined with temporal or permanent common carotid artery occlusion. These models require a small craniotomy.
Переходная транскраниальная окклюзия средней мозговой артерии
Метод моделирования ишемического инсульта с помощью временной транскраниальной окклюзии средней мозговой артерии (ММА) аналогичен методу моделирования постоянной транскраниальной окклюзии ММА, при этом ММА реперфузируется после определенного периода очаговой церебральной ишемии. Как и при постоянной окклюзии ММА, требуется краниотомия и может быть совмещена окклюзия общей сонной артерии (ОСА). Окклюзия одной ММА и обеих ОСА называется моделью окклюзии трех сосудов при очаговой церебральной ишемии.
The technique of modeling ischemic stroke by transient transcranial MCAO is similar to that of permanent transcranial MCAO, with the MCA being reperfused after a defined period of focal cerebral ischemia Like permanent MCAO, craniotomy is required and common carotid artery (CCA) occlusion can be combined. Occluding one MCA and both CCAs is referred to as the three vessel occlusion model of focal cerebral ischemia.
Фототромбоз коры головного мозга
Фототромботические модели ишемического инсульта основаны на локальной внутрисосудистой фотокоагуляции четко очерченных областей коры головного мозга. После внутривенного введения фотосенсибилизаторов, таких как розовая бенгаль, мозг облучается через череп через небольшое отверстие или истонченное костное окно, что приводит к фотохимической окклюзии облученных сосудов и вторичной ишемии тканей. Этот подход был впервые предложен Розенблюмом и Эль Саббаном в 1977 году, а Уотсон усовершенствовал его в 1985 году на мозге крыс. Метод также был адаптирован для применения у мышей.
Photothrombotic models of ischemic stroke use local intravascular photocoagulation of circumscribed cortical areas. After intravenous injection of photosensitive dyes like rose bengal, the brain is irradiated through the skull via a small hole or a thinned cranial window, leading to photochemical occlusion of the irradiated vessels with secondary tissue ischemia This approach was initially proposed by Rosenblum and El Sabban in 1977, and improved by Watson in 1985 in the rat brain. This method has also been adapted for use in mice.