趙舒蒙,王 丹,車文文,王松濤,邱繼文△
(1.西安翻譯學院健康與運動學院,陜西 西安 710105;2.天津中醫(yī)藥大學針灸推拿學院,天津 301617;3.天津中醫(yī)藥大學中醫(yī)學院,天津 301617)
流行病學研究顯示,腦卒中居人口死亡和致殘因素的榜首,發(fā)病率有逐年增高的趨勢,在不同程度上加重了社會、家庭及個人的生活和經濟負擔[1-2]。腦卒中分為缺血性卒中和出血性腦卒中,前者在臨床上尤為常見(約占70%)[3],且好發(fā)于大腦中動脈(MCA)。
目前,對于缺血性腦卒中的主要實驗研究模型為大腦中動脈栓塞(MCAO)模型。?ANAK?I等[4]認為大鼠因具有與人類相似的腦血管解剖結構與功能,易獲取、價格低等特點,所以被用于缺血性腦卒中實驗的病理生理學變化、發(fā)病機制和防治措施等相關機制研究。因此,對于建立能夠模擬人類缺血性腦卒中且可信度高、穩(wěn)定性好、操作性強的動物模型必不可少。本文通過建立大鼠MCAO模型,研究改良后制作方法建立模型的成功率和存活率。
1.1材料 選取健康清潔級雄性SD大鼠(購自北京維通利華實驗動物技術有限公司)30只,體重250~280 g,鼠齡2.5~3.0 月。分籠飼養(yǎng),每籠5只,飼養(yǎng)溫度25 ℃,相對濕度60%,適應性喂養(yǎng)1周。
1.2方法
1.2.1自制石蠟線栓 將直徑 0.22 mm 的尼龍魚線切割成長 4.0 cm 的線栓,切面盡量平齊,避免形成銳利的邊緣和斜面。將線栓的一端和中間 2.0 cm 處用黑色記號筆進行標記。加熱熔化固體石蠟為液體,令石蠟液體逐漸冷卻直至液體表面將要凝固,此時將線栓記號筆標記的一端快速垂直浸入石蠟,然后快速提起,使線栓標記端表面凝固一薄層石蠟后在顯微鏡下觀察,篩選石蠟端光滑圓鈍、直徑約0.28 mm的線栓,去掉石蠟過短、粗糙、形狀不規(guī)則、未包裹住頭端的線栓。采用75%的乙醇對自制石蠟線栓進行消毒,將其浸泡于生理鹽水中備用。
1.2.2建立模型 本研究采用線栓法建立大鼠MCAO模型,建立模型前所有大鼠禁食不禁飲1 d。具體操作如下:在室溫條件下(25 ℃),采用3%異氟烷混合30%氧氣和70%空氣,通過小動物麻醉機(公司:Midmark,型號:Matrx VMR)進行誘導麻醉,見圖1A。采用2%的異氟烷面罩維持麻醉,見圖1B。麻醉后,將大鼠仰臥固定在自制鼠板上,剔除頸部正中皮毛,聚維酮碘消毒,剪開約3cm長切口,暴露頸總動脈(CCA),逐步剝離迷走神經及其周圍小神經血管,剝離頸外動脈(ECA)、頸內動脈(ICA),見圖1C。備線結扎CCA近心端和ECA近分叉口處,同時在ICA近分叉口處采用動脈夾夾閉,并在 CCA 分叉口處上方5mm 左右備線,打活結,用眼科剪在CCA上剪一45°斜向下切口,將線栓插入切口并將備線系緊,程度為切口處不出血為宜。松開動脈夾,緩慢、柔和地朝向 ICA 插入制備線栓,見圖1D。在此過程中,應防止由于手法不當導致血管痙攣引起插入線栓困難,同時切勿牽拉過猛引起血管痙攣,避開翼腭動脈,若感覺遇到阻力無法插入線栓,則將線栓向外提拉,換方向繼續(xù)插入,至標記1.8 cm處且接近 CCA 近分叉處時,停止,備線,結扎CCA,見圖1E。剪斷剩余線頭,頸部傷口處加少量慶大霉素以防感染,縫合切口后聚維酮碘消毒,見圖1F。將大鼠放入25 ℃恒溫保溫箱中,直至大鼠完全清醒。清醒后的大鼠單籠飼養(yǎng),保持籠內干燥,并保證大鼠能夠自由攝取食物和飲用水,見圖1G。
A:誘導麻醉;B:維持麻醉;C:暴露ECA和ICA;D:插入線栓;E:插入線栓后;F:縫合切口后;G:清醒后大鼠。
1.2.3指標評價
1.2.3.1TTC染色 建立模型24 h后,隨機挑選符合神經功能5分制評分法(4分:意識低下甚至昏睡,不能行走;3分:向病灶對側傾倒;2分:向病灶對側轉圈;1分:病灶對側前肢不能伸展;0分:無神經功能缺失癥狀)[5]成功標準的3只大鼠進行形態(tài)學檢測(TTC染色)。
1.2.3.2存活率 存活率=2、7 d內存活大鼠/制備成功大鼠模型數(shù)量×100%。
1.3統(tǒng)計學處理 采用SPSS20.0軟件進行統(tǒng)計學數(shù)據(jù)分析。存活率和成功率屬于計數(shù)資料,采用率或構成比表示。
2.1成功率 本實驗30只大鼠中,符合神經功能5分制評分法標準即成功建模的大鼠28只,成功率為93.33%,形態(tài)學檢測見圖2。
白色區(qū)為MCA供血區(qū)。
2.2存活率 模型制備后2、7d的存活率分別為100.00%(28/28)和82.14%(23/28)。
3.1線栓法制備大鼠MCAO模型方法 線栓法制備的大鼠MCAO模型與人類缺血性腦卒中模型發(fā)病機制相似度高,因此線栓法在此類研究中最常見,應用最廣泛。該模型以其不開顱、易操作、損傷小、缺血效果肯定、重復性好、可準確控制缺血及再灌注時間、大腦中動脈閉塞及再灌注效果好,以及對大鼠生理指標影響小等優(yōu)點受到眾多學者的高度認可[5-7]。
目前,評價模型制備是否成功及腦梗死測定的參考僅依據(jù)神經癥狀評分和TTC染色,前者不能避免主觀評價,后者無法及時評價,影響實驗研究的準確性。隨著多數(shù)研究者對線栓法的不斷改進和完善,提高了模型的成功率。改善的方面包括線栓制備、切口位置、是否結扎翼腭動脈、線栓插入的方法、線栓插入深度、造模后護理等[8-9]。
3.2麻醉方法對MCAO的影響 本實驗中采用異氟烷對大鼠進行麻醉制備模型。通過閱讀文獻發(fā)現(xiàn),動物實驗中,水合氯醛和異氟烷均是常用的麻醉劑[10-11]。但研究顯示,水合氯醛由于劑量及對呼吸道腺體的作用等,容易導致手術過程中、術后出現(xiàn)較多問題,如呼吸道阻塞、蘇醒時間延長等,會對實驗過程和結果產生影響[10,12]。由于制備模型時間長,麻醉劑量不足會導致大鼠手術中掙扎,影響手術;而再補加麻醉藥物時,由于麻醉藥物劑量不能確定,可能麻醉過量,造成呼吸抑制、大鼠死亡或清醒推遲影響神經功能癥狀評分;麻醉藥物劑量過多,可能會導致大鼠術后出現(xiàn)腸梗阻、腹膜炎等多種不良反應,造成模型成功率降低,增加實驗成本。
與水合氯醛相比,異氟烷屬于吸入性麻醉劑,麻醉濃度和深度可控性較強,而且術后大鼠清醒時間縮短,更加方便安全。因此,作為動物實驗麻醉藥物的選擇,異氟烷效果更優(yōu),可以穩(wěn)定大鼠血氧分壓、心率等,同時對于腦缺血再灌注、心血管系統(tǒng)和神經系統(tǒng)具有一定的保護作用[11,13]。本實驗中,大鼠模型成功率為93.33%;且大鼠模型制備后2、7 d內,存活率分別為100.00%和82.14%,說明異氟烷作為麻醉劑對于模型制備的成功率和存活率作用較大。
3.3頸部神經、血管分離中的注意事項 本實驗中,麻醉后分離大鼠頸部神經、血管時,應注意在兩側的鼓泡腺體之間進行,對于頸前肌群的充分暴露十分必要,且不會損傷腺體。首先充分暴露CCA,其次,逐步剝離迷走神經,剝離、暴露ECA和ICA。需要注意的是,在頸部血管分離過程中,應盡量保證剝離干凈血管外膜,避免牽拉損傷ICA和ECA分叉處的交感神經節(jié)和迷走神經,因為牽拉損傷可能造成大鼠死亡或呼吸抑制,從而降低模型成功率和存活率。
3.4線拴插入過程中的注意事項 線栓進入ECA后,多數(shù)情況下能順利插入至MCA,但有時插入時則會遇到明顯阻力,難以進入,這時一定不能繼續(xù)盲目反復插入,正確的做法是抽出較多線栓,調整線栓角度,重新進入。如果仍不能進入應及時更換新的線栓。插入線栓時很難進入是因為血管穿入顱骨時有一個狹窄或角度,這時若盲目插入,極易損傷血管。線栓不能在血管內反復用力提插,否則會引起線栓前端變形,導致插入時損傷血管或血管痙攣,造成顱內出血或線栓插入困難情況的發(fā)生,影響模型質量,延長造模時間。如出現(xiàn)此類情況,應將線栓稍向外退出,調整插入方向,再進行插入,若仍然出現(xiàn)插入困難,應及時更換線栓。
線栓插入深度也應注意。線栓插入淺會造成制備模型失敗,線栓插入深易引起蛛網膜下腔出血;若線栓插入時大鼠出現(xiàn)顫動,說明線栓誤插入至翼腭動脈。線栓插入切勿過深,過深易損傷血管造成蛛網膜下腔出血,神經功能癥狀過重且造成大鼠生存周期短。本實驗前期大量制備模型時發(fā)現(xiàn),線栓插入深度18 cm時,大鼠術后神經功能評分穩(wěn)定且成模率高,張成英等[14]報道,線栓插入深度為17~19 cm。因此,本實驗線栓插入深度為18 cm。
3.5術后感染的預防 術前對手術器械、大鼠手術切口都要進行嚴格的消毒,術后縫合前在傷口周圍噴少量慶大霉素以防感染,縫合后傷口部位用聚維酮碘消毒,可降低模型死亡率,有助實驗順利進行。
3.6術后護理和營養(yǎng)支持 在室溫條件下(25 ℃)進行手術,對大鼠進行白熾燈照射以維持大鼠正常體溫。術后將大鼠放入25 ℃恒溫透明保溫箱中,直至大鼠完全清醒。前期實驗發(fā)現(xiàn),術后部分大鼠出現(xiàn)進食、便溏、消瘦等癥狀[8-11]。因此本實驗術后采用1%的蔗糖水3~5 mL添加至飲用水中,給予大鼠營養(yǎng)支持。
綜上所述,在動物實驗研究中,應根據(jù)研究方向和觀察指標選擇不同的造模方法,這是進行動物實驗的首要條件。同時,不同大鼠MCAO模型制備方法各有利弊,適用范圍不盡相同。作者認為,成功的大鼠MCAO模型應至少滿足以下條件:(1)成功率、存活率高;(2)梗死灶位置固定,梗死范圍和程度可控;(3)與人類缺血性腦卒中生理病理發(fā)生、發(fā)展變化過程一致,以此有利于對各種繼發(fā)性損害及誘發(fā)因素的研究;(4)重復性高,穩(wěn)定性和可操作性強,成本低。然而,目前尚缺乏高質量的MCAO模型,仍存在許多不可控因素,因此,科研人員仍需要在實踐中不斷探索,最大限度地復制與人類局灶性腦缺血發(fā)病過程近似的動物模型及控制相關影響因素,建立更加科學合理的模型制備方法,規(guī)范化MCAO模型的制備,這將更有利于深入研究缺血性腦卒中的發(fā)生和發(fā)展機制。