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蛛网膜下腔出血(SAH)死亡率高,现有 Willis 环穿孔(cWp)小鼠模型经典方法需牺牲颈外动脉(ECA),影响血流动力学。研究人员对比 ECA 与颈总动脉(CCA)两种入路构建 cWp 模型,发现 CCA 入路手术时间短、成功率高,有望优化 SAH 研究模型。
蛛网膜下腔出血(SAH)如同隐藏在人体中枢神经系统中的 “定时炸弹”,一旦爆发,后果不堪设想,其极高的死亡率和致残率,无情地夺走了 30 - 50% 患者的生命。随着时间推移,2021 年 SAH 的发病率比 1990 年高出 37.09%,尽管年龄标准化发病率呈下降趋势,但它依旧严重威胁着人类健康。然而,人们对 SAH 发病后的病理生理变化却知之甚少,就像迷雾笼罩一般。
在医学研究的道路上,动物模型是探索疾病奥秘的重要 “钥匙”。SAH 动物模型对于模拟疾病、探究发病机制以及研发有效治疗手段至关重要。近年来,SAH 建模方法不断涌现,其中 Willis 环穿孔(cWp)模型因能高度模拟人类动脉瘤破裂的自然过程而备受青睐。但经典的通过颈外动脉(ECA)的 cWp 模型却存在 “短板”,手术中需要牺牲 ECA,这不仅破坏了血管结构,还会使血流转向颈内动脉(ICA),改变 ICA 的血流动力学,给研究引入干扰因素。此外,ECA 入路解剖结构复杂,对新手外科医生来说操作难度大。
为了驱散 SAH 研究道路上的重重迷雾,来自德国海因里希 - 海涅大学杜塞尔多夫医学院神经外科、芬兰赫尔辛基大学神经外科等机构的研究人员,在 Rui Zhang、Dilaware Khan 和 Sajjad Muhammad 的带领下,踏上了探索之旅。他们致力于改良手术方法,提出了经颈总动脉(CCA)穿刺诱导 cWp 的新途径,力求在保留颈动脉完整性的同时,为 SAH 研究打造更优质的模型。这项研究成果发表在《Scientific Reports》上,为该领域带来了新的曙光。
研究人员开展此项研究时,运用了多种关键技术方法。实验选用 27 只 4 月龄雄性 C57BL/6 野生型小鼠,随机分为假手术组(SHAM,n=3)、ECA 入路组(n=12)和 CCA 入路组(n=12)。在手术过程中,使用微压力传感器监测颅内压(ICP),精确记录从颈部切口到切口缝合的手术时长(不包括 ICP 传感器植入和 SAH 后 15 分钟观察时间)。术后,通过转棒试验(Rotarod test)、旷场试验(open - field test)以及测量体重变化来评估小鼠的神经功能。
下面让我们一起看看具体的研究结果:
- 术中颅内压监测与手术时长:在成功穿孔后,ECA 组和 CCA 组的 ICP 均显著升高。两组的 ICP 基线值、峰值以及峰值后 15 分钟的值差异均无统计学意义(P>0.05),这表明两组 ICP 变化模式相似。不过,在手术时长方面,CCA 组优势明显,平均手术时间为 36±10 分钟,显著短于 ECA 组的 73±18 分钟(P<0.05)。
- 手术成功率与 24 小时死亡率:SHAM 组 3 只小鼠手术全部成功且术后均存活。ECA 组有 2 只小鼠因细丝插入 ICA 失败,成功率为 83.33%(10/12);CCA 组 12 只小鼠均成功诱导 SAH。24 小时死亡率方面,SHAM 组为 0%,CCA 组为 8.33%(1/12),ECA 组 10 只小鼠均存活(死亡率 0%)。两组在成功率和死亡率上差异无统计学意义(P>0.05)。
- 术后神经功能评估与尸检:对 SHAM 组 3 只小鼠以及 CCA 组、ECA 组各 5 只小鼠进行术后第 1 天的神经功能评估。结果显示,SAH 小鼠(包括 ECA 和 CCA 诱导组)在转棒试验、旷场试验中的表现均不如 SHAM 组,体重下降幅度也明显更大(P<0.05),但 ECA 组和 CCA 组之间差异无统计学意义。尸检结果表明,ECA 组和 CCA 组均成功诱导了 SAH。
研究结论和讨论部分意义重大。此次研究提出的 CCA 入路构建 cWp 小鼠模型的改良方法,具有诸多优势。它简化了手术操作,大幅缩短了手术时间,同时保留了所有颈动脉结构,减少了血流动力学干扰因素,能建立与 ECA 入路质量相当的 SAH 模型。这一改良方法为 SAH 临床前研究提供了更高效、可靠的选择,有助于深入探究 SAH 的病理生理机制,推动相关治疗手段的研发。不过,该方法也存在一定局限性,如在手术出现并发症时,无法像 ECA 入路那样牺牲对侧血管作为替代。
尽管如此,这项研究依旧是 SAH 研究领域的重要突破,为后续研究指明了方向。未来,研究人员还需进一步深入探索该改良方法,与经典的 ECA 方法进行更全面的比较,不断优化技术,为攻克 SAH 这一医学难题奠定更坚实的基础。