圍生期缺血缺氧性腦損傷動物模型的研究

尉鳳華 (延邊大學附屬醫院婦產科，吉林 延吉 133000)

圍生期缺血缺氧性腦損傷(neonatal hypoxic-ischemic brain damage,HIBD)是指圍生期中的胎兒或新生兒由于各種原因引起的腦組織血液供給的減少或暫停而引起的一種疾病。如果不經積極治療，患兒的死亡率高，存活者常遺留下或輕或重的神經系統后遺癥,給家庭和社會帶來了沉重的負擔。圍生期大部分損傷是從子宮內就已經開始的，所以復制與人類宮內缺血缺氧性腦損傷環境相類似的動物模型是上述研究的一個重要條件。近些年圍生期缺血缺氧性腦損傷研究進展得益于各種動物模型的廣泛應用，現已成功地在諸多動物，如羊、豬、兔、大鼠、小鼠等復制出圍生期缺血缺氧性腦損傷模型，每種模型都有各自的優缺點,選擇最適當的動物模型有助于更好地進行實驗性研究。在缺氧缺血性腦損傷的研究中,建立合適的缺氧缺血性腦損傷動物模型十分重要。現將目前國內外學者建立的HIBD動物模型的各種方法總結如下。

1 鼠HIBD模型的建立

鼠是目前研究圍生期應用缺血缺氧性腦損傷最多的實驗動物，最常用的制模方法是Rice等[1]在1981年首先提出的大鼠動物模型，結扎一側新生7 d鼠的頸總動脈，在含氧8%的環境中將缺氧與缺血相結合的造模方法。國內眾多學者采也用此方法建立模型。單該模型的最大不足是無法較好的模擬宮內復雜的宮內環境，不能理想地再現由于胎盤宮內不全或臍帶伊蘇或母體原因造成的胎兒缺血缺氧是的臨床病理生理多樣性與復雜性。

吳靜等取大鼠頸部正中切口，分離一側頸總動脈并進行阻斷，在恢復血供60～90 min后放入氧濃度為8%的缺氧環境2 h制作新生大鼠缺血缺氧性模型，用于研究高壓氧對新生大鼠腦HIBD后轉化生長因子β表達的影響[2]。該方法能較好地模擬窘迫后腦損傷后的病理表現，同時該模型具有易復制、成功率高、價格低、容易批量研究等優點。但其最大的不足在于無法較好地模擬宮內復雜的環境。

2 羊、豬、兔HIBD模型的建立

1981年由Clapp等最早提出運用宮內手術制成胎羊模型，此后有了不斷地發展并完善[3]。近年來有一些學者將胎羊模型進一步發展，造成實驗動物子宮動脈[4]或臍帶[5]血液供應的梗阻，這無疑使宮內缺血缺氧性能腦損傷的研究更進一步。盡管上述動物模型應用比較多，但也存在一定的缺陷。如羊作為實驗動物體型較大，其妊娠周期較長，每胎平均約為150 d，且繁殖能力較低，實驗經費較高，加之該方法操作步驟復雜，實驗難度較高，能確證直言動物腦損傷的可靠證據仍較少，不適宜大批量的實驗性的研究。Mallard 等[6]在幾內亞豬懷孕30 d時阻斷單側子宮動脈，建立缺血缺氧性腦損傷模型。薄濤等應用改良Levine法[8]復制圍生期HIBD模型來研究高壓氧治療實驗性新生豬缺血缺氧性腦損傷，取新生7 d的健康仔豬，應用動脈夾鉗夾右頸總動脈后，放于低氧艙中(02：N2)，艙內氧濃度保持在(8.0±0.5)%，艙溫控制在(36.5±0.5)℃,2 h后取出，恢復血液供應[7]。此方法可導致胎豬腦神經系統的一系列改變，但是此方法不足同樣為操作較為復雜、實驗成本較高，同時單結扎一側子宮動脈不能很好阻斷宮內血液供應，不能很好地模擬宮內復雜的宮內環境。胡電、古航、洪新如等制備胎兔宮內窘迫模型來研究阿片μ及δ受體與胎兔宮內窘迫發生的關系[9]。將妊娠30 d的母兔放在一個5 L容積的長方形玻璃器皿中，器皿一端連接于混合氣鋼瓶，以20 l/min速率向容器中充入含7%CO2的N2氣體，3～4 min后母兔死亡。充氣8 min后取出孕兔，立即打開腹腔暴露子宮。此種方法通過使孕兔缺氧窒息，雖然間接造成胎兔宮內窘迫狀態，但卻不能直接模擬人類復雜的宮內環境，所以無法再現由于胎盤功能因素或臍帶因素等直接原因造成的胎兒HIBD。

3 鉗夾結扎HIBD動物模型建立中的應用

Trescher等采用鉗夾孕鼠雙側子宮動脈30 min，研究子宮胎盤缺血對胎鼠體重及神經系統發育造成的不良影響[10-11]。宋薇薇、韓玉昆等在實驗研究中鉗夾孕21 d的Wistar大白鼠的雙側子宮動、靜脈，用以研究宮內窘迫胎鼠腦組織與肝組織氧自由基的損傷[12-13]。此種方法造成新生大鼠左側腦組織缺氧缺血性腦損傷病理學評分較高,并且早產新生大鼠全腦組織呈缺氧缺血性病理學改變。可用胎鼠制作胎兒宮內窘迫動物模型，因鼠在缺氧缺血后可以存活很長時間所以更適合長期研究，但胎鼠在子宮內是靠子宮和卵巢的血管共同攝取養分，建模時中如果單結扎子宮的血管，靠在子宮上段的胎鼠就會缺血缺氧不充分，不能很好的模擬臨床宮內窘迫后腦損傷狀況，可能人為造成實驗結果的偏差。

1988年Magal等利用妊娠20 d大鼠，鉗夾進入每個胎盤的血管共15 min，制成宮內窘迫胎鼠模型，在無菌環境條件下,剖開腹部,用止血鉗完全阻斷子宮體、子宮角的動脈血管,造成乳鼠急性腦缺氧缺血,致使腦部發生病理改變以及存活乳鼠行為的變化。結扎臨產大鼠子宮,可造成乳鼠急性腦缺氧缺血動物模型，此法操作簡單、快速,腦缺氧缺血徹底,乳鼠腦部病理改變明顯，存活的乳鼠出現程度不同的神經麻痹疾病癥狀。

農紹漢等采用了此方法建立胎鼠宮內窘迫模型，妊娠20 d SD大鼠麻醉后，剖腹暴露子宮角，分離出進入每個胎盤的分支血管，用無創性血管夾阻斷分支血管15 min，解除阻斷，恢復血液供應[14]。實驗證明此模型可以較好地用于胎兒宮內窘迫腦損傷的進一步研究。本模型的優點是價格相對低廉，缺點是動物實驗在操作上較為復雜，分離血管時需注意避免傷及細小的分支血管及鄰近器官組織。

薄濤等采用妊娠19.5 d的小鼠，游離并結扎其雙側子宮動脈完全阻斷血液供應復制圍產期缺血缺氧性腦損傷動物模型[15]。實驗組胎鼠腦的病理改變與人類缺血缺氧性腦損傷相似，而且病變也以大腦皮層最為顯著。此操作較簡便的復制缺血缺氧性腦損傷動物模型的方法，但是其不足之處是小鼠體積較小，胎鼠更小，如實驗中需進一步研究胎鼠各器官各項指標的變化，在實驗操作上要求會更高一些。

4 近年來研究成果與展望

近年，很多研究人員嘗試通過同時鉗夾雙側子宮、卵巢血管的方法建立胎鼠HIBD模型，這是對阻斷子宮動、靜脈血供方法的進一步探討與完善。有研究人員通過鉗夾單側子宮及卵巢血管30 min后形成缺血再灌注制成FGR大鼠模型,從而研究了宮內生長受限(IUGR)的新生大鼠腦組織及肝臟組織中SOD、MDA水平的變化。毛萌、趙肱等鉗夾妊娠17 d的雌性大鼠雙側子宮及卵巢動脈建立簡便、可靠的大鼠宮內發育遲緩(IUGR)模型并觀察胎盤的結構與功能變化[16]。該實驗證實了此模型的優點是操作方法簡單、胎鼠死亡率低，成功率較高等。同時阻斷子宮與卵巢血管是一種更為科學合理的復制缺血缺氧性腦損傷動物模型的方法。充分模擬宮內窘迫造成的缺血缺氧性腦損傷，實驗證實，此模型是模仿臨床圍生期胎兒窘迫較為理想的動物模型，此方法簡單，剖宮手術時間短，腦缺血缺氧時間易于掌握且病理變化更明顯，同時大鼠繁殖力極強，在相同的實驗條件下可繁殖出多批相同的動物模型。大鼠繁殖生長的整個過程比較短，在實驗周期可以有效地節省一定的時間。與其他方法相比，此模型可以在臨床表現及腦部病理改變上達到一致，大鼠便于長期飼養，該模型重復性好,操作簡便,大鼠為雙子宮的哺乳動物，實驗中并可成功設立同體對照,以減少由于外界因素對實驗結果造成的誤差，為進行HIBD相關的產科理論研究提供了一個有利的技術平臺。

綜上所述，同時鉗夾孕鼠子宮、卵巢血管造成胎鼠缺氧模型是臨床圍生期胎兒窘迫較為理想的動物模型。