分次栓塞脑血管致犬脑循环自体重建的实验研究

邹 璨，田 洪，宋 川，张玉波，周虎传，臧巧利，范汝雄，刘 磊

血管重建是目前脑血管病研究的重点课题，也是治疗缺血性脑血管病的根本方法。血管重建包括人工血管重建(支架植入、血管内膜剥脱及搭桥)和血管生成。血管生成包括动脉生成和血管新生，前者指原有的血管增粗、增长，侧枝循环形成，后者指血管芽生，长出新的血管及毛细血管网。

临床及实验研究发现脑血管慢性闭塞过程中，脑血流下降时，可见脑血管扩张、侧枝循环开放、脑血管生成［1，2］，提示脑循环可以自体重建。但是脑循环自体重建的规律和程度不明确。本研究建立脑循环储备下降动物模型，探讨分次栓塞脑血管分支对犬脑循环的影响，观察当脑血流下降至失代偿期，机体重建有效的侧枝循环所需要的时间过程，以及脑循环自体重建修复脑血流储备的时间跨度。为缺血性脑血管疾病治疗性血管生成提供实验依据及治疗的时间窗。

1 材料与方法

1.1 实验动物

18 只成年杂种犬，2～4 周岁，体重15～21 kg，由第三军医大学野战外科研究所动物室提供。

1.2 实验方法

1.2.1 介入下栓塞血管 肌肉注射速眠新(由氟哌啶醇、保定宁、双氢埃托啡等药物制成的复方制剂，第三军医大学野战外科研究所动物室提供)0.1 ml/kg 将犬麻醉，右侧经皮股动脉穿刺，置入4F 鞘管，插入4F 造影管选择性脑血管造影(导管、导丝、鞘管购自Cordis 公司)。将导丝前端柔软部剪成4 mm 小段，同时或分次栓塞犬左右侧椎动脉、左右侧颈内动脉，建立急、慢性脑循环储备下降动物模型。

1.2.2 实验动物分组 A 组:正常对照组(n=3)B 组:每隔1 w 依次栓塞左、右侧椎动脉、左、右侧颈内动脉(n=5)C 组:每隔2 w 依次栓塞左、右侧椎动脉、左、右侧颈内动脉(n=5)D 组:同时栓塞两侧椎动脉和两侧颈内动脉(n=5)

1.2.3 采用MRI 灌注成像检测每次栓塞后犬脑血流量(CBF)的变化 采用GE Horizontal 1.5T MR 扫描仪对犬头部进行平扫，先行无对比剂注射PWI 参数扫描，然后用同一PWI 方案进行灌注成像。层厚6 mm，共8 层。矩阵128×128，视野(FOV)为16 cm×16 cm，成像序列为梯度回波-平面回波成像(GRE-EPI)，TR=1500 ms，TE=50 ms。每层面获取4 幅基本图像后用高压注射器经股静脉团注对比剂钆喷酸葡胺(Gd-DTPA)，剂量为0.2 ml/kg，注射速度3 ml/s，紧接着以同样速率注射20 ml 生理盐水。每层面共采集40 幅图像，成像时间101s。图像处理:在所得的各灌注图上分别测量颅脑中心3 cm×3 cm 区域的血流量，进行定量、半定量分析和数据统计分析。

1.2.4 采用DSA 观察每次栓塞后脑血管再生及侧枝循环建立情况

1.2.5 采用MRI 或CT 观察每次栓塞后犬脑组织影像学改变

1.2.6 利用整体行为分类法(OPC)评定每次栓塞后犬神经功能损伤程度 根据动物的精神状态和运动情况分为:1 级，正常(能正常站立和行走);2 级，中度神经功能障碍(能坐立，但不能站立和行走);3 级，重度神经功能障碍(昏睡，对疼痛刺激有反应);4 级，昏迷(疼痛刺激没反应，出现病理反射);5 级，死亡。

1.2.7 统计学分析 运用SPSS 13.0 统计软件包建立数据库，统计分析方法选择成组设计资料两样本均数比较的t 检验，以P＜0.05视为有统计学差异。

2 结果

2.1 分次栓塞犬脑血管对CBF 的影响

A、B、C 3 组动物栓塞前CBF 无显著性差异。B、C 两组动物栓塞1 根血管后CBF 均无明显变化(见图1②)，该时相点两组之间比较CBF 亦无明显差异;两组动物栓塞2 根血管后CBF 均明显下降(见图1③)，B 组CBF 下降程度较C 组更为显著;再次栓塞第3 根血管时CBF 下降幅度较小，B、C 两组比较仍有明显的统计意义，但C 组CBF 下降无统计意义(见图1④);当栓塞至第4 根血管时，CBF 无明显下降(见图1⑤);分次或一次性栓塞4 根血管后，B、C 组CBF 明显高于D 组，说明分次栓塞脑血管时，犬脑CBF 下降程度显著降低(见表1、图2)。

8 w 时，A、B、C 3 组动物CBF 已无明显差异(见表2、图3)。

表1 正常对照组与实验各组分次栓塞犬脑血管后CBF 比较(ml/100 mg)

表2 8 w 时A、B、C 3 组犬脑血管CBF 比较(ml/100 mg)

2.2 分次栓塞对犬脑血管再生及侧枝循环的影响

(1)同时栓塞两侧椎动脉及两侧颈内动脉，DSA显示犬脑血管侧枝循环开放，未见新生血管形成。(2)依次栓塞左、右侧椎动脉，DSA 显示B、C 组颈总动脉与脑底动脉侧枝循环开放，颈内动脉扩张，未见新生血管形成(见图4①，图5①)。(3)再依次栓塞左、右侧颈内动脉，DSA 显示B、C 组均有新生血管形成，C 组更为明显(见图4⑥⑦，图5④⑤)。(4)2 m 后复查B、C 组DSA，两组颅内血管均明显增粗、增多，颅外个别小动脉与颅内血管形成吻合支(见图4⑧⑨，图5⑥⑦)。

2.3 犬脑影像学改变

(1)同时栓塞双侧椎动脉、双侧颈内动脉后，MRI 可见多发性梗死灶或(和)大面积脑梗死(见图6)。(2)依次栓塞双侧椎动脉、一侧颈内动脉后，B组脑CT 显示个别动物呈现基底节区梗死(见图7)，C 组未见明显梗死灶。(3)依次栓塞双侧椎动脉、双侧颈内动脉后，B、C 两组均未见新的梗死灶。

2.4 神经功能评估结果

(1)D 组栓塞4 根血管后，所有动物均在术后2.5 h～8 h 之内死亡(5 级)，均未从麻醉中苏醒。(2)B 组栓塞3 根血管后，均发生中度神经功能障碍(2级)，除1 只犬残留神经功能缺损外，其余4 只犬均在24～48 h 恢复正常;栓塞4 根血管后，再次发生中度神经功能障碍(2 级)，均在24～48 h 恢复。(3)C组栓塞4 根血管后，所有动物均未发生神经功能障碍(1 级)，可以正常站立和行走。

图1 C 组MRI 灌注成像显示CBF 的变化情况

图2 正常对照组与实验各组分次栓塞犬脑血管后CBF 比较

图3 8 w 时A、B、C 3 组犬脑血管CBF 比较

图4 B 组犬脑血管再生及侧枝循环情况

图5 C 组犬脑血管再生及侧枝循环情况

图6 D 组栓塞4 根血管后MRI 检查

图7 B 组栓塞3 根血管后头部CT 检查

3 讨论

犬与人类的脑血管具有共性，均由4 条主要动脉供应大脑的血流，即左右颈内动脉及左右椎动脉。研究显示，犬的脑体积和血管直径变异较小，在一定范围内与体重没有明显的相关性，适合用于建立脑血管疾病的动物模型［3］。

本研究结果表明，同时栓塞犬脑血管4 根主要供血动脉时，CBF 急剧下降，虽有侧枝循环的开放，但仍低于脑循环及代谢储备阈值，脑组织发生大面积梗死，所有动物均在2.5～8 h 内死亡。栓塞一侧椎动脉，CBF 下降不明显，当栓塞另一侧椎动脉时，脑血流明显下降，B、C 两组动物DSA 均显示颈内动脉扩张，颈总动脉至脑底动脉侧枝循环开放，动物无神经功能障碍，表明侧枝循环的开放足以维持脑代谢稳定，脑血流处于代偿期。

在分次栓塞双侧椎动脉后，再次栓塞一侧颈内动脉，B、C 组CBF 均再次减少。B 组更显著，CT 显示除1 只动物发生脑梗死外，其余均未发现明显梗死灶，DSA 显示有新生血管的生成，所有动物均出现一过性神经功能障碍，类似短暂性脑缺血发作，推测此时出现脑循环储备失代偿性低灌注，虽有新生血管的生成，但不足以代偿低灌注。而C 组CBF 下降较B 组为轻，未出现神经功能缺损，影像学也无明显改变，DSA 显示脑血管增生较B 组更明显，说明此时新生血管的形成使脑循环储备维持在代偿期。有研究表明，剪切力的变化可以促使肌性动脉生成［4］。在动脉闭塞情况下，原有闭合的侧枝循环网由于剪切力增加而开放并重塑，管径扩大，形成侧枝交通，为闭塞血管起到自身搭桥作用，为缺血区提供血供［5］。

在分次栓塞双侧椎动脉、一侧颈内动脉后，再次栓塞另一侧颈内动脉，B、C 组CBF 下降均不明显，脑影像学均未显示新发梗死病灶，DSA 可见新生脑血管的数量进一步增多、增粗，C 组更显著，说明继续栓塞脑血管时，新建侧枝循环可维持脑循环储备，处于代偿期，从而避免动物脑组织发生不可逆性细胞死亡。

导致B、C 两组动物出现不同临床表现、不同影像学改变的影响因素是分次栓塞血管的时间间隔，B组每隔1 w 栓塞1 根血管，当栓塞第3 根血管时，出现脑循环储备失代偿性低灌注，所有动物均出现中度神经功能障碍;C 组每隔2 w 栓塞1 根血管，直至栓塞4 根血管，所有动物均未出现神经功能障碍，影像学未见梗死病灶，DSA 显示大量的新生血管生成，说明当脑循环储备下降至失代偿时，至少需要2 w才能建立充分有效的侧枝循环来缓冲CBF 下降，避免脑组织缺血缺氧性损伤。

实验8 w，B、C 两组动物再次复查DSA 及CBF，结果表明两组CBF 均恢复至接近正常值，DSA 显示两组颅内血管均明显增粗、增多，颅外个别小动脉与颅内血管形成吻合支，提示分次栓塞4 根犬脑主要供血动脉，至少需要8 w 才能完成脑循环重建，恢复脑血流储备。

［1］Eitenmüller I，Volger O，Kluge A，et al.The range of adaptation by collateral vessels after femoral artery occlusion［J］.Circulation Research，2006，99:656-662.

［2］Busch HJ，Buschmann IR，Mies G，et al.Arteriogenesis in hypoperfused rat brain［J］.Cereb Blood Flow Metab，2003，23(5):621-628.

［3］刘 圣，施海彬，胡卫星，等.毕格犬和杂种犬脑血管及脑组织的对照研究［J］.介入放射学杂志，2011，20(9):717-722.

［4］Schierling W，Troidl K，Mueller C，et al.Increased intravascular flow rate triggers cerebral arteriogenesis［J］.Cereb Blood Flow Metab，2009，29(4):726-737.

［5］Troidl K，Ruding I，Cai WJ，et al.Actin-binding Rho activating protein(ABRA)is essential for fluid shear stress-induced arteriogenesis［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2009，29(12):2093-2101.