颅内动脉瘤动物模型相关研究进展

李丽++吴学佳++付浩++王志宏++陈冬+孙丽++张芳

[摘要] 颅内动脉瘤（IA）是由颅内动脉病理性、局限性扩张引起的瘤样突起，其一但破裂可引起蛛网膜下腔出血，造成严重后果。目前IA的发病机制仍未阐明，临床仅能对存在高破裂风险患者进行手术治疗，这也使得许多IA患者将无法采取任何治疗，并需要承担IA随时破裂的风险。因此阐明IA的病因机制，进而研制出针对该疾病病因机制的预防与治疗药物，是解决上述问题的关键。由于人体组织较难获取，IA动物模型便成为主要的研究途径。本文将从IA动物模型的构建方法、病理改变和药物治疗探索等方面的进展进行综述，以期为进一步深入研究提供参考。

[关键词] 颅内动脉瘤；动物模型；病因机制；药物治疗

[中图分类号] R74 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）11（c）-0044-03

Research progress of animal models of intracranial aneurysms

LI Li1* WU Xuejia2* FU Hao1 WANG Zhihong1 CHEN Dong3 SUN Li1

1.Department of Neurological Intensive Care Medicine， Affiliated Hospital of Logistics College of PAP， Tianjin 300162， China； 2.Department of Pharmacy， the New Eco City Hospital of Medical University of Tianjin， Tianjin 300467， China； 3.Health Team of Training Base， Liaoning PAP Crops， Liaoning Province， Shenyang 110034， China； 4.The Sixth Department of neurosurgery， Affiliated Hospital of Logistics College of PAP， Tianjin 300162， China

[Abstract] Intracranial aneurysm （IA） is a tumor like process caused by pathological and localized dilatation of intracranial arteries， once ruptured， it can result in subarachnoid hemorrhage and cause serious consequences. At present， the pathogenesis of IA has yet to be clarified， which result in that onlypatients with high risk of rupture can be treated. Many IA patients have to bear the risk of IA rupture at any time. Therefore， clarifying the mechanism of IA and developing preventive and therapeutic drugsis the key to solve the above problems. Because of the difficulty of obtaining human tissue， IA animal model has become the main research approach. This article will review the progress of IA animal model construction methods， pathological changes and drug treatment， in order to provide reference for further research.

[Key words] Intracranial aneurysm； Animal model； Etiology mechanism； Drug therapy

颅内动脉瘤（Intracranial aneurysm，IA）在已知人群中发病率为1%～5%[1]，其一旦破裂可引发蛛网膜下腔出血，患者死亡率将高达40%[2]，然而其发病机制至今仍未阐明。目前，针对IA的治疗主要以血管内介入栓塞或外科手术夹闭IA瘤体为主，以上干预措施可有效防止IA的破裂出血[3]。但是由于不可避免的手术风险和潜在的术后并发症，临床上仅建议对存在高破裂风险的IA患者采取手术治疗，更多的IA患者只能采取定期复查的处理方式，并承担一定的心里压力。因此揭示IA发病机制并开发药物治疗策略是解决上述问题的重要途径。由于人体组织极难获取，IA动物模型成为了重要研究工具。

1. IA动物模型构建方法

1.1 非用于IA机制研究的动物模型

此类模型主要通过在动脉侧壁或动脉分叉处移植自体静脉，人工构建成IA瘤体。该造模方法常见于猪、犬等大型动物，并主要被用于练习血管内操作技术、评判治疗效果和血流动力学相关研究。Raymond等[4]通过在猪的双侧颈总动脉上构建侧壁静脉囊动脉瘤，观察了线圈栓塞治疗后的愈合现象，为改善血管內治疗的长期预后提供了帮助。李浩等[5]成功构建了犬侧壁型、分叉部、末端型囊状动脉瘤，并对栓塞前后IA处血流动力学变化情况进行分析，为动脉瘤的相关研究提供了更多的基础数据支持。

1.2 用于IA机制研究的动物模型endprint

1.2.1 嚙齿类IA模型

Hashimoto等[6-7]提出高血流动力学应力可使血管薄弱处形成IA。为了验证这个假说，该团队以大鼠为载体，首先通过结扎大鼠单侧颈总动脉，以改变颅内血管的血流动力学；其次将单侧肾脏切除、注射皮质酮并通过饮食增加大鼠盐摄入量，造成大鼠高血压；同时，他们创造性地在饮食中加入β-氨基丙腈，该物质可抑制胶原蛋白和弹性蛋白交联，造成动脉壁退化破坏，最终成功在大脑动脉分叉处造成了自发性IA，组织病理学研究显示其病理特征符合人类IA。Eldawoody等[8]在结扎单侧颈总动脉并造成高血压的基础上，引入双侧卵巢结扎术，以去除雌激素对血管的保护作用，发现此方法可增加IA瘤径的尺寸。近年来大鼠IA模型的构建方法几经改进，基本已经固定，不同之处主要在于手术切口的选择和高血压构建方法的差异。

通过结扎单侧颈总动脉联合高血压同样可以诱导小鼠形成IA。Morimoto等[9]利用上述方法成功构建了IA小鼠模型，并通过电镜发现其脑血管内弹性层破坏和血管中层退行性改变，这与人类IA组织的改变一致。Sawyer等[10]通过造成小鼠高血压，并利用立体定位仪向大脑基底池内注射胰蛋白酶，成功构建了此IA模型，同时发现淋巴细胞在IA发生中发挥重要作用。该方法虽不符合人体IA的自然成因过程，但因其造模周期短，后期常被应用于IA的预后研究。小鼠模型的劣势在于小鼠更耐受高血压和血管炎症，这将导致IA诱导的时间较长，且模型的发病率不如大鼠[11]。目前分子生物学的技术进步使得研究者们可以通过基因技术构建各种基因缺陷小鼠，从而在基因角度探索IA形成的潜在机制。

1.2.2 兔IA模型

Gao等[12]通过结扎新西兰白兔双侧颈总动脉以增加血流动力学压力，从而构建了兔IA模型。此IA模型的优势在于，兔的动脉直径远大于大鼠和小鼠，便于在IA形成中重复进行血流动力学的分析，但同小鼠一样，兔子亦存在IA易感性偏低的问题。

1.2.3 猴IA模型

Hashimoto等[13]首次通过结扎单侧颈总动脉合并全身高血压，并在饲喂中加β-氨基丙腈，也成功诱发了食蟹猴IA模型。该模型的组织病理学研究显示在灵长类动物中诱导的IA与人类非常相似。但由于灵长类动物价格昂贵，造模周期长，且常受伦理问题的限制，故该模型后期未能得到广泛应用。

2 应用IA动物模型的病因机制研究进展

通过构建IA动物模型，许多研究初步探索了IA形成的基本机制，且根据实验研究结果提出了一系列关于IA形成的分子基础理论和假说。

2.1 核转录因子kappa B活化参与IA形成

核转录因子kappa B（NF-κB）作为一种关键的调节因子，可调控IA血管壁中各种促炎基因的转录与表达，从而影响IA的发生发展[14]。有研究显示，在早期IA的内皮细胞中可见磷酸化的NF-κB，而在后期血管壁全层均可见活化的NF-κB。这可能是由于血流动力学压力升高诱导了其活化。应用诱骗寡核苷酸抑制NF-κB转录活性，或者造成NF-κB p50亚基的缺失，可显著抑制IA血管壁中促炎基因的表达和巨噬细胞浸润，降低IA发生率[15]，这从另一角度提示NF-κB活化在IA形成中可能起着至关重要的作用。

2.2 巨噬细胞介导炎性反应促进IA形成

Chyatte等[16]首次发现在人类IA组织中可见巨噬细胞浸润。研究表明巨噬细胞是大鼠IA血管壁上的原发性炎症细胞，而且其数量在IA形成过程中逐渐增加，提示巨噬细胞介导的炎症可能促进了IA的形成[17-18]。

2.3 其他相关炎性因子

越来越多的研究证明，炎症是IA形成的重要机制之一。在大鼠IA血管壁中可见多种促炎基因的表达上调，大多数基因可以被归类为细胞因子、蛋白酶、黏附分子、活性氧族、凋亡级联反应的分子和补体[19]。例如单核细胞趋化因子蛋白（MCP-1）在IA形成早期的血管内皮细胞中和后期整个动脉壁中基因表达均有所上调[14，20]；基质金属蛋白酶抑制剂1（TIMP-1）和TIMP-2可通过抑制基质金属蛋白酶（MMP）活性，减少血管壁退化，抑制IA形成[21]；活性氧生成相关基因p47phox在IA小鼠血管壁上可见表达上调，使用其抑制剂可减少IA的形成[19]。

3 应用IA动物模型的药物治疗策略研究进展

大量IA动物模型的研究都有一个共同的目的，即希望通过揭示IA形成与破裂的潜在机制，进而研究出未破裂IA的药物治疗方案。如前文所述，NF-κB与IA密切相关，或可成为一个潜在的治疗靶点。为此有学者将抗NF-κB药物应用于大鼠IA模型，以观察其对IA的预防作用[22-23]。结果表明，他汀类药物可显著抑制IA血管壁上促炎基因的表达，从而抑制IA血管壁中的慢性炎性反应，并有效防止IA进一步增大[24-25]。但是由于现有的IA模型发生自发性破裂出血的概率很低，导致目前尚无法评价他汀类药物是否可有效防止IA破裂。

4 总结与展望

综上，通过IA动物模型的建立，一些IA形成的重要机制已被逐渐揭示，现已证实脑动脉分叉处血流动力学压力增加是IA形成的关键，而氧化应激及炎性反应与IA的形成密切相关。与此同时，IA的药物治疗研究也正在逐步开展，他汀类药物或许可以作为治疗IA的候选药物之一。但从目前IA动物模型构建的整体情况来看仍存在一个很大的缺陷，即符合人体IA病因并用于机制研究的模型，其造模的成功率及IA的发生率均较低，尚不足50%。因此，迫切需要研究学者们创新方法，建立一种符合人体IA病因机制的动物模型，为IA病因机制的深入探讨及药物预防与治疗新策略的研究提供强有力的支撑。

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（收稿日期：2017-08-15 本文编辑：李岳泽）endprint