脑积水动物模型的建立及其研究进展(1)
【摘要】脑积水是临床常见而又复杂的疾病，其发病机制、临床特征和病理生理仍有许多未解之处。动物模型能模拟人类脑积水的病理生理，对人类脑积水的研究具有重要意义。目前，脑积水动物模型的制作主要有以下几种类型：闭塞脑脊液通路、通过引入致畸物诱导、病毒或细菌感染、遗传学及基因干扰手段。
【关键词】脑积水；动物模型；脑积水模型
1914年，Dandy和Blackfan开创了脑积水建模先河。1932年，Dixon等[1]首次描述了向大白鼠的枕大池注入高岭土诱导交通性脑积水模型。此后，脑积水动物模型的研究得到广泛开展，其能很好模拟人类脑积水的病理生理过程，这对脑积水的病因、诊疗等研究起到了巨大的推动作用。
1模型动物的选择
一般选用小动物如鼠、猫、鸡、兔等进行脑积水的基础研究，而用一些形体大的动物如猪、犬、猴等进行临床研究，如颅内压、脑顺应性测定及对分流的反应等相关研究。目前，运用最多的是各种鼠的脑积水模型，可选用新生鼠(2~3 d)、年轻鼠(6~7周)或成年鼠(3~6个月)。
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2模型制作的主要方法
2.1闭塞脑脊液通路
2.1.1注入高岭土诱导的脑积水其诱导机制是通过引起组织的无菌性炎症、纤维化而粘连闭锁，从而阻塞脑脊液的循环通路，与临床颅内感染、脑出血后的脑积水形成机制相似[2]。1932年，Dixon等首次描述了向大白鼠的枕大池注入高岭土诱导脑积水模型。该方法根据术式可分为经皮穿刺注射法和显微镜直视下注射法，注入部位可选枕大池、基底池和皮质凸面蛛网膜下腔。该模型制作相对简单，已得到广泛应用[1]。但实验也表明高岭土诱导的脑积水在发生时间上长短不一，梗阻部位也多变[3]，且高岭土引起的炎性反应会干扰对脑积水继发的病理生理的观察。
不同的术式、注入部位及高岭土混悬液浓度剂量可产生不同的实验效果，术后观察时间及指标也可能不同。小剂量低浓度的高岭土混悬液随脑脊液扩散速度快可减少局部沉积从而减少鼠的早期死亡率、延长寿命利于更充分观察多项指标[4]。
, 百拇医药
2.1.2注入自体血诱导的脑积水为深入探寻脑室出血后脑积水的发病机制及疗法，人们采用侧脑室注血法建立了脑积水动物模型[5]。Chua CO等[6]报道，脑室出血的早产小兔脑积水模型与人类一样，具有巨脑室、胶质增生、白质损害髓鞘生成减少及运动障碍等常见表现。虽然该模型的制作机理近乎脑室出血后脑积水的发病机制，但其应用较少，这与其建模效率及稳定性不够有关。
2.1.3注入硅橡胶诱导的脑积水有学者也尝试了用硅橡胶梗阻四脑室[7]，其特点是模拟占位形成的梗阻性脑积水，可迅速观测到脑脊液动力学改变，且所用的动物体形大，可行急性脑积水相关的诊疗研究，但其脑积水发展迅速有别于临床常见的慢性占位病变，且由于硅橡胶常导致脑干受压而死亡率和致残率较高，故其应用也受到一定限制。
2.1.4注入氰基丙烯酸酯凝胶引起的脑积水1999年，Johnson等[8]向成年犬四脑室注射氰基丙烯酸酯凝胶，诱发慢性梗阻性脑积水来评价脑积水的发展和特征。此方法更准确，但费用昂贵，操作复杂，不利于普遍推广和大样本研究应用。我国刘广存等[9]对6只犬进行第四脑室注射氰基丙烯酸酯凝胶后，有5只犬发展成急性脑积水，1只发展成慢性脑积水。
, 百拇医药
2.1.5其他梗阻材料形成的脑积水尚可以玻璃纸[10]、气囊[11]等为梗阻材料建模以测量脑脊液的灌注量。
2.2遗传学及基因干扰手段引起的脑积水1972年，美国培育出H-Tx品系鼠中的先天性脑积水模型鼠[12]为先天性脑积水的病理生理及治疗研究创造了条件。1994年，刘志勇、罗厚良[13]报道培育出了Wistar系大鼠自发性脑积水模型，此脑积水模型为自发、孕期短、窝代发生率高、脑标本体积大，是一种研究人类脑积水较为理想的动物模型。此外，尚有先天性导水管狭窄模型[14]、hy3鼠[15]、hyh鼠[16]、RFX3基因敲除[17]、纤毛异常性脑积水[18]、SUMS/NP基因突变脑积水鼠[19]、Mf1突变[20]、H-Tx大鼠[21]等。
2.3近年来，人们又曾试图用病毒[22]、细菌[23]、细胞因子[24]及致畸物[25]等方法诱导脑积水动物模型。但这些因素诱导的脑积水动物模型，除了可引起脑积水外，其对脑组织的直接损害对观察脑积水病变结果会起到一定的干扰作用，其应用受到一定限制。
, 百拇医药
3动物模型的常见观察指标
目前主要有脑积水严重程度的鉴定、颅内压及脑顺应性的检测以及行为及神经功能改变情况。
4脑积水动物模型其他相关研究
研究发现：脑积水大鼠室周水通道蛋白4(AQP4)表达上调与脑脊液容量和室周水弥散系数强相关，AQP4上调可能是严重脑积水的一种保护性反应。Leena Paul等[26]认为脉络丛组织的AQP1和4表达减少促进了脑积水的形成。Cains S等[27]认为叶酸代谢紊乱会导致HTx胎鼠发生脑积水。
5展望
综上所述，目前已建立起针对人类各类脑积水的动物模型，但各种模型与人类脑积水的相符程度还需进一步探讨，以更准确将动物研究成果推及人类疾病的诊疗；在脑积水的动物模型上，大部分研究的观察时间短于1个月，远远短于人类大部分脑积水的发生发展时间，未来应该尽量延长模型存活时期以更充分地体现人类脑积水的病程；多种模型研究结果均对脑积水的发病机制提出了新的观点，究竟脑积水的病因病理如此繁杂，抑或我们缺乏将其诸多发现相互联系整合的能力，未来脑积水的动物模型研究需要通过建立一种或者尽可能少的几种动物模型将目前在脑积水各种形成机制上的成果相结合统一。
, 百拇医药
参考文献
[1]张庆华,张莉,孙涛,等.高岭土诱导大鼠交通性脑积水模型的建立及其特征.宁夏医学院学报,2008,30(1):11-12.
[2]Ding Y,Mc Allister JP,Yao B,et al.Axonal damage associated with enlargement of ventricles during hydrocephalus:a silver impregnation study.Neurol Res,2001,23(6):581-587.
[3]McAllister JP,Chovna P.Neonatal hydrocephalus Mechanisms and consequences.Neurosurg Clin North Am,1998,9(1):73-93.
, 百拇医药 [4]Braun KP，van Eijsden P,Vandertop WP,et al.Cerebral metabolism in experimental hydrocephalus: an in vivo 1H and 31P magnetic resonance spectroscopy study.Neuorsurg,1999,91(4):660-668.
[5]Cheepsunthorn P,Palmer C,Connor JR.Cellular distribution of ferritin subunits in postnatal rat brain.Comp Neurol,1998,400(1):73-86.
[6]Chua CO,Chahboune H,Braun A,et al.Consequences of intraventricular hemorrhage in a rabbit pup model.Stroke,2009,40(10):3369-3377., http://www.100md.com(陈东汉 王占祥)
【关键词】脑积水；动物模型；脑积水模型
1914年，Dandy和Blackfan开创了脑积水建模先河。1932年，Dixon等[1]首次描述了向大白鼠的枕大池注入高岭土诱导交通性脑积水模型。此后，脑积水动物模型的研究得到广泛开展，其能很好模拟人类脑积水的病理生理过程，这对脑积水的病因、诊疗等研究起到了巨大的推动作用。
1模型动物的选择
一般选用小动物如鼠、猫、鸡、兔等进行脑积水的基础研究，而用一些形体大的动物如猪、犬、猴等进行临床研究，如颅内压、脑顺应性测定及对分流的反应等相关研究。目前，运用最多的是各种鼠的脑积水模型，可选用新生鼠(2~3 d)、年轻鼠(6~7周)或成年鼠(3~6个月)。
, http://www.100md.com
2模型制作的主要方法
2.1闭塞脑脊液通路
2.1.1注入高岭土诱导的脑积水其诱导机制是通过引起组织的无菌性炎症、纤维化而粘连闭锁，从而阻塞脑脊液的循环通路，与临床颅内感染、脑出血后的脑积水形成机制相似[2]。1932年，Dixon等首次描述了向大白鼠的枕大池注入高岭土诱导脑积水模型。该方法根据术式可分为经皮穿刺注射法和显微镜直视下注射法，注入部位可选枕大池、基底池和皮质凸面蛛网膜下腔。该模型制作相对简单，已得到广泛应用[1]。但实验也表明高岭土诱导的脑积水在发生时间上长短不一，梗阻部位也多变[3]，且高岭土引起的炎性反应会干扰对脑积水继发的病理生理的观察。
不同的术式、注入部位及高岭土混悬液浓度剂量可产生不同的实验效果，术后观察时间及指标也可能不同。小剂量低浓度的高岭土混悬液随脑脊液扩散速度快可减少局部沉积从而减少鼠的早期死亡率、延长寿命利于更充分观察多项指标[4]。
, 百拇医药
2.1.2注入自体血诱导的脑积水为深入探寻脑室出血后脑积水的发病机制及疗法，人们采用侧脑室注血法建立了脑积水动物模型[5]。Chua CO等[6]报道，脑室出血的早产小兔脑积水模型与人类一样，具有巨脑室、胶质增生、白质损害髓鞘生成减少及运动障碍等常见表现。虽然该模型的制作机理近乎脑室出血后脑积水的发病机制，但其应用较少，这与其建模效率及稳定性不够有关。
2.1.3注入硅橡胶诱导的脑积水有学者也尝试了用硅橡胶梗阻四脑室[7]，其特点是模拟占位形成的梗阻性脑积水，可迅速观测到脑脊液动力学改变，且所用的动物体形大，可行急性脑积水相关的诊疗研究，但其脑积水发展迅速有别于临床常见的慢性占位病变，且由于硅橡胶常导致脑干受压而死亡率和致残率较高，故其应用也受到一定限制。
2.1.4注入氰基丙烯酸酯凝胶引起的脑积水1999年，Johnson等[8]向成年犬四脑室注射氰基丙烯酸酯凝胶，诱发慢性梗阻性脑积水来评价脑积水的发展和特征。此方法更准确，但费用昂贵，操作复杂，不利于普遍推广和大样本研究应用。我国刘广存等[9]对6只犬进行第四脑室注射氰基丙烯酸酯凝胶后，有5只犬发展成急性脑积水，1只发展成慢性脑积水。
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2.1.5其他梗阻材料形成的脑积水尚可以玻璃纸[10]、气囊[11]等为梗阻材料建模以测量脑脊液的灌注量。
2.2遗传学及基因干扰手段引起的脑积水1972年，美国培育出H-Tx品系鼠中的先天性脑积水模型鼠[12]为先天性脑积水的病理生理及治疗研究创造了条件。1994年，刘志勇、罗厚良[13]报道培育出了Wistar系大鼠自发性脑积水模型，此脑积水模型为自发、孕期短、窝代发生率高、脑标本体积大，是一种研究人类脑积水较为理想的动物模型。此外，尚有先天性导水管狭窄模型[14]、hy3鼠[15]、hyh鼠[16]、RFX3基因敲除[17]、纤毛异常性脑积水[18]、SUMS/NP基因突变脑积水鼠[19]、Mf1突变[20]、H-Tx大鼠[21]等。
2.3近年来，人们又曾试图用病毒[22]、细菌[23]、细胞因子[24]及致畸物[25]等方法诱导脑积水动物模型。但这些因素诱导的脑积水动物模型，除了可引起脑积水外，其对脑组织的直接损害对观察脑积水病变结果会起到一定的干扰作用，其应用受到一定限制。
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3动物模型的常见观察指标
目前主要有脑积水严重程度的鉴定、颅内压及脑顺应性的检测以及行为及神经功能改变情况。
4脑积水动物模型其他相关研究
研究发现：脑积水大鼠室周水通道蛋白4(AQP4)表达上调与脑脊液容量和室周水弥散系数强相关，AQP4上调可能是严重脑积水的一种保护性反应。Leena Paul等[26]认为脉络丛组织的AQP1和4表达减少促进了脑积水的形成。Cains S等[27]认为叶酸代谢紊乱会导致HTx胎鼠发生脑积水。
5展望
综上所述，目前已建立起针对人类各类脑积水的动物模型，但各种模型与人类脑积水的相符程度还需进一步探讨，以更准确将动物研究成果推及人类疾病的诊疗；在脑积水的动物模型上，大部分研究的观察时间短于1个月，远远短于人类大部分脑积水的发生发展时间，未来应该尽量延长模型存活时期以更充分地体现人类脑积水的病程；多种模型研究结果均对脑积水的发病机制提出了新的观点，究竟脑积水的病因病理如此繁杂，抑或我们缺乏将其诸多发现相互联系整合的能力，未来脑积水的动物模型研究需要通过建立一种或者尽可能少的几种动物模型将目前在脑积水各种形成机制上的成果相结合统一。
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参考文献
[1]张庆华,张莉,孙涛,等.高岭土诱导大鼠交通性脑积水模型的建立及其特征.宁夏医学院学报,2008,30(1):11-12.
[2]Ding Y,Mc Allister JP,Yao B,et al.Axonal damage associated with enlargement of ventricles during hydrocephalus:a silver impregnation study.Neurol Res,2001,23(6):581-587.
[3]McAllister JP,Chovna P.Neonatal hydrocephalus Mechanisms and consequences.Neurosurg Clin North Am,1998,9(1):73-93.
, 百拇医药 [4]Braun KP，van Eijsden P,Vandertop WP,et al.Cerebral metabolism in experimental hydrocephalus: an in vivo 1H and 31P magnetic resonance spectroscopy study.Neuorsurg,1999,91(4):660-668.
[5]Cheepsunthorn P,Palmer C,Connor JR.Cellular distribution of ferritin subunits in postnatal rat brain.Comp Neurol,1998,400(1):73-86.
[6]Chua CO,Chahboune H,Braun A,et al.Consequences of intraventricular hemorrhage in a rabbit pup model.Stroke,2009,40(10):3369-3377., http://www.100md.com(陈东汉 王占祥)