陳 力，王 武

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤是自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血最主要病因，其破裂出血后自然死亡率和致殘率極高，全球范圍內(nèi)每年將近有50萬(wàn)人遭受動(dòng)脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血，嚴(yán)重威脅人體健康[1]。隨著神經(jīng)介入治療新材料和新技術(shù)不斷發(fā)展，建立血流動(dòng)力學(xué)和組織病理學(xué)接近于人的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的動(dòng)物模型顯得十分重要。彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型是近年來(lái)應(yīng)用廣泛、比較可靠的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤動(dòng)物模型。

1 顱內(nèi)動(dòng)脈瘤介入治療史

隨著新技術(shù)和新材料發(fā)展，血管內(nèi)介入治療術(shù)已成為顱內(nèi)動(dòng)脈瘤主要治療方法。其發(fā)展歷經(jīng)70余年，概括為4個(gè)階段。20世紀(jì)40年代開(kāi)始的電凝技術(shù)致顱內(nèi)動(dòng)脈瘤瘤腔內(nèi)血栓形成為第1階段[2]，70年代球囊栓塞顱內(nèi)動(dòng)脈瘤應(yīng)用為第2階段[3]，90年代后電解脫彈簧圈栓塞顱內(nèi)動(dòng)脈瘤（介入治療技術(shù)里程碑[4]）為第3階段，近10余年來(lái)顱內(nèi)血管支架、覆膜支架、血流轉(zhuǎn)向裝置和動(dòng)脈瘤腔內(nèi)血流阻斷裝置臨床應(yīng)用（開(kāi)拓了顱內(nèi)動(dòng)脈瘤治療新方向[5-8]）為第4階段。近年生物可降解覆膜支架/吸收支架、載藥覆膜支架/彈簧圈等新材料和技術(shù),成為探索和研究熱點(diǎn)[9-11]。

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤介入治療發(fā)展歸功于新材料不斷推出。神經(jīng)介入新材料不斷發(fā)展的同時(shí)，需要進(jìn)行臨床前實(shí)驗(yàn),以更好地檢測(cè)新材料安全性和有效性，為臨床應(yīng)用提供客觀的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并證明其治療效果，預(yù)測(cè)可能存在的并發(fā)癥。其中彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型是目前檢測(cè)介入新材料最常用模型之一。其最初應(yīng)用于檢測(cè)彈簧圈[12]，后來(lái)逐漸用于檢測(cè)支架[13]、血流轉(zhuǎn)向裝置[14]和覆膜支架[15]等。許多經(jīng)臨床前實(shí)驗(yàn)證實(shí)的新材料應(yīng)用于臨床治療顱內(nèi)動(dòng)脈瘤取得了類(lèi)似結(jié)果，并起到很好的指導(dǎo)作用，有效降低了臨床應(yīng)用并發(fā)癥。

2 彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型發(fā)展歷程

彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型構(gòu)建始于20世紀(jì)90年代末。Altes等[16]創(chuàng)立外科聯(lián)合介入球囊方法制作兔頸總動(dòng)脈起始段動(dòng)脈瘤模型。具體過(guò)程是暴露右頸總動(dòng)脈主干后，逆血流插入4 F/5 F導(dǎo)管鞘，DSA透視下通過(guò)導(dǎo)管鞘將一2 F/3 F球囊導(dǎo)管置于右頸總動(dòng)脈起始處并臨時(shí)阻斷頸總動(dòng)脈，將100 U彈性蛋白酶注入右頸總動(dòng)脈近端殘腔并保持20 min，最后近段結(jié)扎頸總動(dòng)脈，復(fù)制出兔頭臂干彎曲部動(dòng)脈瘤模型。隨后的研究也證實(shí)該模型長(zhǎng)期通暢率可達(dá)100%[17]。血管造影和組織病理學(xué)檢查顯示，這種動(dòng)脈瘤在形態(tài)學(xué)和血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)上與人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤非常相似，具有內(nèi)彈力層變薄或消失等人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤組織病理學(xué)特點(diǎn)，類(lèi)似于人頸內(nèi)動(dòng)脈眼動(dòng)脈段動(dòng)脈瘤。

很多研究報(bào)道對(duì)上述動(dòng)脈瘤模型制作過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)。Krings等[18]提議將彈性蛋白酶注入動(dòng)脈瘤瘤頸區(qū)域而非右頸總動(dòng)脈中部，并在DSA監(jiān)測(cè)下防止彈性蛋白酶漏出至氣管分支血管導(dǎo)致氣管出血性壞死，同時(shí)減少?gòu)椥缘鞍酌赣昧恐?0 U，這樣既可減少右頸總動(dòng)脈外周組織對(duì)彈性蛋白酶吸收，又減輕實(shí)驗(yàn)動(dòng)物術(shù)后早期疼痛?？紤]到導(dǎo)管鞘和球囊會(huì)損傷血管，Hoh等[19]采用直形臨時(shí)動(dòng)脈瘤夾夾閉右頸總動(dòng)脈根部，再以24 G留置針穿刺入右頸總動(dòng)脈近端死腔，注入足量彈性蛋白酶保留20 min，最后在穿刺點(diǎn)上方結(jié)扎，撤出動(dòng)脈瘤夾。Wang等[20]在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行改進(jìn)，采用C形動(dòng)脈瘤瘤夾夾閉頸總動(dòng)脈根部及部分鎖骨下動(dòng)脈和頭臂干，成功構(gòu)建寬頸動(dòng)脈瘤模型。這種方法具有明顯優(yōu)勢(shì)：①C形動(dòng)脈瘤瘤夾較直形瘤夾可減少手術(shù)空間，更易于操作；②瘤夾夾閉部分鎖骨下動(dòng)脈和頭臂干，使得動(dòng)脈瘤瘤頸充分暴露于彈性蛋白酶下。因此，動(dòng)脈瘤夾放置位置對(duì)于寬頸動(dòng)脈瘤形成至關(guān)重要。Ding等[21]回顧性研究72例彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤瘤頸寬度與閉塞球囊放置位置相關(guān)，球囊位置越高、瘤頸越窄，瘤體長(zhǎng)度-瘤頸寬度比值越大。Onizuka等[22]回顧性分析30例彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型，發(fā)現(xiàn)寬頸動(dòng)脈瘤瘤頸中軸與頭臂干夾角與瘤體長(zhǎng)度成正比，這可能與動(dòng)脈瘤內(nèi)局部血流動(dòng)力學(xué)有關(guān)。

3 彈性蛋白酶誘導(dǎo)兔頸總動(dòng)脈瘤模型優(yōu)勢(shì)

理想的彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型應(yīng)具備以下特征：①動(dòng)脈瘤大小形態(tài)、組織病理學(xué)、血流動(dòng)力學(xué)和瘤周環(huán)境與人動(dòng)脈瘤相同或相似；②動(dòng)脈瘤穩(wěn)定性好，未經(jīng)治療時(shí)可保持長(zhǎng)期通暢；③形成周期短，制作過(guò)程快捷；④費(fèi)用低，可重復(fù)性好。但目前所能制作的動(dòng)脈瘤模型均不具備以上所有特征。目前構(gòu)建動(dòng)脈瘤模型常用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有大鼠、兔、犬、豬和猴等。這些動(dòng)物椎動(dòng)脈系統(tǒng)相較頸動(dòng)脈系統(tǒng)發(fā)達(dá),制作動(dòng)脈瘤模型時(shí)不會(huì)因暫時(shí)阻斷前循環(huán)或切斷單側(cè)頸總動(dòng)脈發(fā)生腦梗死。

大鼠繁殖快、價(jià)格低，頸總動(dòng)脈易暴露，動(dòng)脈搏動(dòng)快、不易形成血栓，且不易受機(jī)械刺激發(fā)生血管痙攣。但大鼠頸總動(dòng)脈直徑與人類(lèi)相差甚遠(yuǎn), 且術(shù)后死亡率較高, 不適宜用于治療方面研究。目前大鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物主要用于動(dòng)脈瘤發(fā)生和發(fā)展過(guò)程和機(jī)制研究，以及可能的藥物治療研究[23]。犬在動(dòng)物模型構(gòu)建中應(yīng)用率較高，其優(yōu)點(diǎn)在于麻醉和手術(shù)耐受性強(qiáng)，死亡率和術(shù)后并發(fā)癥均低于其他實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。犬動(dòng)脈直徑和血流動(dòng)力學(xué)特征與人類(lèi)非常接近，也便于導(dǎo)管置入和血管內(nèi)操作，適合用于血管內(nèi)治療研究[24]。但犬凝血系統(tǒng)和纖溶系統(tǒng)遠(yuǎn)比其他動(dòng)物活躍，這一特點(diǎn)又使得犬動(dòng)脈瘤模型難以在臨床推廣或用于遠(yuǎn)期療效評(píng)價(jià)。豬一直是醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用動(dòng)物，除了具有犬的優(yōu)點(diǎn)外， 凝血傾向也較高。其血栓和新生內(nèi)膜形成傾向尤其適用于評(píng)估動(dòng)脈瘤治療裝置植入后再狹窄[25]。但由于價(jià)格較高，不易管理，尚未廣泛應(yīng)用。同樣,猴和猩猩等靈長(zhǎng)動(dòng)物是制作人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤模型的理想對(duì)象[26]，但來(lái)源較少、價(jià)格昂貴、不易管理，因此也難以在實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用。

兔子性情溫和、適應(yīng)能力強(qiáng)、費(fèi)用相對(duì)較低且操作簡(jiǎn)單。兔頸總動(dòng)脈口徑與人大腦中動(dòng)脈近端非常相似，非常適合栓塞材料，尤其是支架研究。超過(guò)80%兔雙側(cè)頸總動(dòng)脈共同起源于頭臂干，制作分叉型動(dòng)脈瘤較為理想，且兔是非靈長(zhǎng)類(lèi)中血栓形成和纖溶過(guò)程與人類(lèi)最為相似的一種動(dòng)物，用于評(píng)估栓塞材料、栓塞效果，觀察血栓事件十分可靠，并可長(zhǎng)期存活。彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型的局限性主要包括耐受手術(shù)能力較差，且操作時(shí)易損傷喉返神經(jīng)，對(duì)手術(shù)人員要求比較高，但不影響模型廣泛應(yīng)用。

4 用于新材料臨床前試驗(yàn)優(yōu)勢(shì)

彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型組織病理學(xué)與人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤有許多相似之處，為顱內(nèi)動(dòng)脈瘤瘤壁進(jìn)展性變化研究提供了機(jī)會(huì)。彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔顱內(nèi)動(dòng)脈瘤模型瘤壁部分內(nèi)皮細(xì)胞不連續(xù)或完全缺失，內(nèi)彈力層消失，中層平滑肌細(xì)胞排列紊亂，這些大體病理特征與人動(dòng)脈瘤很接近。Wang等[27]在病理組織學(xué)基礎(chǔ)上將人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤分成4亞型，A型瘤壁內(nèi)皮化伴平滑肌細(xì)胞線性排列，B型瘤壁增厚伴平滑肌細(xì)胞排列紊亂，C型厚壁和膠原化瘤壁伴或不伴機(jī)化的血栓形成，D型極薄壁和少細(xì)胞動(dòng)脈瘤壁；實(shí)驗(yàn)2周和12周組織病理學(xué)檢查證實(shí)彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型具有以上人動(dòng)脈瘤所有亞型之特征。

彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型另一特點(diǎn)是其自然史，其瘤體未經(jīng)處理時(shí)可長(zhǎng)期保持通暢。一項(xiàng)研究對(duì)25例彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)5年隨訪，期間除13例發(fā)生與動(dòng)脈瘤無(wú)關(guān)的死亡外，余12例動(dòng)脈瘤模型均保持良好[17]。這種長(zhǎng)期穩(wěn)定性在模擬人顱內(nèi)未破裂動(dòng)脈瘤特征上可起到重要作用。

彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型形態(tài)學(xué)特征也是其優(yōu)勢(shì)之一。瘤體平均直徑、高度分別為4.5 mm、7.5 mm，與人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤相似[16]。此外，載瘤動(dòng)脈直徑（平均4.3 mm）與人顱內(nèi)動(dòng)脈直徑相似[28]。血流動(dòng)力學(xué)因素在動(dòng)脈瘤形成、生長(zhǎng)和血管內(nèi)介入治療后再通等研究方面發(fā)揮著重要作用。Zeng等[29]研究51例彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔右頸總動(dòng)脈瘤模型，發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤內(nèi)壓力、瘤壁應(yīng)切力和剪切指數(shù)均在人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤范圍內(nèi)，這主要得益于兔動(dòng)脈瘤模型與人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤在大小和載瘤血管曲度上高度相似。人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤大多位于血管分叉部或血管彎曲處，承受較高的血流沖擊，導(dǎo)致動(dòng)脈瘤生長(zhǎng)和再通。兔右頸總動(dòng)脈瘤載瘤血管曲度使之能承受很強(qiáng)的血流沖擊，因而在顱內(nèi)動(dòng)脈瘤復(fù)發(fā)等關(guān)鍵問(wèn)題研究中相比其他動(dòng)脈瘤模型更具優(yōu)勢(shì)[30]。

Ding等[31]采用彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型比較普通彈簧圈、Hydyocoil彈簧圈和Matrix彈簧圈的栓塞效果，結(jié)果表明Hydyocoil彈簧圈組動(dòng)脈瘤平均栓塞密度為76%，顯著高于普通彈簧圈組（31%）和Matrix彈簧圈組（23%），且有較高的遠(yuǎn)期閉塞率。有臨床研究也證實(shí)生物圈栓塞優(yōu)勢(shì)[32]。Adibi等[33]采用間充質(zhì)干細(xì)胞輔助彈簧圈栓塞治療彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔動(dòng)脈瘤模型，結(jié)果表明間充質(zhì)干細(xì)胞輔助彈簧圈組較裸彈簧圈組組織病理學(xué)有明顯改善。間充質(zhì)干細(xì)胞可分化為平滑肌細(xì)胞并抑制促炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1β、基質(zhì)金屬蛋白酶-2、基質(zhì)金屬蛋白酶-9及腫瘤壞死因子。這些因素均在顱內(nèi)動(dòng)脈瘤發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。

血流導(dǎo)向裝置是一種創(chuàng)新且具有廣闊前景的新材料器械，但在早期臨床應(yīng)用中發(fā)生治療失敗及未預(yù)料的術(shù)后動(dòng)脈瘤遲發(fā)性破裂、分支動(dòng)脈閉塞、支架內(nèi)狹窄和自發(fā)性腦實(shí)質(zhì)出血等并發(fā)癥[34]。血流導(dǎo)向裝置如 Pipeline、Silk、 Surpass、Tubridge和 Fred等臨床前實(shí)驗(yàn)研究最常應(yīng)用彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔動(dòng)脈瘤模型[35-39]。該模型已被公認(rèn)為是檢測(cè)顱內(nèi)支架的標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)脈瘤模型。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)研究表明血流導(dǎo)向裝置可對(duì)該模型實(shí)現(xiàn)完全閉塞，但若受孔隙率和孔隙密度影響治療失敗，表明這種新型器械尚需進(jìn)一步改進(jìn)。

Holcomb等[40]采用RNA測(cè)序技術(shù)分離彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔動(dòng)脈瘤模型瘤體和左頸總動(dòng)脈信使RNA和miRNA，結(jié)果顯示瘤體側(cè)與左頸總動(dòng)脈相比有143個(gè)基因表達(dá)上調(diào)，471個(gè)基因表達(dá)下調(diào)，同時(shí)伴有5個(gè)miRNA表達(dá)上調(diào)，3個(gè)miRNA表達(dá)下調(diào)，一些關(guān)鍵信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路如炎性反應(yīng)和抗原呈遞等也存在差異表達(dá)；表明該模型在動(dòng)脈瘤生長(zhǎng)、愈合和破裂中發(fā)揮重要作用，支持該模型可作為基礎(chǔ)研究性實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。

5 發(fā)展方向

目前制作的彈性蛋白酶誘導(dǎo)的兔頸總動(dòng)脈瘤模型并不能完全體現(xiàn)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤病變過(guò)程，其瘤周?chē)h(huán)境與人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤存在較大差異，且難以形成自發(fā)性破裂出血。有研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤患者常伴有Ⅰ型或Ⅲ型膠原纖維基因突變，因此膠原纖維可能在動(dòng)脈瘤自然生長(zhǎng)中起著重要作用[41]。Kang等[42]報(bào)道在彈力酶處理基礎(chǔ)上結(jié)合膠原酶處理瘤段，理論上可增加動(dòng)脈瘤自發(fā)破裂機(jī)會(huì)。經(jīng)彈性蛋白酶和膠原酶處理構(gòu)建兔頸總動(dòng)脈瘤模型在形態(tài)結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、自然發(fā)展史和血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)上與人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤更接近，可能具有廣闊的研究前景。

Kainth等[43]研究提出通過(guò)血管外途徑對(duì)動(dòng)脈瘤模型制作進(jìn)行改進(jìn)，即以精致細(xì)尖刷將高濃度彈性蛋白酶涂布于動(dòng)脈瘤瘤頂，可大大減少?gòu)椥缘鞍酌赣昧?，且?jīng)實(shí)驗(yàn)證明足以誘導(dǎo)動(dòng)脈瘤形成；Verhoeff-VanGieson（VVG）染色證實(shí)此方法誘導(dǎo)的動(dòng)脈瘤模型組織病理學(xué)特征與血管內(nèi)途徑制作方法完全相同。Fahed等[44]質(zhì)疑兔頸總動(dòng)脈瘤模型是否具有足夠挑戰(zhàn)性用于血流導(dǎo)向裝置測(cè)試，因?yàn)楦呖紫堵手Ъ芤褜?shí)現(xiàn)對(duì)其完全閉塞，不具挑戰(zhàn)性的動(dòng)脈瘤模型將導(dǎo)致對(duì)新器械材料性能高估，為此構(gòu)建梭形動(dòng)脈瘤模型，以測(cè)試血流導(dǎo)向裝置和新材料不同性能；血管造影結(jié)果顯示梭形動(dòng)脈瘤明顯大于囊狀動(dòng)脈瘤，且復(fù)雜梭形動(dòng)脈瘤模型在植入血流導(dǎo)向裝置后閉塞率明顯高于植入雙枚高孔隙率支架和單枚高孔隙率支架，因此初步認(rèn)為復(fù)雜梭形動(dòng)脈瘤模型是一種更大、更復(fù)雜和更具挑戰(zhàn)性的動(dòng)脈瘤模型，可用于檢測(cè)新材料不同性能并探索治療失敗潛在原因。本中心近期在Wang等[20]報(bào)道基礎(chǔ)上對(duì)動(dòng)脈瘤模型進(jìn)行改進(jìn)，嘗試采用2個(gè)C型動(dòng)脈瘤夾分別夾閉頭臂干遠(yuǎn)端和右鎖骨下動(dòng)脈近端，具體效果還需更多動(dòng)物模型和影像學(xué)檢查加以證實(shí)。該方法優(yōu)點(diǎn)是使動(dòng)脈瘤頸暴露得更完全，以獲得相對(duì)較寬頸動(dòng)脈瘤模型，且在很大程度上降低實(shí)驗(yàn)操作難度。