脑卒中动物模型培训课件

脑卒中动物模型培训课件第一章脑卒中基础知识概述什么是脑卒中脑卒中俗称脑中风是由于脑血管突然发生病变导致脑组织损伤或死亡的急性脑血管疾,,,病这是一种严重威胁人类健康的疾病具有高发病率、高致残率和高死亡率的三高特,征根据病因和发病机制的不同脑卒中主要分为两大类型,:缺血性脑卒中约占所有脑卒中的由脑血管阻塞引起:70-80%,出血性脑卒中约占由脑血管破裂出血引起:20-30%,脑卒中的临床表现与预警信号运动障碍面部异常语言障碍突发半身无力或麻木一侧肢体活动不灵口角歪斜面部表情不对称微笑困难说话不清理解困难表达障碍或失语,,,,,视觉问题平衡失调视物模糊单眼或双眼视力突然下降剧烈头晕眩晕行走不稳协调障碍,,,,脑卒中发病机制简述缺血性脑卒中出血性脑卒中当脑血管被血栓或栓子阻塞时血流供应中断导致脑组织缺血缺氧在数分钟内缺血核心区的神经元开始死亡,,,病理级联反应:脑血管网络的精密结构大脑的血液供应依赖于由颈内动脉和椎基底动脉系统组成的复杂血管网络环是连接前后循环的重要结构为脑组织提供侧支循环保障大脑中动Willis,脉是最易发生梗塞的血管供应大脑半球外侧面的广大区域MCA,理解脑血管解剖结构是构建精准动物模型的前提不同血管闭塞会导致不同的临床表现和梗死区域分布第二章脑卒中动物模型分类与选择选择合适的动物模型是脑卒中研究成功的关键不同模型各有特点应根据研究目的科学,选择缺血性脑卒中动物模型概览缺血性脑卒中动物模型是研究脑梗死病理生理机制、评价神经保护策略和筛选治疗药物的重要工具根据建模方法的不同主要分为以下几类,:线栓法电凝法光栓法微栓子法MCAO通过血管内插入线栓阻断大脑中动利用电流凝固目标血管形成永久性注射光敏剂后用激光照射诱导血栓注射微球或自体血凝块造成多发性,,脉是最常用的急性脑缺血模型优局灶缺血梗死区域稳定但无法模形成可精确控制梗死位置和大小小梗死模拟临床栓塞性卒中,,,点是可控制缺血时间模拟再灌注损拟再灌注,伤每种模型都有其独特的优势和局限性线栓法模型因其可重复性好、与临床相关性高而成为国际公认的标准模型被广泛应用于基础和转化研究MCAO,脑出血动物模型现状与缺血性脑卒中模型相比脑出血动物模型的构建更具挑战性目前主要的模型类型包括,:高血压诱导模型自发性脑出血模型通过基因改造或药物干预建立高血压状态利用特殊品系的自发性高血压大鼠,SHR诱发自发性脑出血该模型最接近临床高或转基因小鼠模拟深部脑出血模型病,血压性脑出血但建模周期长成功率相对理特征与人类相似度高,,较低淀粉样血管病模型转基因小鼠过表达淀粉样蛋白导致脑血β,管淀粉样变性和微出血适合研究老年性脑出血机制脑出血模型构建难度大临床相关性和稳定性仍需提升当前研究的重点是开发更符合人类疾病,特征、可重复性更好的新型模型慢性脑低灌注模型模型BCAS双侧颈总动脉狭窄模型是研究慢性脑血流减少相关疾病的重要工具特别适用于血管性认知障碍和血管性痴呆Bilateral CommonCarotid ArteryStenosis,BCAS,的研究手术构建血流变化使用微弹簧内径套在双侧颈总动脉上造成血管狭窄而非完全闭塞脑血流量下降至基线的模拟慢性低灌注状态

0.18mm,30-40%,影像监测功能评估通过动态监测脑白质病变、脑萎缩等结构改变进行系统性认知功能和行为学测试评价学习记忆能力MRI,模型的独特优势在于不引起急性梗死而是通过长期慢性低灌注导致脑白质损伤和认知功能下降高度模拟了临床血管性认知障碍的病理过程BCAS,,该模型已成为研究血管性认知障碍发病机制、探索神经血管单元功能以及评价认知保护药物疗效的理想平台脑卒中模型的多样性不同的脑卒中动物模型从多个角度再现了临床疾病特征从急性缺血到慢性低灌注从单纯梗死到出血损伤研究者可以根据科研问题选择最合适的模型系统,,影像学、组织学和功能学的综合评价是模型质量控制的关键第三章缺血性脑卒中模型实操详解掌握标准化的手术技术是构建高质量动物模型的核心本章详细讲解模型及其他MCAO缺血模型的操作要点线栓法大脑中动脉闭塞模型MCAO模型是研究缺血性脑卒中最广泛使用的金标准方法该模型通过血管内插入线栓阻断大脑中动脉模拟临床急性脑梗死MCAO,0102术前准备麻醉与固定动物禁食不禁水准备手术器械配制线栓直径长度异氟烷吸入麻醉诱导维持监测体温维持在±°,,

0.26-

0.28mm,20-22mm3-4%,

1.5-2%,

370.5C0304血管暴露线栓插入颈部正中切口分离颈总动脉、颈外动脉和颈内动脉结扎颈外动脉及其分支从颈外动脉残端插入线栓沿颈内动脉推进至大脑中动脉起始部,,,18-20mm0506缺血维持再灌注固定线栓维持缺血分钟监测脑血流下降至基线的轻柔拔出线栓恢复血流缝合伤口保温苏醒术后持续监护,60-12015-20%,,,关键技术要点线栓插入深度、缺血时间和术中生理参数监测是影响模型成功率和稳定性的三大核心因素建议使用激光多普勒或激光散斑血流成像实时监测脑:血流变化确保造模成功,模型的评价指标MCAO组织学评价功能学评价神经功能缺损评分系统:评分分Longa0-4分无神经功能缺损分不能完全伸展对侧前肢分向瘫痪侧转圈分向瘫痪侧倾倒分不能自发行走0=;1=;2=;3=;4=,意识水平下降评分分mNSS0-18综合评估运动功能、感觉功能、反射和平衡能力分数越高缺损越严重,转角测试评价动物在型迷宫中的转向偏好反映运动不对称性T,粘贴移除测试染色是评估脑梗死面积的金标准方法测量动物发现并移除前爪粘贴物的时间评估感觉运动整合能力TTC:,血流动力学监测正常脑组织呈红色•梗死区域呈白色•使用激光散斑血流成像系统实时监测脑血流变化验证造模成功并评价血流恢复情况计算梗死体积百分比,•其他染色方法包括染色、尼氏染色、免疫组化等用于观察神经元损伤、HE,炎症反应和细胞凋亡电凝法与光栓法模型简介电凝法模型电凝法通过开颅暴露大脑中动脉后使用双极电凝器凝固目标血管造成永久性局灶性脑缺血,,技术特点:优点梗死区域稳定可控梗死灶位置精确适合研究皮层梗死•:,,缺点需要开颅手术创伤较大不能模拟再灌注损伤•:,,应用皮层缺血、神经再生、功能重塑研究•:该方法特别适合需要精确定位梗死区域的研究如皮层功能图谱研究和神经环路分析,光栓法模型光栓法利用光敏染料如和特定波长激光诱导血栓形成造成精确可控的局灶性脑Rose Bengal,缺血技术特点:优点微创可精确控制梗死位置、大小和深度重复性好•:,,缺点需要特殊光学设备梗死机制与临床血栓不完全一致•:,应用微梗死模型特定脑区损伤血管内皮损伤研究•:,,通过调节激光功率和照射时间可以制备不同大小的梗死灶从微梗死到大面积梗死均可实现,,手术操作流程图解MCAO标准化的手术流程包括动物准备、麻醉监护、血管分离、线栓插入、缺血维持和再灌注等关键步骤每个步骤MCAO都需要精细操作和严格质量控制1手术视野暴露颈部正中纵行切口钝性分离肌肉暴露颈总动脉2-3cm,,2血管游离小心分离颈总动脉、颈内外动脉分叉避免损伤迷走神经,3线栓制备硅胶包被尼龙线直径匹配动物体重顶端圆钝,,4插入线栓从颈外动脉残端插入沿颈内动脉推进至阻力出现,第四章脑出血动物模型构建与研究进展脑出血模型的构建更具挑战性但对于理解出血性卒中的病理机制和开发治疗策略至关重,要高血压诱导脑出血模型高血压是脑出血最主要的危险因素通过基因工程技术构建高血压动物模型可以模拟临床高血压性脑出血的发生发展过程,双转基因小鼠模型诱导策略自发性深部脑出血模型及淀粉样血管病模型自发性高血压大鼠脑出血模型SHR是研究高血压性脑出血的经典动物模型在自然衰老过程中部分会发生自发性脑出血主要位于深部脑结构SHR,SHR,1模型特点缓慢进展的高血压可达脑出血发生率随年龄增加病理改变包括血管壁纤维化、微动脉瘤形成适合研究高血压性脑:200-250mmHg;;;血管病的自然史可通过高盐饮食、应激刺激等方式加速脑出血发生但整体发生率和时间窗仍存在较大变异性,脑淀粉样血管病模型CAA是老年人脑出血的重要病因尤其是脑叶出血转基因小鼠模型通过过表达突变型淀粉样前体蛋白导致淀粉样蛋白在脑血管壁沉积CAA,APP,β2常用品系、、双转基因小鼠表现为脑血管淀粉样沉积、血管壁脆性增加、微出血和大出血适合研究阿尔茨海默病相关:APP23Tg2576APP/PS1;;脑出血这些模型不仅表现出脑血管病变还伴有认知功能下降是研究神经退行性疾病与脑血管病交叉领域的重要工具,,目前脑出血动物模型仍缺乏广泛认可的金标准不同模型各有优劣研究者应根据研究目的和疾病机制选择合适的模型系统,脑出血模型的挑战与未来方向脑出血动物模型研究面临诸多挑战但也充满机遇未来的发展方向聚焦于提高模型的临床相关性和转化潜力,稳定性与可重复性临床相关性标准化建模流程减少个体差异提高数据可靠,,性开发更贴近人类疾病特征的模型考虑年龄、,性别、合并症等因素多模态评价整合影像学、组织学、行为学、分子生物学综合评价转化医学多学科合作缩短从基础研究到临床应用的距离加速新疗,法开发神经科学、血管生物学、药理学、影像学专家联合攻关随着基因编辑技术、活体成像技术和大数据分析方法的进步脑出血动物模型研究将迎来新的突破精准医学的理念也将融入模型设计开发个体化的疾,,病模型和治疗策略第五章慢性脑低灌注模型及认知功能研究慢性脑低灌注是血管性认知障碍的重要病因模型为研究这一病理过程提供了理想平台BCAS模型构建流程BCAS双侧颈总动脉狭窄模型通过微弹簧技术造成慢性脑血流减少是研究血管性认知障碍的标准模型BCAS,术前准备1D0选择周龄小鼠准备微弹簧内径规范化饲养环境8-12C57BL/6,

0.18mm,2手术操作D1颈部正中切口暴露双侧颈总动脉套入微弹簧固定位置关闭切口,,,,急性期监测3D1-7激光散斑监测脑血流下降至基线观察动物状态记录体重变化30-40%,,4慢性期评估D7-90定期扫描检测脑白质病变进行系列认知行为学测试MRI,终点分析5D90+组织学染色、生化分析、分子标记物检测综合评价模型特征,血流变化监测影像学监测MRI使用激光散斑血流成像技术实时监测脑血流动力学变化多模态评估脑结构和功能变化:MRI:术中监测确认微弹簧放置后血流下降至目标水平加权成像检测脑白质高信号病变:T2:急性期术后天血流维持在基线的弥散加权成像评估白质纤维束完整性:1-7,30-40%:慢性期术后周持续低灌注状态灌注成像量化脑血流灌注水平:2-12,:侧支循环监测后循环代偿情况体积测量评估脑萎缩和脑室扩大::认知功能评估系统性认知功能测试是评价模型的核心内容水迷宫是评估空间学习记忆能力的金标准方法BCAS Morris定位航行实验第天1-51训练动物从不同起点找到隐藏在水下的平台记录逃避潜伏期、游泳路径和速度正常动物逃避潜伏期逐日缩短认知障碍动物学习曲线平缓,空间探索实验第天62撤除平台让动物在原平台象限自由游泳秒记录跨越原平台位置次数、目标象限停留时间认知正常动物表现出明显的空间偏好,60视觉平台实验第天73使用有视觉标记的平台排除视力和运动能力影响所有动物应能快速找到平台若不能则提示非认知因素干扰,其他认知功能测试包括:新物体识别迷宫自发交替条件恐惧记忆Y评估非空间记忆能力记录探索新旧物体的时间差异评估工作记忆和探索行为计算自发交替百分比评估情景记忆和情绪学习记录僵直反应时间模型小鼠在术后周开始出现显著的认知功能下降表现为空间学习能力减退、记忆保持障碍和工作记忆缺损这与临床血管性认知障碍的认知特征高度一致BCAS4-8,,模型的优势与应用BCAS模型优势高临床相关性准确模拟慢性脑血流不足导致的脑白质病变和认知下降与人类血管性认知障碍病理特征高度一致,可重复性好标准化的微弹簧技术使血流下降程度可控模型稳定性高个体差异小,,无急性梗死不造成局灶性梗死纯粹反映慢性低灌注的病理效应便于机制研究,,时间窗明确认知功能下降、脑白质损伤、神经炎症等病理改变出现时间可预测主要应用领域发病机制研究药物筛选评价探索低灌注引起脑白质损伤、血脑屏障破坏、神经炎症、氧化应激的分子机制评价改善脑血流、保护白质、促进认知的药物疗效筛选候选药物,治疗靶点验证神经血管单元第六章脑卒中动物模型的评价与应用科学严谨的评价体系是确保动物模型质量和研究结果可靠性的关键多维度评价指标体系应贯穿模型构建全过程评价指标体系脑卒中动物模型需要从多个维度进行全面评价包括功能学、组织学、影像学和分子生物学指标,神经行为学评分组织学染色评分、评分、转角测试、粘贴移除测试、抓力测试等全面评估运动、感觉、反射和平衡功染色定量梗死体积染色观察组织形态尼氏染色评估神经元存活免疫组化检测特定标记物Longa mNSS,TTC,HE,,能影像学检测分子生物学分析评估梗死体积和水肿程度激光散斑监测脑血流动态变化微观察血管结构检测蛋白表达分析基因表达测定炎症因子和氧化应激标志物MRI,,CT Westernblot,RT-PCR,ELISA评价时间点设置超急性期亚急性期0-6h3-14d血流监测能量代谢早期损伤标志物功能恢复胶质增生血管新生,,,,急性期慢性期6-72h14d梗死形成水肿发展炎症反应瘢痕形成功能重塑长期预后,,,,建立标准化操作流程和质量控制体系确保不同实验室、不同批次间数据的可比性和可重复性是动物模型研究走向成熟的重要标志SOP,,动物模型在药物研发中的应用脑卒中动物模型在新药研发的各个阶段都发挥着不可替代的作用是连接基础研究与临床应用的重要桥梁,靶点发现与验证利用基因敲除、过表达或药理干预手段在动物模型上验证潜在治疗靶点的作用机制和治疗潜力,先导化合物筛选在动物模型上测试候选化合物的神经保护效应筛选出具有治疗前景的先导化合物,药效学评价系统评价药物的有效性确定最佳给药剂量、给药途径和治疗时间窗,安全性评估观察药物的毒副作用评估治疗窗为临床试验设计提供安全性数据,,作用机制研究深入阐明药物的作用靶点、信号通路和分子机制指导药物优化,成功案例转化挑战溶栓药物阿替普酶的临床应用建立在大量动物实验基础上模型证实了在缺血再灌注早期的治疗效果明确了尽管动物模型研究产生了大量阳性结果但临床转化成功率较低原因包括tPA MCAOtPA,,:小时的治疗时间窗

4.5动物模型与人类疾病的差异•血管内取栓技术也是通过大动物模型猪、犬反复验证器械设计和操作技术才成功转化到临床单一模型的局限性,•实验设计和质量控制问题•临床试验设计不合理•提高转化成功率需要改进模型设计、加强质量控制、开展多中心研究培训班实操设备介绍本培训班配备先进的实验设备和仪器为学员提供最优质的实操训练环境,激光散斑血流成像系统小动物麻醉机数码显TAIJI DOM-1001微镜核心功能提供精确、稳定的:核心功能实时、高分辨率监异氟烷吸入麻醉配备多通道核心功能高清晰度显微手术:,:测脑血流动力学变化无需接气体输出可同时麻醉多只动视野配备数字图像采集和远,,,触或标记可长时间连续监测物程传输功能支持录像和拍照,,应用场景手术麻醉诱导和维:应用场景验证造模成持术中生理参数监测降低动应用场景微创手术操作血管:MCAO;;:;功血流下降至基线物应激反应保障实验动物福精细分离实时教学演示手术15-20%;;;;监测再灌注过程评价药物对利过程记录和质量控制;脑血流的影响研究侧支循环;技术优势麻醉深度精确可控技术优势高清成像形成:,:4K,LED苏醒快速对生理影响小配备冷光源工作距离大景深长,,,,,技术优势空间分辨率高废气回收系统保护操作者安支持多人同时观看和远程指:10-时间分辨率快全导20μm,25-操作简便数据定量准50fps,,确这些先进设备的使用将帮助学员掌握国际前沿的动物模型构建和评价技术提升科研能力和实验质量,培训班实操经验分享理论讲解与手术演示相结合的教学模式让我快速掌握了模型的关激光散斑血流成像系统的实时监测让我直观看到血流变化终于理解了为MCAO,键技术要点导师手把手指导让我第一次手术就获得了满意的梗死面积什么我之前的实验结果不稳定这次培训解决了困扰我很久的技术难题,神经科学博士研究生张同学药理学讲师李老师——小班教学和个性化指导让每个学员都有充足的实操机会从动物准备、麻醉管理到手术操作每个环节都得到了细致讲解和纠正,神经外科医师王医生—培训成果500+95%30+培训学员技术掌握率发表论文来自全国各地科研院所和医院学员独立完成模型构建学员利用培训技术发表文章SCI

4.9满意度评分学员综合评价满分分5课程特色学员反馈系统理论讲解充足实操训练课程内容系统全面•+•小班教学每班人实操机会充足•≤12•一对一手术指导导师经验丰富耐心••全程录像课后复习设备先进配套完善•,•建立学员交流群持续技术支持培训组织专业高效•,•结语推动脑卒中基础与转化研究的桥梁:研究基石持续优化动物模型是脑卒中研究不可替代的工具为理解疾病机,不断改进模型设计提高临床相关性和可重复性制提供关键证据,协同攻关机制探索汇聚多学科力量共同攻克脑卒中这一世界性难题深入研究脑卒中的病理生理过程和分子机制,临床转化药物研发促进基础研究成果向临床应用的有效转化加速新型治疗药物和干预策略的开发与验证脑卒中给个人、家庭和社会带来沉重负担通过动物模型研究我们正在逐步揭开脑卒中的神秘面纱寻找更有效的预防和治疗方法每一个技术进步、每一项机制发现都,,,让我们离征服脑卒中的目标更近一步期待更多科研人员加入脑卒中研究队伍掌握先进的动物模型技术产出高质量研究成果为最终战胜脑卒中、造福人类健康贡献力量,,,!让我们携手并进共创脑卒中研究的美好未来,!。