СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОГО ИШЕМИЧЕСКОГО ИНСУЛЬТА
METHOD FOR SIMULATING MALIGNANT ISCHEMIC STROKE

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для моделирования злокачественного ишемического инсульта в бассейне средней мозговой артерии.
Злокачественный ишемический инсульт в бассейне средней мозговой артерии (СМА) является наиболее тяжелой формой ишемического инсульта, характеризуется поражением более 50% бассейна ее кровоснабжения (Hacke W., Schwab S., Horn М., Spranger М, De Georgia М., Kummer R.V. Malignant middle cerebral artery territory infarction: clinical course and prognostic signs. Arch Neurol. 1996. N. 53. P. 314).
Злокачественный ишемический инсульт в бассейне СМА характеризуется развитием выраженной очаговой симптоматикой, угнетением уровня сознания, и сопровождается массивным постишемическим полушарного отека головного мозга в 100% случаев, конечным итогом которого является развитие дислокационного синдрома, что зачастую приводит к летальному исходу (Крылов В.В. Хирургия массивного ишемического инсульта. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016. С. 28; Pallesen L.P., Barlinn K., Puetz V. Role of decompressive carniectomy in ischemic stroke. // Frontiers in Neurology. 2019. Vol. 9. P. 2; Сехвейл Салах M.M., Гончарова 3.A., Массивный ишемический инсульт (краткий обзор литературы). // Вестник новых медицинских технологий. Электронный журнал. 2019. №1. С. 49; Kamran S., Salam А., Akhtar N., Alboudi A., Ahmad A., Khan R., et al. Decompressive hemicraniectomy for malignant middle cerebral artery stroke: south Asian experience // Journal of stroke and cerebrovascular diseases. 2017. Vol. 26. N. 9. P. 2311).
Изучение патофизиологических, биохимических, молекулярных, генетических механизмов злокачественного ишемического инсульта, определение эффективности лечения злокачественного ишемического инсульта, в бассейне СМА, возможно благодаря моделированию злокачественного ишемического инсульта на лабораторных животных (Fluri F., Schuhmann М., Kleinschitz С. Animal models of ischemic stroke and their application in clinical research // Drug design development and therapy. 2015. Vol. 9. P. 3446).
Несмотря на наличие различных способов моделирования злокачественного ишемического инсульта в бассейне СМА, основанных на окклюзии СМА, на введении тромбина, введении сгустка крови, применении фототромбоза, электрокоагуляции СМА с выполнением краниотомии, с использованием эндотелина - 1 (Голубев A.M. Модели ишемического инсульта (обзор) // General reanimatology. 2020. Vol. 16. N. 1. С. 60-62), всем им, присущий ряд недостатков, таких как выполнение краниотомии с возможностью повреждения мозговой ткани и нарушением герметичности черепа, транзиторного характера ишемии и фокального развития ишемии, низкая воспроизводимость злокачественного ишемического инсульта в бассейне СМА, имеющего клинические признаки как в клинической практике и др. (Tamura A., Graham D.I., McCulloch., Teasdale G.M. Focal cerebral ischemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion // Journal of cerebral blood flow and metabolism. 1981. Vol. 1. N. 1. P.59; Doerfler A., Forsting M., Reith W., Staff C, Sabine H.,  Kummer R.V., Hacke W., Sartor K. Decompressive craniectomy in a rat model of "malignant" cerebral hemispheric stroke: experimental support of an aggressive therapeutic approach // J. Neurosurgery 1996. Vol. 85. P. 857-858; Шмонин А.А. Перевязка средней мозговой артерии крысы: сравнение модификаций моделей фокальной ишемии мозга у крысы // Регионарное кровообращение и микроциркуляция 2011. Т. 10. N. 3. (39). С. 73).
Поэтому разработка новых способов моделирования злокачественного ишемического инсульта в бассейне СМА, имеющих клинические признаки, максимально сходные с клинической картиной злокачественного ишемического инсульта в бассейне СМА у пациентов, с целью изучения патогенеза, усовершенствования способов диагностики и лечения злокачественного ишемического инсульта, является актуальной задачей современной экспериментальной медицины.
Проведенными исследованиями по научно-медицинской и патентной литературе выявлены различные способы моделирования злокачественного ишемического инсульта в бассейне СМА.
В работе Chen S.T., Hsu C.Y., Hogan E.L., Maricq H. Balentine J.D. A model of focal ischemic stroke in the rat: reproducible extensive cortical infarction // Stroke. 1986. Vol. 17. N4. P. 739. описан способ моделирования массивного ишемического инсульта в бассейне СМА.
Способ предусматривает выполнение краниотомии и лигирование СМА у экспериментального животного - крысы. Производят вскрытие твердой мозговой оболочки, выделяют корковую ветвь СМА, выполняют ее лигирование. Выполняют закрытие дефекта черепа и ушивают рану. После чего выполняют срединный кожный разрез на шее, выполняют диссекцию общей сонной артерии с двух сторон и лигирование общей сонной артерии.
Недостатками данного способа являются: - травматичность, так как выполнение краниотомии нарушает герметичность черепа, может сопровождаться повреждением мозгового вещества, субарахноидального пространства и является причиной развития физиологических и биохимических артефактов (Tamura A., Graham D.I., McCulloch., Teasdale G.M. Focal cerebral ischemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion // Journal of cerebral blood flow and metabolism. 1981. Vol. 1. N1. P. 59; Kaneko D., Nakamura N., Ogawa T. Cerebral infarction in rats using homologous emboli: development of a new experimental model // Stroke. 1985. Vol. 16. N. 1. P. 82):
- недостаточная воспроизводимость модели, так как в результате ее реализации, как правило, ишемический инсульт развивается только в пределах корковых ветвей СМА и не сопровождается поражением 50% бассейна ее кровоснабжения, как при злокачественном ишемическом инсульте (Brint S., Jacewicz М., Kiessling М., Tanabe J., Pulsinelli W. Focal brain ischemia in the rat: methods for reproducible neocortical infarction using tandem occlusion of the distal middle cerebral and ipsilateral common carotid arteries // Journal of cerebral blood flow and metabolism. 1988. Vol. 8. N4. P. 476; Tamura A., Graham D.I., McCulloch., Teasdale G.M. Focal cerebral ischemia in the rat: 1. Description of technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion // Journal of cerebral blood flow and metabolism. 1981. Vol. 1. N1. P. 59; Kaneko D., Nakamura N., Ogawa T. Cerebral infarction in rats using homologous emboli: development of a new experimental model // Stroke. 1985. Vol. 16. N. l. P. 82), а также не сопровождается развитием массивного постишемического отека полушария головного мозга, дислокационного синдрома и стойкого выраженного неврологического дефицита, приближенного к клинической практике, в частности, в виде пареза, расстройства сознания, нарушения дыхания, поскольку у экспериментального животного - крысы хорошо развиты лептоменингеальные коллатеральные сосуды (Doerfler A., Forsting М., Reith W., Staff С, Heiland S., Schabitz Wolf-Rudiger., Kummer R.V., Hacke W., Sartor K. Decompressive craniectomy in rat model of "malignant" cerebral hemispheric stroke: experimental support for an aggressive therapeutic approach. J. neurosurgery. 1996. Vol. 85. P. 858; Bederson J., Pitts L., Tsuji M., Nishimura M.C., Davis R.L. Rat middle cerebral artery occlusion: evaluation of the model and development of a neurologic examination // Stroke. 2015. Vol. 17. N.3. P. 472; Garcia J.H. Experimental ischemic stroke: a review. Stroke. 1984. Vol. 15. N. 1. P. 5-6.).
В работе Simard J.M., Tsymbalyuk N., Tsymbalyuk O., Ivanova S., Yurovsky V., Gerzanich V. - Glibenclamide is superior to decompressive craniectomy in a rat model of malignant stroke // Stroke. 2009. Vol. 41. P.532-533. описан способ моделирования злокачественного ишемического инсульта.
Способ предусматривает выполнение срединного разреза на шее экспериментального животного - крысы, выделение общей сонной, наружной сонной, внутренней сонной, крылонебной артерий и выполнение их лигирования. Выполняют катетеризацию наружной сонной артерии, вводят монофиламент в среднюю мозговую артерию, временно на 6 часов. После этого монофиламент удаляют и выполняют лигирование наружной сонной артерии в области катетеризации.
Недостатками данного способа являются: - недостаточная воспроизводимость модели, поскольку при реализации данной модели развивается недостаточно выраженный, недостаточно стойкий неврологический дефицит, фокальный ишемический инсульт и незначимый постишемический отек полушария головного мозга без дислокационного синдрома при временней окклюзии СМА (Longa Z., Wein-stein P.R., Carlson S., Cummins R. Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats // Stroke. 1989. Vol. 20. N. 1. P. 90; Шмонин A.A. Перевязка средней мозговой артерии крысы: сравнение модификаций моделей фокальной ишемии мозга у крысы // Регионарное кровообращение и микроциркуляция 2011. Т. 10. №3. (39). С. 73; такой вывод и подчеркнут авторами данного способа (Simard J.M., Tsymbalyuk N., Tsymbalyuk О., Ivanova S., Yurovsky V., Gerzanich V. - Glibenclamide is superior to decompressive craniectomy in a rat model of malignant stroke // Stroke. 2009. Vol. 41. P. 533), а также не сопровождается развитием массивного постишемического отека полушария головного мозга, дислокационного синдрома и стойкого выраженного неврологического дефицита, приближенного к клинической практике, в частности, в виде пареза, расстройства сознания, нарушения дыхания, поскольку у экспериментального животного - крысы хорошо развиты лептоменингеальные коллатеральные сосуды (Doerfler A., Forsting М., Reith W., Staff С., Heiland S., Schabitz Wolf-Rudiger., Kummer R.V., Hacke W., Sartor K. Decompressive craniectomy in rat model of "malignant" cerebral hemispheric stroke: experimental support for an aggressive therapeutic approach. J. neurosurgery. 1996. Vol. 85. P.858; Bederson J., Pitts L., Tsuji M, Nishimura M.C., Davis R.L. Rat middle cerebral artery occlusion: evaluation of the model and development of a neurologic examination // Stroke. 2015. Vol. 17. N.3. P. 472; Garcia J.H. Experimental ischemic stroke: a review. Stroke. 1984. Vol. 15. N. LP. 5-6.).
В работе Shanbhag N.C., Henning R.H., Schilling L. Long-term survival in permanent middle cerebral artery occlusion: a model of malignant stroke in rats // Scientific reports. 2016. Vol. 6. P.8 описан способ моделирования злокачественного ишемического инсульта в бассейне средней мозговой артерии.
Способ предусматривает перманентное введение монофиламента через наружную сонную артерию экспериментального животного - крысы, продвижение монофиламента во внутреннюю сонную артерию до начального сегмента СМА.
Недостатками данного способа являются:
- недостаточная воспроизводимость модели, так как в результате ее реализации развитие массивного постишемического отека полушария головного мозга, дислокационного синдрома и стойкого выраженного неврологического дефицита, приближенного к клинической практике, в частности, в виде пареза, расстройства сознания, нарушения дыхания имеет место в 28,9% случаев, поскольку у экспериментального животного - крысы хорошо развиты лептоменингеальные коллатеральные сосуды (Shanbhag N.C., Henning R.H., Schilling L. Long-term survival in permanent middle cerebral artery occlusion: a model of malignant stroke in rats // Scientific reports. 2016. Vol. 6. P. 7).
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ моделирования злокачественного ишемического инсульта в бассейне СМА, описанный в работе Doerfler A., Forsting М., Reith W., Staff С., Sabine Н.,  Kummer R.V., Hacke W., Sartor K. Decompressive craniectomy in a rat model of "malignant" cerebral hemispheric stroke: experimental support of an aggressive therapeutic approach // J. Neurosurgery 1996. Vol. 85. P. 854.
Способ включает выполнение срединного разреза на шее экспериментального животного, диссекцию общей сонной и наружной сонной артерий ипсилатерально, их перевязку, выполнение артеритотомии общей сонной артерии, введение во внутреннюю сонную артерию через выполненную артериотомию монофиламента до ощущения сопротивления, фиксацию монофиламента и ушивание раны.
При этом в качестве экспериментального животного используют крысу, а фиксацию монофиламента выполняют путем лигирования общей сонной артерии листально от места артериотомии. Недостатками прототипа являются:
- недостаточная воспроизводимость модели, так как по данным самих авторов способа при реализации данной модели развитие массивного постишемического отека полушария головного мозга, дислокационного синдрома и стойкого выраженного неврологического дефицита, приближенного к клинической практике, в частности, в виде пареза, расстройства сознания, нарушения дыхания имеют место всего лишь в 35% случаев (Doerfler A., Forsting М., Reith W., Staff С., Sabine Н.,  Kummer R.V., Hacke W., Sartor K. Decompressive craniectomy in a rat model of "malignant" cerebral hemispheric stroke: experimental support of an aggressive therapeutic approach // J. Neurosurgery 1996. Vol. 85. P. 861), поскольку у экспериментального животного - крысы хорошо развиты лептоменингеальные коллатеральные сосуды (Doerfler A., Forsting М., Reith W., Staff С., Heiland S., Schabitz Wolf-Rudiger., Kummer R.V., Hacke W., Sartor K. Decompressive craniectomy in rat model of "malignant" cerebral hemispheric stroke: experimental support for an aggressive therapeutic approach. J. neurosurgery. 1996. Vol. 85. P. 858; Bederson J., Pitts L., Tsuji M., Nishimura M.C., Davis R.L. Rat middle cerebral artery occlusion: evaluation of the model and development of a neurologic examination // Stroke. 2015. Vol. 17. N. 3. P. 472; Garcia J.H. Experimental ischemic stroke: a review. Stroke. 1984. Vol. 15. N. 1. P. 5-6).
А по данным клинической практики развитие массивного постишемического полушарного отека головного мозга встречается в 100% случаев (Hacke W., Schwab S., Horn M., Spranger M., De Georgia M., Kummer R.V. Malignant middle cerebral artery territory infarction: clinical course and prognostic signs. Arch Neurol. 1996. N. 53. P. 309),
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа моделирования злокачественного ишемического инсульта в бассейне средней мозговой артерии.
Техническим результатом, проявляющимся при реализации данного способа, является повышение воспроизводимости модели злокачественного ишемического инсульта в бассейне СМА, имеющие клинические признаки максимально схожие с клинической картиной у пациентов.
Указанный технический результат достигается, тем что на шее экспериментального животного - кролика, выполняют срединный разрез. Ипсилатерально выполняют диссекцию общей сонной, наружной сонной, внутренней сонной и затылочной артерий. Общую сонную и наружную сонную артерии перевязывают на расстоянии не более 2 мм от места бифуркации общей сонной артерии, после чего дополнительно перевязывают затылочную артерию, а на внутреннюю сонную артерию накладывают временную клипсу. Артериотомию общей сонной артерии выполняют в месте ее бифуркации. Через выполненную артериотомию общей сонной артерии во внутреннюю сонную артерию вводят монофиламент до ощущения сопротивления. Одновременно с введением монофиламента с внутренней сонной артерии удаляют временную клипсу. Монофиламент фиксируют путем лигирования внутренней сонной артерии, после чего рану ушивают.
Подробное описание способа.
Экспериментальное животное - кролика калифорнийской породы укладывают на спину и фиксируют на операционном столе. Проводят кролику наркоз, для выполнения которого используют, например, раствор золетила в дозе 10 мг на каждый кг массы тела кролика внутримышечно, и ксилазин в дозе 0,2 мг на каждый кг массы тела кролика внутримышечно. Операцию производят с помощью налобной лупы. На шее экспериментального животного выполняют срединный разрез. Ипсилатерально выполняют диссекцию общей сонной, наружной сонной, внутренней сонной и затылочной артерий. Общую сонную и наружную сонную артерии перевязывают, например, нитью Викрил 3-0, на расстоянии не более 2 мм от места бифуркации общей сонной артерии. После этого дополнительно перевязывают затылочную артерию, например, нитью Викрил 3-0, а на внутреннюю сонную артерию накладывают временную клипсу, например, клипс сосудистый нейрохирургический FT262T (Эскулап AG, Германия). Артериотомию общей сонной артерии выполняют в месте ее бифуркации. Через выполненную артериотомию общей сонной артерии, во внутреннюю сонную артерию вводят монофиламент, например, хирургическую нить Пролен 4-0 до ощущения сопротивления. Одновременно с введением монофиламента с внутренней сонной артерии удаляют временную клипсу.
Монофиламент фиксируют путем лигирования внутренней сонной артерии, например, нитью Викрил 3-0, после чего рану ушивают.
Практическая реализуемость заявляемого способа иллюстрируется примером моделирования злокачественного ишемического инсульта в бассейне средней мозговой артерии.
Пример реализации модели с экспериментальным животным -кроликом калифорнийской породы массой 1,8 кг в возрасте 2 месяца. Кролика уложили на спину и фиксировали на операционном столе. Провели кролику наркоз. Для выполнения наркоза использовали раствор золетила в дозе 18 мг внутримышечно, ксилазин в дозе 0,36 мг внутримышечно. Операцию производили с помощью налобной лупы. Выполнили обработку операционного поля на шее раствором антисептика - 0,05% спиртового раствора хлоргексидина. Выполнили срединный разрез на шее экспериметального животного. Ипсилатерально - справа выполнили диссекцию общей сонной, наружной сонной, внутренней сонной и затылочной артерий. Общую сонную и наружную сонную артерии перевязали нитью Викрил 3-0, на расстоянии 2 мм от места бифуркации общей сонной артерии. После этого дополнительно перевязали затылочную артерию нитью Викрил 3-0, а на внутреннюю сонную артерию наложили временную клипсу - клипс сосудистый нейрохирургический FT262T (Эскулап AG, Германия). Артериотомию общей сонной артерии выполнили в месте ее бифуркации. Через выполненную артериотомию общей сонной артерии, во внутреннюю сонную артерию до ощущения сопротивления ввели монофиламент - хирургическую нить Пролен 4-0. Одновременно с введением монофиламента с внутренней сонной артерии удалили временную клипсу. Монофиламент зафиксировали путем лигирования внутренней сонной артерии нитью Викрил 3-0, после чего рану ушили.
Состояние кролика после операции: после выхода из наркоза состояние стабильное, сатурация 96%, артериальное давление 130/110 мм рт.ст., пульс 105 ударов в минуту, температура тела 36,9°С, кролик малоподвижный. Через 7 часов после операции была отмечена отрицательная динамика в виде стойкого неврологического дефицита: глубокого пареза конечностей слева, нарушения дыхания и угнетения уровня сознания. Летальный исход был зафиксирован через 25 часов с момента выполнения операции.
Выполнили вскрытие кролика: извлекли мозг и провели морфологическое исследование головного мозга, выявившее признаки ишемии в более 50% объема кровоснабжения бассейна средней мозговой артерии, массивный постишемический отек правого полушария головного мозга и дислокационный синдром, что подтвердило реализацию заявляемого способа.
Согласно предлагаемому способу было проведено моделирование злокачественного ишемического инсульта в бассейне средней мозговой артерии у 10 кроликов калифорнийской породы, массой 1,8 кг, в возрасте 2 месяца. В послеоперационном периоде признаки злокачественного ишемического инсульта в бассейне СМА были зафиксированы у 80% кроликов и имело место развитие клинической картины злокачественного ишемического инсульта в бассейне средней мозговой артерии в виде вялости, угнетения уровня сознания, нарушения дыхания и появления соответствующего неврологического дефицита. По данным морфологического исследования у 80% кроликов были зарегистрированы признаки ишемического поражения в бассейне средней мозговой артерии с объемом ишемии более 50% полушария головного мозга, развитие массивного постишемического отека полушария головного мозга и дислокационного синдрома.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ на 45% обеспечивает увеличение воспроизводимости злокачественного ишемического инсульта в бассейне средней мозговой артерии, который имеет клинические признаки максимально схожие с клинической картиной злокачественного ишемического инсульта в бассейне средней мозговой артерии у пациентов.