Reviewartikel
* These authors contributed equally
Deze review vergelijkt systematisch experimentele CVST-diermodellen en evalueert inductiemethoden, soorten, omkeerbaarheid, ernst, haalbaarheid, reproduceerbaarheid, beperkingen en translationele waarde om rationele selectie tussen bestaande modellen te sturen.
Cerebrale veneuze sinus-trombose (CVST) is een zeldzame maar levensbedreigende cerebrovasculaire aandoening waarvoor diermodellen essentieel zijn voor mechanistisch en translationeel onderzoek. Deze review synthetiseert systematisch experimentele CVST-modellen over soorten en inductietechnieken met behulp van vooraf gedefinieerde criteria, waaronder trombussamenstelling, omkeerbaarheid, ernst, reproduceerbaarheid, technische haalbaarheid en klinische relevantie. Het succesvol vaststellen van CVST-modellen wordt bepaald door direct bewijs van sinusocclusie, waarbij parenchymale laesies als optioneel worden beschouwd. Trombose veroorzaakt door FeCl₃ of fotochemische methoden is over het algemeen omkeerbaar, terwijl modellen gebaseerd op permanente ligatie, autologe stolselinjectie, ballonkatheter gecombineerd met trombine of wateropzwellbaar rubber resulteren in onomkeerbare occlusie.
De meeste modellen induceren milde pathologie, terwijl ernstige fenotypes meestal gecombineerde interventies vereisen, zoals ballonkatheteropblazing met trombine, volledige ligatie met trombine, of gedeeltelijke ligatie met trombine-injectie en FeCl₃-toepassing. Modellen die alleen ligatie vereisen, vertonen een lage reproduceerbaarheid, terwijl fotochemische en op ballonkatheter gebaseerde modellen beperkt zijn door gespecialiseerde apparatuur en technische expertise. Wat betreft translationele relevantie zijn ballonkathetermodellen voor grote dieren gecombineerd met trombogene middelen en modellen voor stolselinjectie van knaagdieren het meest klinisch toepasbaar. Trombolyse- of recanalisatiestudies moeten bij voorkeur reversibele modellen gebruiken, waarbij permanente ligatie of rigide occlusieve apparaten worden vermeden. Wateropzwellbare rubbermodellen zijn bijzonder geschikt voor het bestuderen van langzaam progressieve vormen van CVST. Validatiestudies van intravasculaire apparaten zouden prioriteit moeten geven aan varkensmodellen met ballonkatheters in combinatie met trombogene middelen. Daarnaast kan het ontwikkelen van etiologie-specifieke modellen de preklinische evaluatie van gerichte, mechanisme-gebaseerde therapeutische benaderingen vergemakkelijken, terwijl niet-menselijke primatenmodellen de relevantie van de translatie verder kunnen vergroten.
Cerebrale veneuze sinustrombose (CVST) is een zeldzame maar potentieel levensbedreigende cerebrovasculaire aandoening die wordt gekenmerkt door trombose in durale veneuze sinussen of cerebrale venen1. In tegenstelling tot arteriële beroerte treft CVST voornamelijk jongvolwassenen, vooral vrouwen in de vruchtbare leeftijd, en vertoont het diverse klinische vormen, variërend van hoofdpijn en papilloedeem tot aanvallen, focale neurologische tekorten en veneuze infarct 2,3. De onderliggende pathofysiologie is multifactorieel en omvat veneuze stase, endotheelschade en hypercoagulabiliteit. Aanvullende bijdragende factoren zijn lokale mechanische obstructie, ontstekingsaandoeningen en systemische protrobotische aandoeningen 4,5,6.
Ondanks vooruitgang in beeldvorming en antistollingstherapie blijft CVST aanzienlijke morbiditeit en mortaliteit vertonen, vooral bij ernstige of uitgebreide trombose 7,8. Klinische onderzoeken blijven beperkt vanwege de zeldzaamheid en heterogeniteit van de ziekte, waardoor diermodellen essentieel zijn voor het bestuderen van pathofysiologische mechanismen, het testen van nieuwe behandelingen en het onderzoeken van hemodynamische gevolgen9. Experimentele CVST-modellen maken gecontroleerde inductie van trombose mogelijk, precieze timing van interventies en systematische evaluatie van trombusresolutie, recanalisatie en secundair hersenletsel.
In de afgelopen decennia zijn er meerdere benaderingen ontwikkeld om CVST bij dieren te modelleren, waaronder mechanische ligatie10, door ferricchloride (FeCl3)-geïnduceerde chemische schade11,12, fotochemische trombose13, trombogene middelen of stolselsinjectie14,15, en implanteerbare of uitbreidbare apparaten 16,17,18. Deze modellen variëren in trombussamenstelling, anatomische locatie, reversibiliteit, ernst en soortgeschiktheid, variërend van genetisch hanteerbare muizen tot anatomisch vergelijkbare varkensvlees19. De meeste bestaande modellen slagen er echter niet in het complexe etiologische spectrum van menselijke CVST te repliceren, waaronder systemische ontsteking, hyperstollingsvermogen en lokale veneuze compressie. Het begrijpen van de voordelen, beperkingen en translationele mogelijkheden van deze modellen is essentieel voor het ontwerpen van experimenten die de klinische praktijk betrouwbaar kunnen informeren.
Deze review biedt een uitgebreid overzicht van beschikbare CVST-diermodellen, waarin inductietechnieken, soortselectie, classificatie op basis van trombuskenmerken en translationele overwegingen worden besproken. Het benadrukt ook bestaande hiaten, waaronder het ontbreken van ziekte- of etiologiespecifieke modellen, en biedt perspectieven voor het ontwikkelen van klinisch relevante experimentele platforms.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Inductietechnieken
Meerdere inductietechnieken zijn ontwikkeld om experimentele modellen van CVST op te zetten. De volgende sectie vat de belangrijkste benaderingen samen en benadrukt hun voordelen, beperkingen en geschikte toepassingen. Deze inductietechnieken worden schematisch geïllustreerd in Figuur 1.
Ligatie
Ligatie houdt in dat de veneuze uitstroom mechanisch wordt verstopt, meestal door gedeeltelijke of volledige ligasie van een gerichte sinus, waardoor gelokaliseerde bloedstase wordt geïnduceerd. Hoewel permanente ligatie alleen bij gerbils en katten is toegepast, worden ratten-CVST-modellen meestal gemaakt met een combinatie van gedeeltelijke of volledige ligatie en injectie van trombogene middelen 20,21,22,23. Dit komt doordat ratten uitgebreide collaterale venen hebben die afwateren in alternatieve sinussen, waardoor trombose en parenchymale sinussen (SSS) superior sagittale sinus (SSS) en parenchymale schade worden gemilderd. Deze techniek is waardevol voor het bestuderen van hemodynamische gevolgen van veneuze obstructie en parenchymale schade secundair aan veneuze stase. De belangrijkste beperkingen zijn onder meer een overmatige nadruk op veneuze stase, die mogelijk niet nauwkeurig de multifactoriele etiologie van klinische CVST weergeeft, en de irreversibiliteit ervan, waardoor het ongeschikt is voor het evalueren van antitrombotische of trombolytische therapieën.
FeCl3
FeCl3 veroorzaakt trombose door oxidatieve endotheelbeschadiging te veroorzaken aan de blootgestelde sinuswand. De resulterende endotheeldenudatie veroorzaakt bloedplaatadhesie, aggregatie en stolling, waardoor snelle en reproduceerbare trombi11 ontstaat. FeCl 3-geïnduceerde trombose is veel toegepast bij knaagdieren en konijnen 11,24. Deze methode beschadigt echter direct het endoheel, dat mogelijk de klinische triggers van menselijke CVST, zoals ontsteking, hyperstollingsvermogen of veneuze compressie, niet nauwkeurig reproduceert. Daarnaast ondergaat FeCl₃-geïnduceerde trombose spontane recanalisatie, waardoor dit model ongeschikt is voor langetermijnstudies. Ondanks deze beperkingen blijft het FeCl3-model voordelig voor onderzoeken naar pathofysiologische processen stroomafwaarts van CVST en voor het evalueren van antitrombotische of trombolytische therapieën.
Fotochemische trombose
Fotochemische modellen, meestal gebruikmakend van Rose Bengal kleurstof die door groen licht wordt geactiveerd, genereren bloedplaatjesrijke trombi in geselecteerde oppervlaktevaten25. Mechanistisch produceert verlichting van Rose Bengal reactieve zuurstofsoorten die gelokaliseerde endotheelschade en oxidatieve stress veroorzaken, waarbij subendotheliale matrixeiwitten worden blootgelegd die de adhesie, aggregatie en stolling van de bloedplaatjesbevorderen. Deze aanpak maakt nauwkeurige ruimtelijke controle van de locatie en grootte van de trombus mogelijk, en in sommige gevallen kunnen gedeeltelijk omkeerbare trombi worden gecreëerd. Fotochemische modellen zijn bijzonder nuttig voor het simuleren van corticale venetrombose, of SSS-trombose, wanneer ze gecombineerd worden met trombine, waardoor gedetailleerd onderzoek mogelijk is naar gelokaliseerde hemodynamische veranderingen en microvasculaire responsen13. Dit model kan onafhankelijk alleen op corticale venen worden toegepast en is niet geschikt om trombose in grote veneuze sinussen op te wekken. De resulterende verwonding beperkt zich niet strikt tot de doeladers, aangezien omliggende vaten ook aan licht kunnen worden blootgesteld of beïnvloed kunnen worden door de diffusie van reactieve zuurstofsoorten. Trombose wordt voornamelijk veroorzaakt door directe endotheelbeschadiging, die de pathofysiologie van spontane veneuze sinustrombose niet volledig reproduceert.
Trombogene middelen of stolselinjectie
Directe intraluminale toediening van trombine of tromboplastine in de veneuze sinus, wat snelle stolselvorming veroorzaakt door een duidelijke samenstelling van fibrine en bloedplaatjes24,26. Injectie van een kaolin-cefaline-suspensie in de SSS induceert ook trombosevorming bij ratten en konijnen27,28. De injectie van trombogene middelen wordt echter zelden alleen gebruikt en wordt vaker gecombineerd met andere methoden, zoals ligatie, FeCl₃-toepassing of fotochemische trombose 13,23,27. Autologe of voorgevormde stolselinjectie kan ook worden toegepast bij muizenen varkens. Bij deze methode worden voorbereide stolsels direct in het sinuslumen geïntroduceerd, waardoor trombi ontstaan die sterk lijken op natuurlijk gevormde stolsels met erytrocyt- en fibrinerijke gebieden29. De bilaterale transversale sinus of halsvena werd vervolgens geligeerd. Trombogene middelen of stolselinjectie zijn bijzonder geschikt voor het beoordelen van trombolytische therapieën, omdat de grootte, samenstelling en locatie van het stolsel gestandaardiseerd kunnen worden. Beperkingen zijn onder andere het risico op distale embolisatie en technische uitdagingen bij het nauwkeurig plaatsen van stolsels.
Implanteerbare apparaten
Implantaatgebaseerde rattenmodellen vormen een belangrijke, maar voorheen onderbelichte categorie van experimentele veneuze trombosemodellen. Deze modellen induceren doorgaans trombose door intravasculaire implantaten te plaatsen, wat leidt tot lokale stromingsverstoring en trombusvorming, in plaats van door directe vatligatering of chemisch geïnduceerde endotheliale beschadiging. Apparaten die zijn ontworpen voor implantatie of expansie, waaronder plastic transplantaten, siliconenstaven, ballonkatheters en wateropzwellbare polymeren, veroorzaken veneuze obstructie door het sinuslumen te bezetten en een mechanisch mass effect uit te oefenen 14,16,17,18. Mu et al.16 rapporteerden een reproduceerbaar en onomkeerbaar ratmodel van CVST, ontwikkeld door een wateropzwellbaar rubberen apparaat in de SSS te plaatsen. Na implantatie zet het wateropzwellbare polymeer geleidelijk uit binnen het sinuslumen, waardoor langzame aanvang en progressieve veneuze obstructie wordt gesimuleerd. Een siliconenstaaf met een diameter van 1,2 mm werd in de SSS ingebracht totdat de achterrand samenkwam met de sinussen, waardoor veneuze uitvloeiobstructie17 werd geïnduceerd. Evenzo werd een plastisch transplantaat, bestaande uit een conisch voorste segment met een maximale diameter van 0,12 cm en een geleidelijk taps toelopende en afgeplatte achterste segment met een breedte van 0,2 cm en een lengte van 0,1 cm, in de SSS geplaatst om veneuze uitstroomobstructie18 te induceren. Ballonkatheters kunnen worden geplaatst en opgeblazen in de veneuze sinussen om tijdelijke of geleidelijk versterkende luminale vernauwing te veroorzaken. Ze worden vaak gebruikt in combinatie met trombine of andere pro-trombotische middelen om de vorming van trombus te bevorderen bij varkens- en hondenmodellen14,30. Dergelijke implantaatmodellen moeten worden onderscheiden van traditionele ligatie- of FeCl 3-geïnduceerde modellen, aangezien hun mechanismen van trombogenese en translationele implicaties aanzienlijk verschillen.
Soortoverwegingen
Muizenmodellen
Bij muizen worden CVST-modellen voornamelijk gecreëerd in de superior sagittale sinus (SSS), hoewel corticale venen ook aangetast kunnen zijn. Er zijn verschillende inductiemethoden beschikbaar. Fotochemische schade met Rose Bengal en groen licht induceert bloedplaatverrijkte trombi in de SSS of oppervlakkige venen, wat zorgt voor nauwkeurige ruimtelijke regulatie en gedeeltelijke omkeerbaarheid31. De toepassing van FeCl3 veroorzaakt oxidatieve endotheelschade langs de sinuswand, waardoor consistente en reproduceerbare trombi32,33 ontstaat. Alternatief veroorzaakt het injecteren van voorbereide stolsels in de SSS snel intraluminale blokkades29. Het belangrijkste voordeel van het muismodel is de genetische manipuleerbaarheid en de brede beschikbaarheid van knockout-stammen, wat gedetailleerde onderzoeken van immuun- en ontstekingsprocessen mogelijk maakt. De kleine grootte van de muissinussen brengt echter technische problemen met zich mee, wat de operatie en beeldvorming in vivo bemoeilijkt.
Rattenmodellen
Bij ratten beïnvloedt CVST doorgaans de SSS, hoewel ook de dwarssinussen betrokken kunnen zijn. Er bestaan meerdere inductiestrategieën. Topische FeCl 3-blootstelling op de blootgestelde SSS resulteert in endotheelschade en trombose11. Directe injectie van trombogene middelen in de SSS produceert snel fibrinerijke trombi, wat reproduceerbare resultaten mogelijkmaakt 34. Gedeeltelijke of volledige ligatie gecombineerd met injectie van trombogene middelen, met of zonder de aanvullende toepassing van FeCl₃, induceert een uitgebreidere multi-sinusobstructie23,35. Fotochemische trombose, alleen of in combinatie met trombine, kan leiden tot SSS-occlusie13,36. Bovendien kan het inbrengen van een wateropzwellbaar polymeerapparaat of een plastisch transplantaat in de SSS langdurige veneuze uitstroomobstructie veroorzaken, waardoor het bestuderen van chronische aandoeningenmogelijk is. Daarnaast kan het inbrengen en verwijderen van een siliconenstaaf een acute occlusie en daaropvolgende recanalisatie van de SSS17 bereiken. In vergelijking met muizen hebben ratten een grotere sinusdiameter, wat de toegankelijkheid van de chirurgische chirurgie verbetert en gedetailleerde beeldvorming mogelijk maakt, zoals MRI of MRV. De beperkte beschikbaarheid van genetische instrumenten beperkt echter mechanistische studies.
Gerbilmodellen
Gerbils zijn ook gebruikt om CVST te modelleren, wat een complementair platform voor kleine dieren biedt. In deze modellen wordt stasis typisch geïnduceerd door het ligateren van het achterste segment van de SSS22,37. Bij dieren met minder brugaders resulteerde SSS-occlusie in een duidelijke vermindering van de regionale cerebrale bloedstroom en hemoglobine-zuurstofsaturatie, terwijl personen met een groter aantal overbruggende aderen een relatief betere bloedtoevoerbehielden. Deze bevindingen suggereren dat anatomische variaties tussen individuen de cerebrale hemodynamica aanzienlijk kunnen beïnvloeden, wat mogelijk de reproduceerbaarheid en stabiliteit van experimentele uitkomsten in dit model vermindert.
Konijnmodellen
Konijn CVST-modellen betreffen doorgaans de transversale sinus, hoewel de sigmoïdale sinus soms wordt getarget. Inductiemethoden omvatten het aanbrengen van FeCl3 op de sinuswand, wat lokale endotheelverstoring en stolselvorming veroorzaakt, evenals directe injectie van trombine of kaolin-cephaline suspensie in het lumen24,28. Het grotere veneuze kaliber bij konijnen in vergelijking met knaagdieren ondersteunt intravasculaire interventies en medicijntoediening, waardoor ze geschikt zijn voor het beoordelen van antistollings- en trombolytische therapieën. Het gebrek aan genetische modificatietools en de beperkte geschiktheid voor gedrags- of neurologische tests beperken echter het bredere gebruik ervan.
Katmodellen
Katten zijn soms gebruikt als middelgroot diermodel om de pathofysiologische gevolgen van CVST te onderzoeken. Tot nu toe heeft slechts één studie een model van cerebrale veneuze infarcties vastgesteld door microchirurgisch het achterste deel van de SSS bij katten te ligeren. In dit model veroorzaakte occlusie van de posterieure SSS een significante en reproduceerbare vermindering van de regionale cerebrale bloedstroom, die ongeveer 45% van de hersenen aantastte, en histologisch onderzoek toonde subacute veneuze infarct aan, waarmee belangrijke kenmerken van verstoorde veneuze drainage werden herhaald bij ernstige CVST-patiënten21. Deze benadering vertegenwoordigt echter mechanische obstructie in plaats van spontane trombusvorming, wat de geschiktheid voor studies van trombogenese of trombolyse beperkt. Variaties in brugaders kunnen ook de reproduceerbaarheid en stabiliteit van dit model ondermijnen.
Zwijnenmodellen
Bij varkens richten CVST-modellen zich doorgaans op de SSS, en soms de interne halsslagader38. Verschillende inductiemethoden zijn voorgesteld, waaronder ballonkatheter-inflatie gecombineerd met endovasculaire toediening van trombine, tromboplastine of fibrinelijm 14,26,30,39, evenals een gecombineerde aanpak waarbij autoloog stolsel in de SSS wordt geïnjecteerd en de bilaterale transversale sinus 15 wordt geligeerd. Zwijnen vertonen veneuze architectuur en hemodynamica die sterk lijken op die van mensen, waardoor ze ideaal zijn voor het valideren van beeldvormingsmodaliteiten, het testen van medische apparaten en het evalueren van translationele farmacologische interventies. Echter, hoge operationele kosten, intensieve perioperatieve eisen en beperkte toegankelijkheid beperken hun brede toepassing.
Hondenmodellen
Bij honden werd SSS-trombose geïnduceerd met dubbele lumen-ballonkatheters die via elke interne halsslagvene werden ingebracht en bij de torculaire Herophili werden geplaatst. De opblaas van de ballonnen veroorzaakte veneuze stase, wat verder werd bevorderd door intraluminale trombine-injectie, wat leidde tot trombusvorming die met CT40 zichtbaar was.
Niet-menselijke primatenmodellen
Hoewel niet-menselijke primaten opmerkelijke anatomische gelijkenis met mensen vertonen in cerebrale veneuze structuren, belemmeren ethische beperkingen de ontwikkeling van modellen aanzienlijk, en tot op heden is er geen CVST-model bij niet-menselijke primaten gerapporteerd41. Onderzoekers moeten de haalbaarheid zorgvuldig afwegen, waaronder de hoge experimentele kosten en beperkte beschikbaarheid van niet-menselijke primaten, ethische goedkeuring en wetenschappelijke rechtvaardiging bij het overwegen van niet-menselijke primatenmodellen.
Modelclassificaties
Omkeerbare versus onomkeerbare modellen
Experimentele CVST-modellen worden geclassificeerd als omkeerbaar of onomkeerbaar, afhankelijk van of trombotische occlusie natuurlijk of mechanisch kan worden verlicht. Reversibele modellen maken gecontroleerde herstel van de bloedstroom mogelijk, waardoor ze ideaal zijn voor het bestuderen van trombusoplossing, fibrinolyse en therapeutische reperfusie. FeCl₃-geïnduceerde trombi vertoonden gedeeltelijke spontane recanalisatie op dag 711. Trombi geïnduceerd door trombogene middelen zoals thromboplastine vertoonden spontane recanalisatie, met een recanalisatiepercentage van 40% na 4 wekenen 34 jaar. Hoewel neurologische tekorten op dag 7 verbetering lieten zien, blijft het onbekend of de sinusocclusie een spontane recanalisatie ondergaat in het fotochemisch geïnduceerde CVST-model13. Aangezien is aangetoond dat fotochemische trombose spontaan rekanaliseert in de middelste cerebrale slagaders, kan een vergelijkbaar omkeerbaar proces mogelijk plaatsvinden in het CVST-model, hoewel dit nog experimenteel niet is bevestigd42. Daarnaast kunnen de implanteerbare siliconenstaaf en plastische transplantatie in de SSS worden achtergelaten om een onomkeerbaar model te genereren, of verwijderd worden om een omkeerbaar model te creëren. Deze omkeerbare modellen zijn waardevol voor het onderzoeken van de timing en effectiviteit van antistollings- en trombolytische therapieën, omdat ze het mogelijk maken spontane of geïnduceerde recanalisatie te observeren.
Daarentegen induceren irreversibele modellen aanhoudende veneuze sinusocclusie met minimale of geen spontane rekanalisatie, waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor het bestuderen van eindstadium trombotische obstructie, secundaire weefselbeschadiging en langdurige gevolgen. Veelvoorkomende voorbeelden zijn permanente ligatie, alleen of in combinatie met trombine en FeCl323. FeCl₃-toepassing gecombineerd met trombine-injectie toonde ook een duidelijke afname van de recanalisatiesnelheid24. Daarnaast wordt de obstructie veroorzaakt door geïnjecteerde stolsels of door ballonkatheters gecombineerd met trombine over het algemeen als onomkeerbaar beschouwd, aangezien er in de eerste 7 dagengeen spontane recanalisatie werd waargenomen. Wateropzwellbaar rubber veroorzaakt ook permanente occlusie in deze periode16. Het moet echter worden opgemerkt dat de onomkeerbaarheid van deze occlusies nog niet is bevestigd over langere periodes. Deze benaderingen genereren stabiele, hechtende trombi die langdurig aanhouden, en bieden een betrouwbaar platform voor het onderzoeken van chronische veneuze congestie, infarct en downstream neuropathologische veranderingen. Hoewel deze irreversibele modellen zeer waardevol zijn voor het evalueren van langetermijnpathofysiologische uitkomsten van veneuze obstructie, zijn ze minder geschikt voor studies die zich richten op spontane recanalisatie, fibrinolyse of kortetermijn-trombolytische interventies, omdat de trombi zijn ontworpen om grotendeels permanent te blijven. De algehele omkeerbaarheid van deze modellen wordt geïllustreerd in Figuur 2.
Milde versus ernstige modellen
Experimentele CVST-modellen kunnen ook worden gecategoriseerd op basis van de ernst van de trombotische last en de omvang van het parenchymale letsel. Milde modellen, zoals fotochemische trombose, stolselinjectie, siliconenstaaf, plastische transplantatie of lokale FeCl3-toepassing , veroorzaken beperkte veneuze verstopping en minimale parenchymale schade. Deze modellen zijn vooral nuttig voor het onderzoeken van subtiele ontstekingsreacties, vroege microvasculaire veranderingen of compenserende hemodynamische aanpassingen zonder ernstige neurologische tekorten of hoge sterfte te veroorzaken.
Daarentegen omvatten ernstige modellen multi-sinustrombose en meer uitgebreide veneuze occlusie, die vaak worden bereikt door een combinatie van ballonkatheteropblazing en trombine-injectie, volledige ligatie gecombineerd met trombine-injectie, fotochemische trombose gecombineerd met trombine-injectie, of gedeeltelijke ligasie gecombineerd met trompine-injectie en FeCl₃-toepassing 13,14,23,35. Deze benaderingen leiden tot wijdverspreide veneuze infarct, cerebrale oedeem, epileptische aanvallen en een hogere sterfte, en bieden een robuust platform om de pathofysiologie van hemorragische transformatie, ernstig hersenletsel en agressieve therapeutische interventies te bestuderen. Recente rattenstudies hebben aangetoond dat dergelijke gecombineerde modellen consequent ernstige fenotypes reproduceren, waardoor ze zeer waardevol zijn voor translationeel onderzoek naar hoog-risico CVST en voor het testen van nieuwe anticoagulante of trombolytische therapieën. De algehele ernst van deze modellen wordt geïllustreerd in Figuur 3.
Validatie van het CVST-diermodel
Het succes van CVST-diermodellen wordt voornamelijk beoordeeld op twee complementaire domeinen: cerebrale veneuze stroom en parenchymale letsels. Een uitgebreide beoordeling van veneuze stroming en parenchymale veranderingen zorgt ervoor dat CVST-modellen de hemodynamische en weefselniveaukenmerken van menselijke ziekten nauwkeurig repliceren, waardoor een solide basis wordt gelegd voor modelvalidatie en translationeel onderzoek.
Beoordeling van de veneuze sinusstroming
Het bevestigen van sinusocclusie en het kwantificeren van veranderingen in cerebrale veneuze hemodynamica is essentieel voor het evalueren van het succes van het model. Niet-invasieve beeldvormingsmethodes, zoals magnetische resonantievografie (MRV) of micro-computertomografie (CT) bij knaagdieren, maken directe visualisatie van de aanwezigheid van tromben en reststroommogelijk 43,44. Laser speckle contrast imaging (LSCI) biedt realtime, hoogresolutie beoordeling van relatieve bloedperfusie in de SSS- en parasinusale corticale regio's, waardoor dynamische monitoring van veneuze stroomveranderingenmogelijk is. Doppler-echografie maakt in vivo beoordeling mogelijk van de grootte van de tromben en de bloedstroomsnelheid binnen het resterende lumen van de SSS46. Samen bepalen deze methoden de omvang, volledigheid en stabiliteit van geïnduceerde trombi. Succesvolle vaststelling van het CVST-model vereist direct bewijs van sinusocclusie, gekenmerkt door luminale vullingsdefecten, onderbreking van de veneuze stroom of histopathologisch bewijs van intraluminale trombusvorming.
Beoordeling van hersenparenchymale schade
CVST leidt vaak tot secundaire parenchymale schade door veneuze verstopping, ischemie en hemorragische transformatie. Magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) maakt in vivo detectie van oedeem, infarct en bloeding mogelijk, terwijl histopathologische technieken zoals hematoxyline- en eosinekleuring (H&E), 2,3,5-triphenyltetrazoliumchloride (TTC) kleuring en immunohistochemie voor neuronale of neurogliale markers een gedetailleerde beoordeling van weefselschade mogelijkmaken 11,43,45 . Kwantitatieve analyses, waaronder metingen van infarct- of hemorragisch volume en neuronale verlies, karakteriseren de omvang van het letsel verder. De integriteit van de bloed-hersenbarrière kan worden geëvalueerd met Evans blue extravasatie, terwijl hersenoedeem kan worden beoordeeld met het hersenwatergehalte24,35. Gedragstests zoals neurologische score, open veldtest, evenwichtsbalktest en rotarod leveren bewijs van neurologische disfunctie, parenchym compromise35,45. Hersenparenchymale schade vormt een nasleep van CVST en wordt daarom als optioneel beschouwd voor modelopbouw.
Knaagdiermodellen bieden uitstekende genetische tractabiliteit en zijn zeer geschikt voor mechanistische studies van immuun- en ontstekingsroutes47. Hun kleine veneuze structuren vormen echter uitdagingen voor nauwkeurige chirurgische manipulatie en hemodynamische evaluatie. Grotere soorten, zoals honden en varkens, bieden een beter toegankelijke veneuze anatomie, waardoor trombose in meerdere veneuze sinussen kan worden ingezet, evenals gedetailleerde hemodynamische beoordeling en farmacologische tests15. Desalniettemin belemmeren logistieke complexiteit, hoge kosten en de beperkte beschikbaarheid van genetische instrumenten het brede gebruik ervan. Hoewel niet-menselijke primaten qua fysiologie en gedrag meer op mensen lijken, blijven ze grotendeels onderbenut vanwege het ontbreken van reproduceerbare modellen. Het ontbreken van gestandaardiseerde niet-menselijke primatenmodellen beperkt onderzoeken naar complexe hemodynamische interacties en apparaatgebaseerde interventies die direct vertaalbaar zijn naar menselijke CVST. Het ontwikkelen van reproduceerbare modellen in grotere soorten zou helpen deze kloof te overbruggen en de translationele relevantie van preklinisch onderzoek aanzienlijk vergroten. De belasting van dieren over verschillende soorten moet worden meegenomen, aangezien kleinere dieren minder fysiologische stress hebben maar zeer kleine veneuze structuren, terwijl grotere dieren hogere fysiologische stress en grotere chirurgische complexiteit ervaren ondanks een grotere veneuze anatomie.
Reversibele modellen zijn geschikt voor het bestuderen van acute-fase mechanismen, trombusresolutie en geneesmiddeleffectiviteit, terwijl irreversibele modellen geschikter zijn voor het onderzoeken van downstream pathofysiologische processen na CVT in de acute of chronische fase, omdat ze geleidelijke of aanhoudende veneuze obstructie simuleren. De ernst van trombose beïnvloedt ook het nut van het model: milde modellen induceren gedeeltelijke of volledige sinusocclusie met subtiele parenchymale beschadiging, terwijl ernstige modellen leiden tot uitgebreide parenchymale infarct en oedeem. Gezamenlijk bieden deze modellen een uitgebreid kader voor het onderzoeken van de temporele evolutie en pathofysiologische mechanismen van CVST, evenals voor het evalueren van gerichte therapeutische interventies. Ethische overwegingen en dierenwelzijn moeten de keuze van het CVST-model en het experimentele ontwerp sturen. De ernst van het model, inclusief de mate van veneuze occlusie, secundaire parenchymale schade en neurologische tekorten, moet vooraf worden vastgesteld om het lijden van dieren te minimaliseren. Onderzoekers moeten ook rekening houden met humane eindpunten en prioriteit geven aan het minst ernstige valide model dat aansluit bij de wetenschappelijke vraag om overmatige schade te voorkomen. Het integreren van deze ethische waarborgen met modelontwikkeling verhoogt de wetenschappelijke nauwkeurigheid en de relevantie van de vertaling.
Modellen met hoge translationele waarde omvatten modellen met grote dieren die ballonkatheters combineren met trombogene middelen en modellen voor rattenstolselinjectie, omdat deze intraluminale fibrine-erytrocytrijke trombi genereren, beeldvormingsvalidatie mogelijk maken en het testen van farmacologische therapieën mogelijk maken. Modellen met matige translationele waarde omvatten FeCl 3-geïnduceerde en fotochemische modellen, die reproduceerbaar en nuttig zijn voor latere mechanismen en therapeutische screening, maar afhankelijk zijn van kunstmatige endotheelbeschadiging. Modellen met lage translationele waarde bevatten permanente ligatie-gebaseerde benaderingen, die veneuze stase te veel benadrukken en daarom worden afgeraden voor studies naar etiologie, antistolling of trombolyse.
Al deze modellen kunnen worden toegepast op studies die zich richten op de downstream pathofysiologische gevolgen van CVST. Studies naar trombolyse moeten bij voorkeur stolselinjectiemodellen of ballonkatheters combineren met trombogenen middelen gebruiken, en permanente ligaturen, het plaatsen van siliconenstaafjes en het plaatsen van plastische transplantaten moeten vermijden. Mechanistische onderzoeken gericht op ontsteking, endotheelbeschadiging of recanalisatie kunnen gebruikmaken van FeCl 3-geïnduceerde of fotochemisch gebaseerde modellen. Wateropzwellbare rubbermodellen zijn bijzonder geschikt voor het bestuderen van langzaam progressieve vormen van CVST, aangezien geleidelijke uitbreiding van het implantaat binnen de veneuze sinus progressieve luminale vernauwing en vertraagde veneuze uitvloeiobstructie nabootst. Validatie van intravasculaire apparaten en translationele beeldvormingsstudies moeten prioriteit geven aan varkensmodellen met ballonkatheters in combinatie met trombogene middelen. Tabel 1 vat de aanbevolen toepassingen samen voor veelgebruikte inductietechnieken.
FeCl 3-geïnduceerde modellen, stolselinjectiemodellen, ligatie gecombineerd met trombogene middelen en het inbrengen van siliconenstaafjes zijn over het algemeen zeer haalbaar in routinematige laboratoriumomgevingen. Daarentegen zijn fotochemische modellen en ballonkatheters gecombineerd met trombogene middelen meer afhankelijk van gespecialiseerde apparatuur en technische infrastructuur. Fotochemische inductie van CVST vereist een stabiele lichtbron met een specifieke golflengte, precieze optische scherpstel- en positioneringssystemen, en gecontroleerde toediening van fotosensibilisatiemiddelen, waardoor deze aanpak sterk afhankelijk is van gespecialiseerde optische apparatuur en technische expertise. Evenzo vereisen modellen op basis van ballonkatheter endovasculaire instrumentatie en fluoroscopische begeleiding voor nauwkeurige plaatsing van katheters, evenals geavanceerde operatorvaardigheden in intravasculaire manipulatie, waardoor hun haalbaarheid beperkt wordt tot laboratoria met speciale interventiefaciliteiten en expertise. De haalbaarheid van deze inductiemethoden wordt weergegeven in Tabel 1.
De reproduceerbaarheid varieert aanzienlijk tussen CVST-modellen. Modellen die alleen ligatie bevatten, vertonen een lage reproduceerbaarheid, grotendeels door anatomische variabiliteit in veneuze drainage en collaterale circulatie. Ballonkatheter gecombineerd met trombogenen middelen vertoont matige reproduceerbaarheid, omdat procedurele uitkomsten sterk afhankelijk zijn van de operator, en fotochemische modellen eveneens gevoelig zijn voor verlichtingsbereik en richtprecisie. Daarentegen tonen FeCl 3-geïnduceerde modellen, stolselinjectiemodellen en het inbrengen van siliconenstaafjes over het algemeen een hoge reproduceerbaarheid wanneer gestandaardiseerde protocollen worden toegepast. De reproduceerbaarheid van deze inductiemethoden wordt samengevat in Tabel 1.
Er blijven echter verschillende beperkingen bestaan die de klinische relevantie van huidige benaderingen beperken. Huidige inductietechnieken veroorzaken betrouwbaar veneuze occlusie, maar vangen zelden de complexe, multifactoriele etiologieën die bij menselijke CVST worden waargenomen, zoals genetische trombofilie, systemische ontsteking, infecties, auto-immuunziekten of veneuze compressie. Daardoor weerspiegelen de meeste modellen voornamelijk de gevolgtrekkingen van trombusvorming in plaats van de initiële pathologische gebeurtenissen. Deze beperking beperkt hun vermogen om ziektemechanismen volledig te recapituleren19.
Het ontwikkelen van etiologiespecifieke modellen vertegenwoordigt een belangrijke toekomstige richting. Technieken zoals trombine- of stolselinjectie, het aanbrengen van FeCl3 en fotochemische schade genereren trombi van reproduceerbare grootte en samenstelling, maar weerspiegelen niet patiëntrelevante risicofactoren of systemische aandoeningen. Het opnemen van factoren zoals hypercoaguleerbare toestanden, ontstekingsprikkels, hormonale invloeden of gecombineerde multifactoriële aandoeningen kan de klinische relevantie van preklinische modellen aanzienlijk vergroten, wat gericht therapeutisch onderzoek vergemakkelijkt. Ondanks deze beperkingen blijven bestaande modellen cruciaal voor het evalueren van farmacologische therapieën, zoals anticoagulantia en trombolytica, en voor het valideren van beeldvormingstechnieken en interventieapparatuur. Toekomstige studies moeten genetische en systemische risicofactoren, multimodale inductiemethoden en geavanceerde beeldvormingstechnieken integreren om de pathofysiologie van de menselijke CVST-patiëntie nauwkeuriger te modelleren, waardoor het translationele potentieel verbetert en de ontwikkeling van gerichte, mechanisme-gebaseerde therapieën wordt ondersteund.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het succesvol vaststellen van CVST-modellen wordt bepaald door direct bewijs van sinusocclusie, waarbij parenchymale laesies als optioneel worden beschouwd. Trombose veroorzaakt door FeCl₃- of fotochemische methoden is over het algemeen omkeerbaar, terwijl modellen gebaseerd op permanente ligatie, autoloog stolselinjectie, ballonkatheter gecombineerd met trombine of wateropzwellbaar rubber doorgaans resulteren in onomkeerbare occlusie. De meeste modellen induceren milde pathologie, terwi...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hoeven geen belangenconflicten aan te geven.
Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (82401527).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen