Обзорная статья
* These authors contributed equally
В этом обзоре рассматриваются основные модели животных с инсультом, оценивая их технические принципы, сильные стороны и ограничения. Особое внимание уделяется строгому, клинически согласованному проектированию и трансляционной значимости. Развитие интегрированных с сопутствующими заболеваниями платформ, биомаркерной оценки и межвидовой валидации будут необходимы для повышения доклинического и клинического успеха в разработке терапии инсульта.
Инсульт остаётся одной из ведущих причин смерти и инвалидности во всем мире. Несмотря на то, что сотни нейропротекторных средств показали перспективы в доклинических исследованиях, почти все не прошли клинические испытания, в основном из-за несоответствия между животными моделями и человеческим состоянием. В данном обзоре представлен всесторонний обзор экспериментальных моделей инсульта, включая ишемический инсульт (окклюзия средней церебральной артерии, фототромбоз, тромбоэмболические модели, вазоконстрикция, индуцированная эндотелином-1, глобальная ишемия), геморрагический инсульт (внутримозговое кровоизлияние, субарахноидальное кровоизлияние, эпидуральная гематома), модели, связанные с цереброваскулярными заболеваниями (внутричерепная аневризма, артериовенозная мальформация), спонтанные модели, склонные к инсульту (гипертония, церебральная амилоидная ангиопатия), а также модели особых состояний (неонатальная гипоксико-ишемическая энцефалопатия, хроническая гипоперфузия мозга, постинсультные осложнения, такие как эпилепсия, депрессия, дисфагия и когнитивные нарушения). Мы систематически суммироваем технические подходы, критические параметры, преимущества и ограничения каждой модели, выделяя их применение в изучении нейропротекторы, реперфузии, расширения гематомы, воспаления, нарушения гематоэнцефалического барьера и стратегий реабилитации. В соответствии с международными рекомендациями, такими как STAIR и ARRIVE, мы подчеркиваем важность строгого проектирования исследований, включая контроль видов, штамма, пола, возраста и сопутствующих заболеваний, а также показатели результатов, соответствующие клиническим сценариям. Будущие направления включают разработку гибридных и интегрированных моделей для отражания гетерогенности человеческого инсульта, внедрение межвидовой валидации, внедрение визуализации и биомаркеров крови в доклинические рабочие процессы, а также развитие трансляционных платформ для новых лекарств и устройств. Преодоление разрыва между моделированием на животных и дизайном клинических испытаний будет крайне важным для ускорения открытия эффективных методов лечения инсульта.
Инсульт является одной из ведущих причин смерти и долгосрочной инвалидности во всём мире, налагая значительную социальную и медицинскую нагрузку. Последние результаты Global Burden of Disease показывают, что в 2021 году было зарегистрировано примерно 11,9 миллиона случаев инсульта; из них 65,3% были ишемическими, 28,8% — внутримозговым кровоизлиянием (ICH) и 5,8% — субарахноидальной геморрагой (SAH)1,2. Хотя реперфузионная терапия — внутривенный тромболизис с рекомбинантным тканевым плазминогенным активатором (rt-PA) и механическая тромбэктомия — преобразили острую медицинскую помощь, лишь меньшинство пациентов в настоящее время получает или получает пользу от этих методов 3,4. Кроме того, многие нейропротективные методы, эффективные в исследованиях на животных, не прошли клинических испытаний, что выявило устойчивый трансляционныйразрыв 5. Ключевым фактором является то, что успех измеряется по-разному в разных исследованиях и условиях — от острого гистологического повреждения до долгосрочного функционального восстановления и всё чаще включает продольную и мультимодальную фенотипизацию.
Животные модели незаменимы в этом трансляционном континууме. С серединыXX века различные препараты продвинули понимание цереброваскулярной патофизиологии, ишемического каскада, геморрагической динамики, а также нейровоспаления и восстановления. Они служат трём основным целям: (i) выявить клеточные и молекулярные механизмы ишемического и геморрагического повреждения; (ii) для скрининга и оптимизации нейропротективных и нейровосстановительных стратегий; и (iii) предоставлять платформы для связывания эндоваскулярных, реабилитационных и системных вмешательств 6,7. Важно, что выбор модели должен основываться на клиническом сценарии и основной конечной цели (например, реперфузионной биологии, токсичности, связанной с гематомой, ранней травме мозга или долгосрочных поведенческих результатов), а не на процедурной удобности. Учитывая выраженную гетерогенность человеческого инсульта — формируемую возрастом, полом, сопутствующими заболеваниями, сосудистой анатомией и этиологическим подтипом — ни одна модель не может полностью воссоздать клиническую реальность; Для имитации конкретных сценариев необходимы комплементарныемодели. 6,7.
Эволюция моделей инсульта тесно отслеживала клинические потребности. Ранние парадигмы глобальной ишемии (например, окклюзия четырёх сосудов) были разработаны для изучения гипоксично-ишемической энцефалопатии (ГИЭ) и травм после остановкисердца 8. Внутрилюминальная модель окклюзии средней церебральной артерии (MCAO), введённая Коидзуми и усовершенствованная Лонгой, позволила воспроизводимую постоянную или временную фокальную ишемию без краниэктомии, значительно ускоряя исследования, согласованные с окклюзией крупных сосудов (LVO) иреперфузией 9,10. Последующие парадигмы фокальной ишемии были диверсифицированы для баланса экспериментального контроля и тромбоэмболического реализма: тромбоэмболические модели облегчают оценку тромболиза иантитромботики 11; фототромботические методы создают чётко разграниченные кортикальные инфаркты, подходящие для исследований на уровне цепейи реабилитации 12; а микроинъекция эндотелина-1 (ET-1) вызывает пространственно-целенаправленную, обратимую вазоконстрикцию для моделирования заболеваний мелких сосудов и глубокихпоражений 13. В геморрагических инсультах, индуцированных коллагеназой и аутологичных кровных моделях ИХ, а также эндоваскулярных перфорационных (ЭВП) моделей АГГ обладают глубоким пониманием расширения гематомы, нейротоксичности продуктов крови, раннего повреждения мозга (ЭБ) и вазоспазма 14,15,16,17. В последнее время для лучшего отображения клинического разнообразия и траекторий восстановления используются парадигмы, ориентированные на особые заболевания и осложнения, ориентированные на особые заболевания и осложнения на осложнения, включая неонатальное ГИЭ, хроническое гиперфузионное/сосудистое когнитивное нарушение (VCI) и системные осложнения после инсульта.
Тем не менее, проблемы остаются. Анатомические и физиологические различия между грызунами и людьми ограничивают прямой перенос и стимулируют дополнительные исследования у крупных животных и, селективно, у нечеловеческих приматов (NHPs)20. Вариабельность хирургических методов, длительность окклюзии, физиологический мониторинг и показатели исхода подрывает воспроизводимость; Мета-исследования выявляют недостатки в рандомизации, ослеплении, планировании размера выборки и прозрачнойотчетности 21,22. Кроме того, преобладание молодых, в остальном здоровых животных и краткосрочных показаний в доклинических исследованиях контрастирует с клинической реальностью старения, биологии, специфичной по полу, нагрузки сопутствующих заболеваний и взаимодействий иммунного мозга, которые формируют как острое повреждение, так и долгосрочное восстановление. Для улучшения строгости и трансляционного выравнивания рекомендации Академического круглого стола индустрии терапии инсульта (STAIR) акцентируют внимание на заранее заданной мощности, рандомизации/ослеплении, клинически значимых конечных точек, включении сопутствующих заболеваний, многомодельной валидации и межлабораторной репликации; ARRIVE 2.0 предоставляет подробные стандарты отчетности. Последовательное внедрение этих практик необходимо для укрепления воспроизводимости и трансляционнойвалидности 23,24,25. На этом фоне необходим систематический синтез животных, связанных с инсультом. В этом обзоре мы классифицируем ишемические, геморрагические, специальные и мостовые модели; выделить компромиссы между кросс-моделью (конструировать валидность, воспроизводимость и выравнивание конечных точек); а также предоставить краткую структуру выбора моделей — подкреплённую структурированной сравнительной таблицей — для руководства выбором модели в соответствии с целями исследования и трансляционным намерениями.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Методологические подходы к моделированию инсульта
Методологическая разработка моделей животных с инсультом охватывает более полувека. Основная цель — максимально точно воспроизвести патофизиологические процессы человеческого инсульта в экспериментальных условиях, при этом явно обозначая компромиссы между валидностью конструкции, экспериментальным контролем и согласованием конечной точки. На практике выбор модели должен начинаться с клинического сценария и первичного показания, затем балансировать осуществимость и воспроизводимость. В зависимости от типа инсульта и клинического сценария широко используемые модели можно разделить на четыре категории: ишемические модели, геморрагические модели, модели особых состояний, а также модели крупных животных и НХП. Таблица 1 суммирует характеристики, релевантные для принятия решений (механистический фокус, типичный профиль поражения, вариабельность и наиболее подходящие сценарии использования) для поддержки выбора модели, ориентированной на цели.
Ишемические модели инсульта
Ишемические модели инсульта направлены на воспроизведение потери перфузии мозга, вызванной ЛВО, дистальной эмболией, микроваскулярной окклюзией или системной гипоперфузией. Они часто используются для изучения эволюции инфарктного кора — полумяни, реперфузионного повреждения, нейропротекции и восстановления. Поскольку ни одна единственная парадигма не охватывает все клинические особенности, ключевое практическое различие заключается в том, отдаёт ли модель приоритет экспериментальному контролю (например, топографии и времени поражения) или тромбоэмболическому реализму (например, биологии тромбов и реканализации). Основные парадигмы включают внутрилюминальный филамент MCAO, тромбоэмболические модели, фототромбоз, вазоконстрикцию ET-1 и глобальную ишемию/гипоксию-ишемию (HI).
Окклюзия средней церебральной артерии
Среди ишемических парадигм наиболее широко используемой и универсальной техникой мелких животных остаётся внутрисветовая нить MCAO. Изначально описанный Коидзуми и усовершенствованный Лонгой, он позволяет выявлять постоянную или временную фокальную ишемию без краниэктомии, что делает его практическим рабочим лошадкой для механистических и интервенционныхисследований 9,10. По сути, филамент временно прерывает приток MCA, а длительность окклюзии служит основным рычагом для настройки тяжести травмы и моделированияреперфузии 26,27. Таким образом, MCAO сыграл ключевую роль в определении динамики инфарктного ядра и полумянины и биологии реперфузионных повреждений, а также представляет собой широко используемый экспериментальный аналог острого LVO, за которым следует повторное открытиесосудов 28.
Со временем улучшения стали меньше сосредоточены на процедурной новизне и больше на контроле качества и воспроизводимости. Физиологический мониторинг и подтверждение устойчивого снижения кровотока в мозге во время окклюзии (и восстановления после реперфузии) широко используются для выявления технических неисправностей и снижения изменчивости междуживотными 29,30,31. В лабораториях прозрачная отчетность ключевых параметров (характеристики животных, анестетик/контроль температуры, длительность окклюзии и критерии исключения) часто важнее для сопоставимости, чем незначительные процедурныеварианты 29,30,31.
Ограничения также хорошо известны. MCAO зависит от оператора и может привести к повреждению сосудов и геморрагическим осложнениям, а повреждения вне цели или дисрегуляция термофизиологии могут запутать исходы при отсутствиимониторинга 32,33. Кроме того, коллатеральная анатомия и различия в штаммах способствуют изменчивости размера инфаркта даже при номинально идентичныхусловиях 34. Наконец, поскольку MCAO является механической окклюзией, а не вызванной тромбом, оно не оптимально подходит для прямого тестирования стратегий тромболизизма или таргетирования тромбов; Тромбоэмболические парадигмы лучше подходят, когда биология тромбов и эффективность реканализации находятсяв центре 35,36. В совокупности MCAO лучше всего подходит для: (i) контролируемых исследований фокальной ишемической патобиологии и (ii) оценки адъюнктивной нейропротекции в эпоху реперфузии — при условии соблюдения мониторинга, заранее заданных критериев и строгости отчетности.
Тромбоэмболические модели
Тромбоэмболические парадигмы воспроизводят клинически значимую последовательность внутрисосудистого окклюзии тромба и спонтанной или вызванной терапией реканализации, что обеспечивает высокую валидность лица при кардиоэмболических и выбранных атеротромботических инсультах. Их отличительная ценность заключается в том, что биология тромбов и динамика реканализации встроены в модель травмы, что делает их предпочтительным выбором, когда исследовательский вопрос сосредоточен на тромболизе, антитромботической терапии, дистальной эмболизации, отсутствии рефлоу или геморрагической трансформации. Современные препараты включают: (i) введение готовых аутологичных сгустков во внутреннюю сонную артерию или непосредственно в MCA для создания эмболической окклюзии крупных артерий у грызунов; (ii) образование тромбина, вызываемое тромбином, в начале MCA, что позволяет строго контролировать время окклюзии и систематическое тестирование rt-PA; и (iii) эндоваскулярные, подтверждённые визуализацией варианты, совместимые с ангиографией, LDF и МРТ35, 37, 38, 39, 40. В этих вариантах подтверждение окклюзии/реканализации (на основе потока или изображения) является ключевым для интерпретации конечной эффективности и неблагоприятных событий 35,37,38,39,40,41.
Выбор модели в этом классе должен основываться на желаемом балансе между тромбоэмболическим реализмом и экспериментальной управляемостью. Состав и стратегия доставки тромба влияют на устойчивость окклюзии, рельеф поражения и литическуювосприимчивость 35,38,39,40. Вместо перечисления всех параметров подготовки практическим решением является необходимость реканализационной реакции: аутологичные или фибрино-богатые сгустки позволяют проводить исследования тромболиза, тогда как инертные эмболические агенты (например, микросферы) обеспечивают дозоза-определённую эмболизацию в душе, подходящую для моделирования микроинфарктной нагрузки и задержки эволюции поражения, но в значительной степени необратимы и, следовательно, менее информативны для эффективности тромболизаза42,43, 44, 45, 46. Модели повреждения сонной артерии (например, тромбоз, триггерированный FeCl₃, с нижней эмболизацией) могут поддерживать антитромботический скрининг, но обычно дают большую гетерогенность внутричерепных мишеневых сосудов и распределенияпоражения 47,48. Для разработки устройств и перипроцедурной биологии крупнососудистые эмболические модели у кроликов и свиней уникально позволяют флюороскопическое наведение и тромбэктомию с использованием катетеров человеческого масштаба, дополняя тромбоэмболию грызунов для фармакологического тестирования и вопросов по системамухода 41,49.
Основные ограничения тромбоэмболических моделей — вариабельность и контроль. По сравнению с интралюминационным филаментом MCAO, гетерогенность в участке заложения тромба, фрагментации, спонтанной лизисации и внецелевой эмболизации увеличивают дисперсию в объёме инфаркта и неврологических исходах, а также могут привести к мультифокальных поражениям, усложняющим механистический вывод 37,38,39,42. Соответственно, исследования получают преимущество от заранее заданных критериев включения/исключения (например, пороги падения потока, подтверждение ангиографической окклюзии), определённых терапевтических окна, гармонизированного дозирования и мониторинга rt-PA между видами/штаммами, а также прозрачной отчетности, соответствующей принципам ARRIVE/STAIR 37,39. При строгой стандартизации тромбоэмболические парадигмы предоставляют одну из наиболее клинически согласованных платформ для тестирования реперфузионной фармакотерапии и для анализа механизмов повреждений, связанных с реканализацией.
Фототромбоз
Фототромбоз сочетает системную доставку фотосенсибилизатора (классического Rose Bengal) с фокальной корковой подсветкой, вызывая быстрый, пространственно ограниченный микроваскулярный тромбоз и ограниченный инфаркт. Введённый Уотсоном и коллегами, этот метод является минимально инвазивным (часто транскраниальным), технически доступен и даёт высоковоспроизводимые кортикальные поражения без краниэктомии, что делает его широко используемым для исследований, требующих точного нацеления на поражения и низкой изменчивости междуживотными 12. В более широком модельном ландшафте фототромбоз представляет собой парадигму высокого контроля: он ставит приоритет пространственной воспроизводимости и геометрии поражения, а не тромбоэмболической реалистичности и физиологии реперфузии. Современные усовершенствования — включая стандартизированные условия освещения с калибровкой, специфичной для деформации и подтверждением потока/визуализации — дополнительно улучшают контроль над размером поражения ирасположением 50. Пространственно уточнённые варианты расширяют свою полезность, варьируясь от фототромботических повреждений, направленных на сосуд, до однососудовых окклюзионных подходов, моделирующих микроинфаркты с разрешением, близким кклеточному масштабу 51,52,53,54. В совокупности эти признаки обеспечивают отличную воспроизводимость и пространственное таргетирование, с клиническим соответствием кортикальных микроинфарктов и небольшим, ограниченным инфарктам.
На практике основным выбором дизайна является желаемый пространственный масштаб и глубина повреждения (территориальное поражение коры против микроинфаркта против окклюзии с одним проникающим элементом), а не процедурная тонкая настройка. Параметры протокола (доза фотосенсибилизатора, геометрия/экспозиция освещения, подготовка черепа и подтверждение потока в реальном времени) модулируют размер инфаркта и рельеф50, но для большинства приложений достаточно прозрачного отображения этих переменных и проверки расположения/распространения поражения с помощью стандартизированных показаний. Были введены несколько адаптаций для более точного приближения эволюционных или гетерогенных поражений, включая парадигмы, увеличивающие пери-лезионную уязвимую зону, и кольцевидные дизайны освещения, которые формируют структурированную геометрию штрихав эволюции 55,56. Фототромбоз, направленный на глубину (например, окклюзия сосудов, управляемых двумя фотонами) позволяет механистически рассекать микрососудистую недостаточность, коллатеральные пределы, периваскулярное воспаление и нарушение гематоэнцефалического барьера (БББ) с высокой пространственнойточностью 53,57.
Внутренние ограничения замеряют трансляционный масштаб. Поскольку фототромбоз вызывает мгновенную микрососудистую окклюзию, богатую тромбоцитами, с ранним нарушением BBB и минимальным сопутствующим набором, он обычно даёт мало или вовсе не даёт физиологической полутенимы и плохо реагирует на rt-PA, что ограничивает его полезность для исследований тромболизиса илиреперфузии 50,58. Поражения в основном кортикальные, с ограниченной гибкостью для глубоких территорий, если не используются специализированныеметоды 52,53,54. Соответственно, фототромбоз лучше всего подходит для исследований, где воспроизводимая кортикальная топография необходима — например, микроинфаркты коры, пластичность цепей, ремоделирование, ремоделирование, релевантное для реабилитации, и патология BBB, — а не для парадигм, основанных на спасаемой полутени, реканализации крупных сосудов или реперфузии на основе приборов.
Вазоконстрикция эндотелина-1
Модель вазоконстрикции ET-1 вызывает фокальную ишемию путем стереотаксического микровведения ET-1 рядом с целевой церебральными сосудами или в определённые паренхимальные области (например, кора, стриатум, внутренняя капсула)20,59,60,61. ET-1 активирует рецепторы ETA/ETB на сосудистой гладкой мышце и эндотелии, вызывая быстрое, зависимое от дозы сужение люмина и заметное снижение rCBF, обычно за которым следует постепенная, спонтанная реперфузия по мере рассеиванияпептида 20,59,60,62. В спектре ишемической модели ET-1 является парадигмой точного таргетинга: она наиболее полезна, когда основные цели являются местоположением поражения (включая субкоркальное/белое вещество с преобладающим повреждением) и воспроизводимые поведенческие фенотипы. Соответственно, методы ET-1 могут вызывать субкортикальные или внутри-капсульные повреждения, приводящие к постоянным сенсомоторным дефицитам и часто используются как экспериментальные аналоги лакунарныхсиндромов 61, 63, 64. В сравнении с внутрилюминальной филаментной филаментной MCAO, моделирование ET-1 технически просто и минимально инвазивно (обычно требует лишь небольшого отверстия для заусенцев), и его можно реализовать в бодрствующем или слабо анестезированном парадигмах для снижения сложностей, связанных с анестезией, когда поведенческое восстановление является ключевымрезультатом 20,59,60.
Для большинства исследовательских конструкций основным практическим выбором является предполагаемая территория (кортикально-стриатальные и глубокие моторные пути), а не конкретный вариант доставки. ET-1 может быть нацелен периваскулярно в зоне MCA для приближения кортикально-стриатального повреждения или доставлять в глубокие структуры (например, внутреннюю капсулу) для моделирования повреждения фокальных моторных путей с устойчивымидефицитами 60, 61, 62, 65. Хотя доза и объём инъекции регулируют глубину и продолжительность вазоконстрикции, агрессивное дозирование может увеличивать вариабельность и смертность, поэтому титрование и заранее заданные критерии включения/исключения критически важны длявоспроизводимости 62. Различия видов и штаммов также влияют на отзывчивость: у мышей часто наблюдается ослабленная вазоконстрикция по сравнению с крысами, что подчёркивает необходимость пилотной калибровки и прозрачной отчётности координат, дозы/объёма, контроля анестезии/температуры и физиологическогомониторинга 20,59,60,66,67 . Где это возможно, подтверждение потока (или стандартизированная проверка поражения на основе визуализации) усиливает интерпретационность и сравнимость перекрёстногоисследования 20,59,60,68.
Ограничения отражают базовую патофизиологию модели. ET-1 индуцирует вазоспазм, а не внутрилюминальный тромбоз, поэтому не захватывает окклюзию, вызванную тромболитической реакцией, или реканализацию, опосредованнуюустройством 20,59,60. Диффузия пептида может способствовать внецелевым вазоконстрикции и неишемическим эффектам, и в результате ишемическая территория может проявлять ограниченную или атипичную полутень по сравнению с эмболической окклюзией крупнососудов 20,37,59,60. В совокупности ET-1 лучше всего подходит для механистических и реабилитационных исследований, требующих анатомически специфических корковых или глубоких поражений (включая преобладающие белые вещества повреждения), при этом менее подходит для исследований, связанных с биологией тромбов, тромболизом или эндоваскулярной реперфузией. В сочетании с тщательным мониторингом и прозрачной отчетностью, соответствующими принципам STAIR/ARRIVE, ET-1 остаётся ценной платформой для моделирования фенотипов, связанных с заболеваниями мелких сосудов, и восстановления, специфичных длясхемы 20,60,61,64.
Глобальная ишемия/гипоксия-ишемия
Глобальные модели ишемии исследуют повреждения мозга, возникающие в результате системной гиперфузии или нехватки кислорода, и являются основой для исследований энцефалопатии после остановки сердца и неонатального ХИЭ. В контексте инсультных моделей их определяющей чертой является ишемическое поражение целого мозга (или преобладающего в переднем мозге) с реперфузией, что делает их наиболее подходящими для вопросов селективной нейронной уязвимости, глобального реперфузионного повреждения и системной нейропротекции (например, целевого управления температурой), а не для биологии окклюзии крупных сосудов, специфичных для территории. У взрослых грызунов временная ишемия передней части мозга обычно вызывается парадигмами окклюзии позвоночных и сонных артерий или окклюзией сонной артерии в сочетании с контролируемой гипотензией, что приводит к задержке гибели нейронов в гиппокампе CA1 и других уязвимых областях, а также повторяет ключевые особенности остановки сердца и реперфузии 8,69,70,71,72 . Адаптации ишемии переднего мозга у мышей и стандартизированные протоколы улучшили осуществимость и мониторинг у мелкихживотных 73,74,75. Поскольку коллатеральная анатомия сильно формирует паттерны повреждений, выбор видов и штаммов — это не просто логистический выбор, а определяющий распространённость и воспроизводимостьпоражений 74,76. Для перинатального повреждения парадигма Райса–Ваннуччи (односторонняя связка сонной артерии с последующим системным гипоксией в ранних послеродовых условиях) остаётся самой широко используемой моделью неонатального ХИЭ на мелких животных и поддерживает механистические и интервенционные исследования на всех этапахразвития 18,77,78.
Методологические усовершенствования расширили универсальность и строгость, сделав акцент на физиологическом контроле и стандартизированных показаниях вместо процедурных вариаций. При глобальной ишемии у взрослых согласованность продолжительности ишемии, целевых показателей артериального давления, контроля температуры и верификации гипоперфузии мозга (на основе потока или электрофизиологии) снижает изменчивость исмертность 8,70,75. Модели остановки сердца/сердечно-легочной реанимации (CA/CPR) вводят определённые интервалы отсутствия и низкого потока для изучения патофизиологии после остановки и нейрозащиты на основе температуры, а упрощённые методы индукции снизили технические барьерыу мышей 79,80,81. При неонатальной HI тяжесть травмы обычно регулируется интенсивностью гипоксии и длительностью воздействия (с тщательным контролем температуры), что позволяет систематически изучать уязвимость белого вещества, воспаление и долгосрочные нейроповеденческие траектории, соответствующие клинически значимым результатамHIE 77,78.
Ограничения отражают как биологию, так и технику. Смертность может быть значительной при тяжёлой СЛР/СЛР или длительной глобальной ишемии, а топография травм варьируется в зависимости от коллатеральной анатомии, системной физиологии, анестезии и контролятемпературы 8,71,72,73,74,75,76. Соответственно, глобальные исследования ишемии и неонатального ГИ особенно чувствительны к методологическим дрейфу в лабораториях, что подчёркивает необходимость заранее определённых физиологических целей, стандартизированного мониторинга и прозрачной отчетности. По замыслу эти модели не имеют биологии тромба крупных артерий и поэтому не подходят для оценки тромболизиса или реканализации, опосредованной устройством; вместо этого они лучше всего соответствуют механистическим исследованиям реперфузионных повреждений и селективной уязвимости, а также с такими вмешательствами, как гипотермия/целенаправленное управление температурой при постостановочной энцефалопатии и неонатальной ХИЭ, где гипотермия остаётся клиническим стандартом для среднетяжелыхслучаев 81,82. В целом, глобальные парадигмы ишемии и неонатального ВС дополняют фокальные модели ЛВО и эмболические, рассматривая различные, клинически значимые сценарии, которые иначе плохо отражаются в подготовке к инсульту на основе территорий.
Модели геморрагического инсульта
Геморрагический инсульт включает в себя ИХ, САК и эпидуральное кровоизлияние (ЭДГ, менее часто изучаемое в исследованиях инсульта), которые представляют собой серьёзные биологические и трансляционные проблемы по сравнению с ишемическим инсультом, включая масс-эффект, связанный с гематомой, токсичность продуктов крови и вторичные воспалительные повреждения. Таким образом, ICH и SAH являются основным направлением доклинического моделирования геморрагии.
Модели внутримозгового кровоизлияния
Среди парадигм геморрагического инсульта ключевые для анализа образования/расширения гематомы, масс-эффекта, перигематомного отёка и нейротоксичности, вызванной кровью. Соответственно, самым важным проектным решением является то, направлено ли исследование на моделирование фиксированного объёма тромба, прогрессирующего кровотечения или конкретного пути, связанного с коагуляцией. Два основных препарата: (i) аутологичная инъекция крови, которая стереотаксизно вводит цельную кровь — чаще всего в стриатум — для образования гематомы, занимающей пространство, и (ii) инъекция бактериальной коллагеназы, которая ферментативно разрушает базальную пластинку микрососудистых сосудов, вызывая прогрессирующее кровотечение, лучше фиксирующее динамический ростгематомы 14,15,83 . Аутологичная инъекция крови технически доступна и обеспечивает прямой контроль объёма и состава гематомы, что делает её хорошо согласованной с вопросами, связанными с масс-эффектом, нагрузкой на тромб и вторичным повреждением, вызванным продуктамикрови 84,85,86. В отличие от этого, модели коллагеназы лучше приближают продолжающееся кровотечение и развивающийся отёк, которые клинически релевантны для расширения гематомы и вторичных каскадов повреждений, но ферментативный компонент может вызывать замешательство (матричный протеолиз и преувеличенное нарушение BBB) и усиливать воспаление и смертность в зависимости отдозы (14,15,83,87,88,89).
Третий, более редукционистский подход — инъекция тромбина, которая надёжно вызывает отёки, микроглиальную активацию и сигнализацию рецепторов, активируемых протеазами (PAR); он хорошо подходит для исследования путей, связанных с коагуляцией, но не воспроизводит разрыв сосудов, механику гематомы или динамику расширения, поэтому имеет ограниченную верность спонтанному ICH90,91. В разных моделях НК патология и показатели зависят от местоположения и нагрузки кровотечения, а также от того, как вторичная травма фиксируется современем 15, 85, 86, 87, 88. Современные рекомендации, таким образом, подчёркивают априорное согласование модели и конечной точки — например: аутологичная инъекция крови для выявления токсичности массового эффекта и продуктов крови; коллагеназу для расширения гематомы и эволюции отёков; и тромбин для сигнализации PAR/коагуляции — вместе с отчётностью, выровненной по ARRIVE/STAIR, для повышения строгости ивоспроизводимости 83,89,92.
Ни одна единственная модель ICH не повторяет полный человеческий спектр. Аутологичная кровь не имеет продолжающегося разрыва сосудов и может проявлять изменчивую резорбцию тромба; Коллагеназа может чрезмерно выражать ферментативное повреждение; а тромбин изолирует один медиатор. Тем не менее, при строгой стандартизации — и в сочетании с соответствующими конечными показателями (отёк, токсичность железа/гемоглобина и гема, нейровоспаление, функциональные дефициты) — эти комплементарные парадигмы предоставляют надёжные платформы для механистического открытия и доклинического тестирования гемостатических агентов, хелирования железа, противоотёчных стратегий и нейровосстановительныхвмешательств 93.
Модели субарахноидального кровоизлияния
Доклинические исследования SAH опираются на три основные парадигмы грызунов, которые балансируют между достоверностью конструкции, технической осуществимостью и воспроизводимостью результатов. Практической отправной точкой является доминирующий биологический вопрос — ЭБС после разрыва против вазоспазма, вызванного воздействием крови/отложенной церебральной ишемии (ДКИ), — поскольку ни одна модель не оптимально охватывает оба этих фактора. EVP использует внутрисветовую нить, чтобы разорвать внутричерепную артерию, вызывая резкое повышение внутричерепного давления (ICP), резкое падение кровотока в мозге (CBF), диффузный базальный цистернальный тромб и высокую раннюю смертность — проявления, наиболее близкие к разрыву аневризмы и EBI упациентов 16,17. Соответственно, EVP лучше всего подходит для разрыва-проксимальных механизмов (кризис ICP/CBF, глобальные компоненты ишемии, острое нейровоспаление), при этом учитывая более высокую вариабельность бремени кровотечения и раннюю выживаемость. Вариабельность исхода возникает из-за различий в глубине перфорации, геометрии кончика филамента, сосудистом мишени и физиологическом контроле; Оценка степени тяжести и стандартизированное подтверждение бремени кровотечения (например, оценка тромба базального цистерны и шкалы визуализации) улучшают интерпретацию и поддерживают дальнейший анализ вазоспазма иDCI 94,95.
В отличие от этого, инъекции крови отдают приоритет контролируемому воздействию субарахноидальной крови. Инъекция крови Cisterna magna (CM) обеспечивает техническую простоту и высокую воспроизводимость, доставляя определённый объём аутологичной крови в субарахноидальное пространство, что облегчает контролируемые исследования нейротоксичности продуктов крови, воспаления и сужения крупных артерий; однако у него отсутствует динамика разрыва и физиология EBI96,97. Прехиазматическая инъекция цистерны (включая современные варианты двойной инъекции у мышей) предлагает промежуточный вариант, при котором тромб откладывается вокруг круга Уиллиса и переднего кровообращения с управляемой смертностью и устойчивым вазоспазмом, хотя при этом всё ещё отсутствует событиеразрыва 96,97. Таким образом, парадигмы CM и прехиазматические наиболее полезны, когда сигнализация вазоспазма/DCI, продукты распада крови и траектории воспалительных является основными конечными точками, тогда как EVP предпочтительнее, когда реализм разрыва и острый EBI являются центральными.
Во всех парадигмах современные лучшие практики делают акцент на физиологическом контроле и верификации конечных точек, а не на постепенных процедурных вариантах: периоперационный контроль температуры и артериального давления, мониторинг CBF/ICP, когда это возможно, и подтверждение местоположения и нагрузки кровотечения на основе визуализации для снижения неправильнойклассификации 17,98. Учитывая трансляционные задачи в области, включение мультимодальных и продольных конечных точек (поведенческое восстановление, маркеры визуализации, сужение сосудов и воспалительные показания) может лучше согласовать доклиническую работу с SAH с клинически значимыми результатами. Процедурные усовершенствования, стабилизирующие тяжесть травмы (например, стандартизированные подходы к перфорации и дизайн, учитывающий деформация/пол), могут снизить раннюю смертность и улучшить сопоставимость междулабораториями 17,99. Модели крупных животных остаются ценными для тестирования устройств и ангиографических конечных точек вазоспазма, но используются селективно из-за стоимости иэтики 100. В целом, EVP наиболее непосредственно фиксирует аневризмальный разрыв и острый EBI, тогда как инъекции CM и прехиазматические инъекции обеспечивают контролируемые платформы для воздействия крови для исследований, ориентированных на вазоспазм/DCI; во всех случаях строгая стандартизированная оценка степени тяжести и прозрачная отчетность необходимы для сокращения трансляционных разрывов, особенно для биологии DCI и долгосрочных результатов.
Модели эпидурального кровоизлияния
Модели EDH редко используются в исследованиях инсульта, поскольку EDH преимущественно травматична, а не спонтанна; тем не менее, они предоставляют экспериментально контролируемые платформы для изучения массовых поражений, занимающих пространство, связи ICP–церебрального давления (CPP), а также стратегий мониторинга/эвакуации, которые пересекаются с управлением критической помощью, связанным с тяжёлыми геморрагическими повреждениями мозга. Обычно используются два основных подхода. Во-первых, баллонное эпидуральное расширение использует эпидуральный баллон, который постепенно надувается для достижения заранее заданных уровней ICP, что позволяет высоко контролируемое и воспроизводимое титрование масс-эффекта и способствует стандартизированному физиологическому и визуализационному конечнымточкам 101,102. Во-вторых, аутологичная инъекция крови вводит определённый объём свежей крови в эпидуральное пространство для формирования гематомы, включая биомеханику тромба и сигналы вторичного повреждения, связанные с кровью, но обычно с большей вариабельностью геометрии гематомы и траекториямиICP 103,104. Адаптации крупных животных — недавно модель EDH у свиней, отражающая клинический прогресс и облегчающая трансляционные испытания устройств — расширяют совместимость с нейромониторингом и испытаниями эвакуации сизображением 105.
Ключевые компромиссы, которые рассматриваются через парадигмы геморрагии: контроль против биологического реализма. Расширение балона обеспечивает непревзойдённую повторяемость для изучения динамики ICP/CPP и времени декомпрессии, но ему не хватает гемостатической и воспалительной среды, присущей настоящей крови, тогда как модели EDH с инъекцией крови фиксируют эффекты, связанные с тромбами, жертвуя стабильностью и точностью 101,102,103,104,105. Соответственно, современные обзоры чаще всего позиционируют парадигмы EDH как инструменты для изучения патофизиологии масс-поражений, калибровки нейромониторинга и хирургического тайминга, а не как механизмов, специфичных для спонтанного цереброваскулярногоинсульта 106. Новые терапевтические средства (например, моноклональные антитела против HMGB1) были изучены при EDH у крыс, что подчёркивает полезность тестирования противовоспалительных вмешательств при определённых условиях массовогоэффекта 107. В целом, модели EDH имеют ограниченное трансляционное значение для инсульта как таковых, но остаются полезными для вопросов, связанных с экстрааксиальными гематомами, физиологией ICP-CPP и хирургическими/мониторинговыми стратегиями.
Модели особых условий
Помимо классических ишемических и геморрагических парадигм, несколько моделей специальных состояний рассматривают клинически важные, менее распространённые сценарии при цереброваскулярных заболеваниях. Эти модели наиболее ценны, когда клинический вопрос касается не размера территориального инфаркта, а эволюции сосудистых поражений (аневризма/АВМ), хронической гипоперфузии и повреждения белого вещества, уязвимости развития или послеинсультных последствий — часто требующих продольных и мультимодальных конечных точек.
Индукция церебральной аневризмы
Внутричерепные модели аневризмы (ИА) обычно сочетают гемодинамические и ослабляющие стенки стимулы — чаще всего фармакологическую гипертензию с стереотаксической эластазой, доставляемой в базальный цистерна или круг Уиллиса — для индуцирования инициации аневризмы и, в некоторых вариантах, разрыва; Связанные подходы добавляют одностороннее изменение потока сонной артерии или перелигивание сонной артерии для усиления сдвигового напряжения стенки 108,109,110,111,112. Концептуально эти парадигмы лучше всего подходят для механистических исследований образования/нестабильности аневризмы (воспаление, ремоделирование внеклеточной матрицы) и для доклинической оценки эндоваскулярных или противовоспалительных стратегий с использованием продольных показаний визуализации. Поскольку разрыв достигается разным образом и зависит от фоновая физиология, стандартизированные метрики тяжести и последующее наблюдение на основе визуализации критически важны для интерпретации и сравнения межмежобследований.
Модели артериовенозной мальформации
Модели артериовенозной мальформации мозга (bAVM) делятся на две широкие семейства с разными сильными сторонами. Генетические/ангиогенные парадигмы удаляют Alk1 или Eng в эндотелии и применяют фокальный VEGF для запуска образования нидуса и высокопотокового шунтинга, которые воспроизводят многие признаки человека; Новые индуцируемые/локализованные системы улучшают выживаемость и контроль поражений для лонгитюдных исследований 113,114,115,116. Хирургические шунт/анастомозные конструкции (артерия в вену) остаются полезными там, где приоритетом являются анатомические или приборные испытания, хотя при спонтанном патогенезе bAVM с более низкой валидностью конструкции. Поэтому для вопросов патобиологии и медицинской терапии предпочтительнее использовать генетические/ангиогенные модели, тогда как шунтовые модели лучше всего применяются для оценки рабочих процессов/устройств и контролируемых гемодинамических исследований.
Хроническая гиперфузия
Модели хронической гипоперфузии мозга, используемые для изучения субкортикального ВКИ и повреждения белого вещества, включают двусторонний стеноз CCA (BCAS) у мышей, двустороннюю окклюзию/стеноз сонной артерии у крыс, а также аппаратно-ассистированный стеноз или баллонные методы у крупных видов. BCAS стабильно вызывает прогрессирующую разрежение белого вещества, глиоз и нарушения исполнительной/рабочей памяти; Асимметричные или недорогие варианты BCAS улучшают совместимость с МРТ и титрование с степенью тяжести 117,118,119,120,121. Адаптации крупных животных позволяют проводить инвазивный мониторинг и клиническую визуализацию, но требуют постоянной стандартизации тяжести стеноза, продольных конечных точек и практик отчётности.
Развивающий инсульт
Модели развития инсульта учитывают уникальную уязвимость незрелого мозга и различные траектории травмы и восстановления. Парадигма неонатального ХИ Райса–Ваннуччи остаётся рабочей лошадкой у грызунов и поддерживает механистические и интервенционные исследования на всех этапах развития; Комплементарные неонатальные модели ГИ у крупных животных (например, поросёнок) предлагают гиренцефальную анатомию, клинически значимую нейрофизиологию (включая судороги) и совместимость с продольной визуализацией, поддерживая трансляционную оценку терапевтической гипотермии и дополнительныхстратегий 77,122,123. В этом контексте долгосрочные нейроповеденческие результаты и этапы развития являются необходимыми конечными точками, а не необязательными дополнениями.
Осложнения после инсульта
Осложнения после инсульта моделируются с учётом долгосрочных результатов после острого инфаркта. Постинсультная эпилепсия воспроизводилась после фокальной ишемии (например, MCAO, фототромбоз) с поздней эпилептиформной активностью и показаниями биомаркеров; постинсультная депрессия часто моделируется с помощью сочетания MCAO с хроническим стрессом для повышения валидности лица; Парадигмы дисфагии после инсульта используют очаговые поражения коры/ствола мозга с помощью количественных анализов глотания; а сети, лежащие в основе когнитивных нарушений после инсульта, всё чаще оцениваются с конечными точками мультимодального поведения и системно-нейронауки124, 125, 126, 127, 128. Их основная сила — значимость для конечной точки (функциональное восстановление и хронические симптомы), тогда как основное ограничение — гетерогенность и чувствительность к фоновым факторам (возраст, пол, стрессовое воздействие, иммунное состояние и базовое когнитивное состояние), что усложняет стандартизацию. В результате эти модели получают выгоду от продольной мультимодальной фенотипизации (поведение, визуализация, электрофизиология и воспалительные маркеры), а также от прозрачного отчёта о критериях включения и утрате. В более широком смысле, включение старения, пола как биологической переменной и фонов, обогащённых сопутствующими заболеваниями, может повысить трансляционную точность для послеинсультных последствий, особенно там, где иммунно-мозговые взаимодействия и системные заболевания формируют траектории восстановления.
Модели крупных животных и нечеловеческих приматов
Хотя парадигмы грызунов доминируют в исследованиях доклинического инсульта, модели крупных животных и NHP необходимы для перехода к клинической практике. Собаки, свиньи и овцы обладают гиренцефалическим мозгом, высоким содержанием белого вещества, сосудами человеческого масштаба и совместимостью с клиническими МРТ/КТ, ангиографией и эндоваскулярными процессами — функциями, позволяющими реалистично моделировать LVO и проводить тестирование устройств 43,129,130. На практике крупные животные наиболее полезны для валидации на поздних стадиях, возможности использования катетера и устройства и клинически реалистичной перипроцедурной физиологии, а не для раннего скрининга механизмов. У овец воспроизводимая постоянная или временная окклюзия MCA может быть получена с помощью микрохирургического воздействия с применением клипса или свертывания, что позволяет проводить продольную нейровизуализацию, мониторинг ICP и оценку злокачественногоотёка 131,132,133,134. Свинейские модели всё чаще используют минимально инвазивные или эндоваскулярные методы для повторения клинических сигнатур визуализации и облегчения исследований внутриартериальной терапии, устраняя исторические ограничения, наложенныерете-мирабилом 37,43,134,135. Крупные животные также поддерживают парадигмы геморрагии в анатомически значимых контекстах; например, модель двойного кровоизлияния SAH у собак остаётся рабочей лошадкой для работы с отложенным вазоспазмом и биомаркерами на основевизуализации 136.
Модели NHP (макаки, бабуины) обеспечивают наиболее близкую анатомическую, физиологическую, иммуногеномную и поведенческую соответствие к человеку. Обратимая или постоянная эндоваскулярная МКАО, аутологично-тромбовая эмболизация и таргетный кортикальный инфаркт стандартизированы с мультимодальным МРТ, что дало клинически знакомую динамику диффузии-перфузии и позволило изучать сложные конечные точек, такие как контроль мелкой моторики, реорганизация сетей и высшая когнитивная способность 137,138,139,140. Недавние исследования NHP интегрируют нейровизуализацию, количественное поведение и протеомику сыворотки и показывают мезомасштабное ремоделирование сетей после инсульта — результаты, которые трудно зафиксировать вне приматныхсистем 139 140. Однако эти сильные стороны связаны с ограничениями: стоимость, доступность колоний и строгий этический/регуляторный контроль (3R, уточнение анестезии/анальгезии и обоснование трансляционной ценности) обычно оставляют работу NHP и крупных животных для поздней валидации, сравнительной эффективности и оптимизации устройств/процедур, а не раннего скринингамеханизмов 141 142. В целом, при грамотном использовании и тщательном изложении модели крупных животных и NHP служат важным трансляционным мостом, связывающим открытия грызунов с вмешательствами при инсультечеловека 43 129 130.
Контроль переменных и методологическое качество
Результаты при экспериментальном инсульте критически формируются биологическими переменными, отражающими клиническую гетерогенность. Возраст, пол, штамм и распространённые сопутствующие заболевания (например, гипертония, диабет, дислипидемия, воздействие курения) изменяют цереброваскулярную анатомию, воспалительный тонус и ишемическую толерантность, тем самым меняя размер инфаркта, отёки, геморрагическую трансформацию и траекториивосстановления 34,143,144. Деформация-зависимые различия в круге Уиллиса и коллатерализации вводят систематическую дисперсию даже при стандартизированныхпротоколах 34. Поскольку эти факторы влияют не только на острое повреждение, но и на продольное восстановление, их следует рассматривать как проектные переменные, а не как постфактические объяснения. Секс — это важный фактор на протяжении всей жизни; Пожилые женщины и мужчины демонстрируют выраженные иммунные и барьерные реакции после инсульта, что подтверждает рутинное включение обоих полов и анализы по полу, соответствующие политике NIHSABV 144,145. Где это возможно, факториальные или стратифицированные конструкции и заранее определённые ковариатные стратегии могут повысить внешнюю валидность и прояснить модификациюэффекта 143.
Методологическая строгость должна следовать современным рекомендациям (ARRIVE 2.0, STAIR, SRRR). Основные элементы включают рандомизацию, сокрытие распределения, слепую оценку результатов, заранее заданные критерии включения/исключения, а также обоснованные расчёты размера выборки/анализ мощности; Отказ в этих областях увеличивает размеры эффектов и подрываетвоспроизводимость 146,147,148. Для поддержки синтеза и трансляции кросс-исследований отчётность должна отдавать приоритет критически важным параметрам — например, времени/продолжительности индукции травмы, физиологическим целям и отклонениям, утечке и исключениям, а также заранее определённым первичным конечным показателям — вместе с прозрачной документацией аналитических выборов. Многомодельная валидация и, по возможности, межлабораторная репликация предоставляют практический стресс-тест на устойчивость до эскалации клиническихиспытаний 24 148.
Периоперационный уход является основным источником вариации. Непрерывный мониторинг температуры с управлением обратной связью необходим для предотвращения случайной гипотермии/гипертермии, которая запутывает показатели и поведениеинфаркта 149. Схемы анестезии могут иметь внутренние нейроваскулярные эффекты (например, церебропротекция, опосредованная изофлураном, или гемодинамические сдвиги); Протоколы должны стандартизировать препарат, дозу, время и вентиляцию/оксигенацию и обосновыватьотклонения 150,151. Рекомендуется физиологический мониторинг газов крови, артериального давления, глюкозы и rCBF; Гипергликемия усугубляет инфаркт и вытекание BBB, и должна быть аналитически предотвращена или учтена 152,153,154. Гуманная анальгезия обязательна; Поскольку обезболивающие могут модулировать воспалительный тонус, исследователям следует чётко сообщать о выборе и времени действия препарата, а также рассмотреть пилотные проверки на нейтральность модели151,155.
Наконец, выбор результатов должен отдавать предпочтение клинически интерпретируемому восстановлению наряду с тканевыми метриками. Поэтапная батарея, охватывающая сенсомоторные, когнитивные/аффективные домены по мере необходимости, а также продольные временные точки лучше отражает клинические конечные показатели и рекомендацииSRRR (148,156,157). Всё чаще мультимодальное фенотипирование (поведенческие батарейки в сочетании с визуализацией, электрофизиологией и воспалительными/сосудистыми биомаркерами) обеспечивает более механистически закреплённую и трансляционно выровненную конечную точку, чем только инфарктный объём. Там, где это возможно, многоцентровые доклинические исследования и гармонизированные основные результаты (с общими СОП и слепым центральным анализом) могут дополнительно повысить воспроизводимость и повысить потолок клиническогоперевода 24 158 159.
Трансляционная значимость и рекомендации
Постоянный разрыв между лабораторией и пациентом при инсульте способствовал формированию консенсусных рамок, сочетающих методологическую строгость с трансляционным выравниванием. Инициатива STAIR (последнее комплексное обновление: STAIR XI) уделяет приоритет исследованиям по дозово-ответу и терапевтическим временным окнам, включению как перманентной, так и временной ишемии с реперфузионными парадигмами, мультивидовой/мультимодельной репликации и — что особенно важно — долгосрочным функциональным результатам в качестве основных конечных точек для отражения клиническихиспытаний 24. ARRIVE 2.0 дополняет STAIR, определяя стандарты проектирования и отчетности, которые снижают смещённость и улучшают воспроизводимость (обоснование размера выборки, рандомизация, слепая проверка, статистическая прозрачность, заранее заданные критерии включения/исключения)146. Рекомендации по SRRR дополнительно подчеркивают результаты, ориентированные на восстановление, и гармонизированные оценки, которые можно сопоставить с клиническойфункцией 148,156,157. В совокупности эти рамки объединяются вокруг практической трансляционной логики: заранее определяют, что означает успех, тестируют устойчивость в правдоподобных клинических условиях и отчётываются таким образом, чтобы обеспечить репликацию и метасинтез. Несмотря на прогресс, аудиты показывают переменное соответствие в литературе, что стимулирует явную предварительную регистрацию протокола и прозрачное сообщение о негативных результатах для снижения предвзятостипубликаций 147 154.
Клиническая значимость возрастает, когда доклинические когорты моделируют реалии пациентов. Приоритеты включают систематическое включение старения, гипертонии, диабета/метаболической дисфункции и пола как биологических переменных — каждый из которых формирует физиологию мозга, эволюцию инфаркта, взаимодействие иммунного мозга и ответ на лечение 34,143,144. Вместо того чтобы рассматривать дизайны, обогащённые коморбидностями, как необязательные дополнения, трансляционные конвейеры могут использовать поэтапную валидацию: начинать с контролируемых когорт для механистической ясности, затем эскалировать к возрастным/коморбидным и обоим полым когортам для оценки модификации эффекта и безопасности. Трансляционные пути также выигрывают от перехода между видами: грызуны для механистического обнаружения и раннего скрининга; крупные животные (например, свиньи, овцы) для гиренцефалической анатомии, сосудистой системы человеческого масштаба и интервенционных рабочих процессов; и NHP для поведения высшего порядка и восстановления на уровне сети, обычно предназначенных для поздней проверки и оптимизации устройств/процедур с учётом стоимости иэтики 37, 43, 129, 138, 140.
Стандартизация мультимодальных конечных точек укрепляет соответствие клиническим испытаниям. Объединение нейровизуализации (например, структурная/ДТИ, перфузия/диффузия, фМРТ), количественного нейроповедения и гистопатологии — желательно в межмежцентровых доклинических сетях — позволяет принимать надёжные решения по принципу «заперты» до первых исследований налюдях 24,148,156,157,158,159 . Гармонизированные наборы основных результатов и общие стандартные процедуры могут снизить гибкость интерпретации и обеспечить сопоставимость между лабораториями, особенно в сочетании с слепым анализом. Рандомизированные, слепые многоцентровые конструкции у животных уже продемонстрировали свою ценность для стресс-тестирования кандидатов на терапии и выявления специфических для лабораторных эффектов, которые одноцентровые исследования могутупустить 158 159. На практике соблюдение стандартов STAIR/ARRIVE/SRRR, целенаправленное моделирование возраста/пола/сопутствующих заболеваний, выбор модели с сопоставлением сценариев и мультимодальные функционально-ориентированные конечные точки вместе обеспечивают надёжный путь для снижения поздних стадий трансляционных сбоев.
Вызовы и будущие направления
Несмотря на десятилетия доработок, доклинические модели инсульта всё ещё сталкиваются с тремя структурными ограничениями, которые притупляют трансляционное воздействие: (i) гетерогенность и воспроизводимость, (ii) недомоделирование клинической сложности и (iii) краткосрочные тканевые конечные показатели. Межлабораторная вариация возникает благодаря хирургической экспертизе, выбору штамма, технике окклюзии, периоперационному уходу и результатам; даже в широко используемых парадигмах, таких как филамент MCAO, небольшие процедурные различия взаимодействуют с коллатеральной анатомией, вызывая существенно разные распределения поражений, истощения и эффекты лечения, что усложняет многоцентровое воспроизведение и решения «вперёд/нет» 34,146,147,154,158 . Клиническая сложность остаётся недостаточно представленной, поскольку большинство исследований основаны на молодых, в остальном здоровых грызунах; Тем не менее, старение, гипертония, диабет/метаболические нарушения, а также форма пола — цереброваскулярная физиология, взаимодействие иммунного мозга и реакция на лечение. Эти переменные всё ещё моделируются непоследовательно, что уменьшает внешнюювалидность 24 146 158. Наконец, конечные показатели часто делают акцент на метриках острых поражений в течение нескольких месяцев функционального восстановления, реанимации и нейропсихиатрических последствий, в отличие от клиническихисследований 24,146,158. В совокупности основная проблема этой области — не отсутствие моделей, а отсутствие конвейеров валидации, сопоставленных по сценариям и конечных точок.
Стандартизация и гармонизация остаются приоритетами. Рамки консенсуса (ARRIVE 2.0; ЛЕСТНИЦА XI; новые многоцентровые рекомендации PRISM) требуют рандомизации, сокрытия распределения, слепой оценки, априорного обоснования размера выборки, прозрачной отчетности критериев включения/исключения, заранее заданных конечных точек и кросс-модельной/межлабораторной репликации — практик, которые уменьшают завышенные размеры эффектов и способствуют достоверномупереводу 24,146,147,158 . Практическим следующим шагом является более широкое внедрение гармонизированных общих элементов данных и основных наборов результатов, что позволяет синтезировать перекрёстные исследования и снижает гибкость интерпретации. Многоцентровые доклинические консорциумы и общие элементы данных всё чаще рекомендуются для стресс-теста на устойчивость до проведения первых исследований налюдях 158.
Новые технологии предоставляют надёжные пути для преодоления вышеуказанных ограничений при интеграции в согласованные стратегии валидации. Во-первых, обогащённые сопутствующими заболеваниями, генетические и гуманизированные модели могут повысить валидность конструкций для определённых терапевтических классов. Подходы редактирования генов позволяют моделировать биологию сосудистого риска и заболеваний мелких сосудов (например, NOTCH3; COL4A1/A2), а гуманизированные иммунные системы могут поддерживать механистическую оценку иммуномодуляторных вмешательств invivo 34,160,161,162,163,164,165,166. Во-вторых, экспериментальные системы, полученные от человека, могут служить масштабируемыми мостами трансляции, а не заменой. Васкуляризированные мозговые органоиды, микрофизиологические платформы и органотипные/ex vivo препараты, подвергающиеся кислородно-глюкозной депривации, позволяют проводить допрос и скрининг человеческих клеток; При двустороннем использовании с in vivo моделями они могут подтвердить сохраняющиеся механизмы и снижать риски, которые не обобщаются всистемах 161, 162, 163. В-третьих, мультиомические и системно-биологические подходы — особенно кросс-видовое профилирование, основанные на когортах пациентов — могут выявлять консервативные программы восстановления травм и кандидатные биомаркеры, которые лучше связывают результаты животных с клиническимифенотипами 167. В-четвёртых, методы ИИ/МН становятся всё более практичными в доклинических процессах, позволяя автоматизировать количественную оценку поведения, гармонизировать показания визуализации и прогнозировать функциональные результаты, тем самым снижая шум измерения и поддерживая более богатые продольныеконечные точки 168,169,170. Критически важно, что эти инструменты добавляют трансляционную ценность только в сочетании с заранее заданными конечными точками и стандартизированными конвейерами сбора и анализа.
Этика и 3R (Замена, Редукция, Совершенствование) остаются основой. Замена с помощью органоидов, микрофизиологических систем и моделей in silico может сортировать кандидатов до тестирования in vivo ; Снижение и уточнение с помощью оптимизированной анальгезии/анестезии, гомеостаза с телеметрическим контролем и стандартизированного мониторинга улучшают благополучие и качество данных. Внедрение 3R следует рассматривать как строгую стратегию и этическое обязательство, поскольку улучшение благосостояния часто снижает вариацию и утечку.
Прогресс будет зависеть от интегрированных, многомодельных, многовидовых и мультимодальных дорожных карт. Одним из практических конвейеров является поэтапная валидация: обнаружение и механизм в контролируемых когортах грызунов; репликация между комплементарными моделями (например, контролируемая фокальная ишемия плюс тромбоэмболический реализм, или фиксированный объёмный ICH плюс склонный к расширению ICH); эскалация к возрастным/коморбидным и обоим половым когортам; а также целенаправленные мосты у крупных животных и, когда это оправдано, NHP для реализма клинических рабочих процессов/устройств и конечных точек восстановления более высокого порядка. Параллельные системы человеческих клеток (органоиды/срезы), выбор целей на основе омиксов и аналитика результатов с помощью искусственного интеллекта могут обеспечить механистическую глубину и богатство конечных точек на разных этапах. В сочетании с строгостью, согласованной по ARRIVE/STAIR, и явной логикой выбора модели (Таблица 1), эта поэтапная, соответствующая сценариям стратегия предлагает надёжный путь к сокращению трансляционного разрыва и ускорению эффективных методов лечения инсульта.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Ни одна конкретная животная модель не может воссоздать всю сложность и гетерогенность человеческого инсульта. Вместо этого каждая парадигма предлагает свои компромиссы между валидностью конструкции, воспроизводимостью, осуществимостью и этическим бременем. Соответственно, центральным принципом является выбор модели с соответствием сценария и конечной точке: исследователи должны начинать с клинического сценария и первичной конечной точки (острое повреждение тканей, биология реперфузии, ра...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (No 82260246), специальным финансированием подготовки специалистов высокого уровня в области здравоохранения в провинции Юньнань (No L-2025004) и специальным финансированием проекта Talent Team Второй аффилированной больницы Куньминского медицинского университета (No RCTDXS-202307).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение