Modeling of malignant middle cerebral artery infarct in rabbits

Full Text

Введение

Злокачественный ишемический инсульт (ЗИИ) в бассейне средней мозговой артерии (СМА) характеризуется обширным поражением полушария головного мозга — 50% и более [1, 2]. Результатом возникновения обширного ишемического поражения полушария головного мозга является развитие массивного постишемического отёка, приводящего к возникновению дислокационного синдрома [3, 4]. Сохраняется высокий процент неблагоприятных исходов как при консервативном (до 80%) [5, 6], так и хирургическом (до 55%) лечении [7, 8]. Усовершенствование способов лечения и изучение патофизиологических механизмов заболевания могут быть достигнуты моделированием ЗИИ у экспериментальных животных. В литературе описано достаточно много моделей ишемического инсульта (ИИ) в бассейне СМА: эндоваскулярная окклюзия СМА; эмболизация СМА; фототромбоз; краниотомия с коагуляцией СМА; модель с использованием эндотелина-1; модель, основанная на введении тромбина в СМА [9–11]. Однако многие лекарственные препараты и виды лечения, демонстрирующие свою высокую эффективность в эксперименте на крысах, оказались неэффективными при применении у людей [12, 13]. Кроме того, у крыс хорошо развиты лептоменингеальные коллатеральные артерии, что затрудняет воспроизведение клинической картины ИИ [14]. Известные модели ИИ в клинической практике имеют ряд достоинств и недостатков, при этом применение конкретной модели определяется поставленной задачей. Достоинства и недостатки известных моделей ИИ приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Достоинства и недостатки моделей фокальной ишемии

Модель	Достоинство	Недостатки
Эндоваскулярная окклюзия СМА	Этиологически наиболее близка к клиническому варианту развития ИИ. Высокая воспроизводимость. Отсутствие краниотомии	Качество и объём ишемии зависят от корректности введения монофиламента в СМА. Невозможность полной окклюзии проксимального сегмента СМА. Возможность перфорации стенки сосуда монофиламентом. Сохранение ретроградного коллатерального кровотока
Эмболические модели	Мультифокальность поражения. Наиболее адекватная модель для изучения тромболитической терапии	Возможность спонтанной реканализации тромба во время эксперимента. Относительно низкая воспроизводимость локализации и объёма ишемии. Высокая вариабельность размеров инсульта
Модель фототромбоза СМА	Простота выполнения, высокая выживаемость животных	Необходимость наличия узкоспециализированного оборудования и расходных материалов. Трудно контролируемый размер ИИ
Краниотомия с коагуляцией СМА	Визуализации процесса, что позволяет исследователю визуализировать необходимый сегмент СМА и адекватность её окклюзии	Сохранение функционирования коллатералей в связи с вариабельностью строения корковых ветвей. Травматичность выполнения процедуры
Модели с применением эндотелина-1	Ограниченное поражение коры головного мозга	Вариабельность ишемического поражения, непрогнозируемое распространение ишемии, временный характер вазоспастического эффекта эндотелина-1. Высокая стоимость эндотелина-1

 

Важным этапом удачного моделирования является правильная идентификация ВСА и исключение возможности функционирования коллатеральных артерий, которые ограничивают развитие полноценного ЗИИ. Таким образом, идентификация и изучение топографо-анатомических особенностей ВСА является актуальной задачей, необходимой для создания модели ЗИИ в бассейне СМА.

Цель исследования: создание модели ЗИИ в бассейне СМА в эксперименте, имеющей максимальное сходство с реальными условиями в клинической практике.

Задачи исследования:

• изучение топографо-анатомических вариантов ВСА;
• сравнительный анализ результатов моделирования ЗИИ в бассейне СМА.

Материалы и методы

Работа проведена на 40 кроликах-самцах калифорнийской породы весом 2 кг в возрасте 2 мес в 2021–2026 гг. Все работы и содержание животных проводили в соответствии с международными рекомендациями Good Laboratory Performance, методическими рекомендациями по содержанию и уходу за лабораторными животными (ГОСТ 33216-2014). Изучение анатомии каротидного бассейна проводилось у 10 кроликов после проведения им эвтаназии передозировкой наркотических препаратов. Выполнялся срединный разрез кожи и мягких тканей на вентральной поверхности шеи, тупым путём выполнялось выделение общей сонной артерии (ОСА). Далее производилась пункция ОСА проксимальнее места её бифуркации с последующей наливкой полимеризующейся окрашенной силиконовой массой. Затем выполнялась диссекция ОСА и её ветвей, извлекался головной мозг с целью изучения интракраниального отдела ВСА.

Создание модели ЗИИ в бассейне СМА проведено у 30 кроликов калифорнийской породы весом 2 кг в возрасте 2 мес, разделённых на 2 группы (применялась простая рандомизация). Особям 1-й группы (n = 15) проводилось моделирование ЗИИ в бассейне СМА в результате её окклюзии введением 2 монофиламентов. У кроликов 2-й группы (n = 15), кроме моделирования ЗИИ в бассейне СМА в результате её окклюзии введением 2 монофиламентов, дополнительно были выполнены декомпрессивная краниэктомия и коагуляция корковых ветвей СМА.

Критерии включения:

• развитие стойкого неврологического дефицита в послеоперационном периоде в соответствии с бассейном поражения;
• оценка степени выраженности неврологического дефицита по шкале Neurological assessment score (NAS) 5 баллов и более;
• наличие обширного ишемического поражения полушария головного мозга в бассейне СМА, подтверждённого данными мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) головного мозга, выполненной в послеоперационном периоде;
• нахождение 2 монофиламентов в проксимальном сегменте СМА по результатам изучения извлечённого после наступления летального исхода или эвтаназии головного мозга.

Критерии исключения:

• наступление летального исхода кролика во время проведения операции;
• оценка тяжести неврологического дефицита по шкале NAS < 5 баллов в динамике;
• отсутствие признаков обширного ишемического поражения в бассейне СМА по данным МСКТ головного мозга, выполненной в послеоперационном периоде;
• наличие только 1 монофиламента в проксимальном сегменте СМА по результатам изучения извлечённого после наступления летального исхода или эвтаназии головного мозга.

Техника операции. Всем животным операция проводилась после предварительной анестезии с использованием разведённого раствора золетила-100 в дозе 0,3 мл и ксилазина в дозе 0,5 мл на каждый килограмм массы тела. Операцию выполняли в стерильных условиях с помощью налобной лупы с увеличением в 4 раза. В качестве монофиламента применяли нерассасывающуюся нить из пролена 6-0 длиной 5 см. Кончик монофиламента моделировали в виде шарика путём подогрева над пламенем.

Кроликам 1-й группы брили шерсть на шее, животным 2-й группы — дополнительно и на черепе. Операцию проводили в положении кролика на спине с фиксацией за передние и задние лапы, с постоянным контролем на протяжении всего операционного периода артериального давления, пульса и сатурации. Проводили обработку операционной раны на вентральной поверхности шеи антисептическим раствором (спиртовой раствор хлоргексидина 0,05%) и лидокаином 10% с целью местного обезболивания. После этого выполняли срединный разрез кожи и мягких тканей на вентральной поверхности шеи длиной до 6 см. При этом середина разреза находилась на уровне мысленно проводимой горизонтальной линии, соединяющей углы нижней челюсти. Тупым путём производили смещение мышц и мягких тканей до визуализации ОСА, расположенной латерально от трахеи. После смещения грудинно-подъязычной и грудинно-сосцевидной мышц тупым путём латерально от трахеи визуализировалась ОСА, тупым путём выполняли её диссекцию слева и место её бифуркации на ВСА и наружную сонную артерию (НСА). Для точной идентификации ВСА после её определения у места бифуркации ОСА необходимо проследить её ход до места вхождения через наружное сонное отверстие черепа. Выполняли окончательное лигирование на расстоянии 2–3 мм ОСА проксимально и НСА дистально от отхождения ВСА, затылочной артерии, которая идентифицируется своим направлением каудально нитью викрил 4-0. Далее для прекращения ретроградного кровотока на ВСА накладывали временную клипсу. После окончательного лигирования артерий выполняли артериотомию ОСА микроножницами над проекцией места отхождения ВСА, что обеспечивало прямой беспрепятственный ход для монофиламента. Затем с помощью пинцета через выполненную артериотомию с одномоментным снятием временной клипсы вводили монофиламент в просвет ВСА медленно до ощущения лёгкого сопротивления. Далее вводили второй монофиламент длиной 5 см до остановки его прохождения. После окончательного введения двух монофиламентов с целью их фиксации накладывали лигатуру на ВСА. Во время введения монофиламента можно увидеть его прохождение по просвету через стенку ВСА, что является гарантией сохранности стенки артерии и сохранности правильного направления в полости черепа. Далее рану ушивали непрерывным швом нитью викрил 3-0. Время выполнения операции у кроликов 1-й группы составило от 20 до 37 мин (X̄ ± Se — 30,6 ± 1,2 мин). Схематично введение монофиламентов с окклюзией проксимального сегмента М1 СМА представлено на рис. 1.

 

Рис. 1. Схема окклюзии М1 сегмента СМП введением 2 монофиламентов.

А — базальная поверхность: 1 — лигатура на ОСА; 2 — монофиламенты в ВСА; 3 — лигатура на НСА; 4 — лигатура на ВСА; 5 — кончик первого монофиламента в М1; 6 — ольфакторный тракт; 7 — лентикулостриарные артерии; 8 — кончик второго монофиламента в М1.

В — вид спереди: 1 — ОСА; 2 — кончик первого монофиламента в М1; 3 — ольфакторный тракт; 4 — лентикулостриарные артерии; 5 — кончик второго монофиламента в М1.

С — вид сбоку: 1 — лигатура на ОСА; 2 — монофиламенты в ВСА; 3 — лигатура на НСА; 4 — лигатура на ВСА; 5 — лентикулостриарные артерии; 6 — ольфакторный тракт; 7 — кончик первого монофиламента в М1; 8 — кончик второго монофиламента в М1.

 

У кроликов 2-й группы выполняли те же этапы, что и у особей 1-й группы, дополнительно им проводили декомпрессивную краниэктомию с последующей коагуляцией корковых артерий: выполняли кожный разрез в 2 этапа, сначала длиной 6 см — вдоль сагиттального шва, затем — начиная от середины скуловой дуги перпендикулярно, до пересечения середины первого разреза (рис. 2).

 

Рис. 2. Этапы выполнения кожного разреза.

А: 1 — продольный разрез кожи по средней линии. В: 1 — продольный разрез кожи; 2 — второй разрез кожи перпендикулярно первому срединному разрезу. С: 1 — сформированный кожный лоскут и его откидывание кзади и книзу; 2 — отсепаровка височной мышцы и её смещение к основанию черепа.

 

Далее выполняли отсепаровку апоневроза для пластики твёрдой мозговой оболочки (ТМО), затем — резекцию костей черепа (назальной, лобной, теменной, затылочной и височной костей до основания средней черепной ямки) с формированием трепанационного окна в следующих границах: не более 5 мм латеральнее от сагиттального шва, 15 мм кпереди от коронарного шва, 5 мм кзади от лямбдовидного шва (рис. 3). Затем вскрывали ТМО несколькими радиальными разрезами, выполняли коагуляцию корковых артерий. Выполняли пластику ТМО апоневрозом, послойно ушивали рану непрерывным швом нитью викрил 3-0. Время выполнения операции у кроликов 2-й группы составляло 45–50 мин (X̄ ± Se — 47,4 ± 0,5 мин).

 

Рис. 3. Вид после выполнения резекционной декомпрессивной краниэктомии и разреза ТМО.

А: 1 — конвекситальные артерии полушария головного мозга; 2, 3 — фрагменты ТМО после вскрытия. В: 1 — фрагмент ТМО откинут каудально к основанию черепа; 2 — состояние после коагуляции корковых артерий.

 

После окончания операции кролика помещали в клетку с круглосуточным видеонаблюдением и обеспечением свободного доступа к пище и воде. Проводился контроль гемодинамики и дыхания. С целью избежания обструкции дыхательных путей и смерти в послеоперационном периоде животному через пасть вводили интубационную трубку диаметром 4,0 мм без манжеты до стабилизации функции внешнего дыхания и полного выхода из наркоза. В послеоперационном периоде оценивали неврологический дефицит по функциональным нарушениям в передних и задних лапах, выявляемым с помощью тестов. Неврологический статус в послеоперационном периоде оценивали по NAS [15] (табл. 2).

 

Таблица 2. Оценка неврологического статуса кроликов в послеоперационном периоде

Тест	Клинический признак	Оценка в баллах
Поведение	Поворот шеи	0 — норма; 1 — поворот шеи
Рефлекс	Восстанавливающий рефлекс	0 — возвращается в исходное положение за 1 с; 1 — возвращается в исходное положение за 5 с; 2 — не возвращается в исходное положение за 5 с
Стимуляция рефлекса	Разгибательный рефлекс (передние лапы)	0 — возвращает передние лапы в исходное положение за 1 с; 1 — возвращает передние лапы в исходное положение за 5 с; 2 — не возвращает передние лапы в исходное положение за 5 с
Стимуляция рефлекса	Разгибательный рефлекс (задние лапы)	0 — возвращает задние лапы в исходное положение за 1 с; 1 — возвращает задние лапы в исходное положение за 5 с; 2 — не возвращает задние лапы в исходное положение за 5 с
Постуральная поза	Поза	0 — нормальное сопротивление контралатеральному толчку; 1 — снижение сопротивления к контралатеральному толчку; 2 — падает при контралатеральном толчке
	Смерть	Максимальная оценка при летальном исходе 10
Общая сумма баллов		10

 

В 1-е сутки после операции кроликам проводили МСКТ на аппарате «Toshiba Aquilion 64 slice», магнитно-резонансную томографию (МРТ) головного мозга на аппарате «Philips Achieva» 1,5 Т. Объём ишемии поражённого полушария головного мозга определяли по данным МСКТ головного мозга с помощью формулы:

$A\times B\times C/2$,

где A — наибольший диаметр инфаркта; B — наиболее длинное перпендикулярное измерение инфаркта по отношению к А на аксиальном срезе; C — общее количество срезов, содержащих инфаркт на коронарном срезе [16]. Период наблюдения за кроликами обеих групп составлял 7 дней, после этого животные подвергались эвтаназии. После наступления летального исхода или эвтаназии с целью проведения морфологического исследования мозговой ткани извлекали головной мозг.

Статистический анализ

При анализе данных использовали методы описательной статистики, в том числе определение показателей центральной тенденции (среднее ± ошибка среднего (X̄ ± Se), медиана (Me)), межквартильный размах (IQR), абсолютных значений и долей (%) для частот проявления качественных признаков. Перед исследованием был проведён анализ статистической мощности для определения размера сравниваемых независимых выборок (n): уровень α = 0,05; мощность = 0,95; ожидаемая величина эффекта = 0,90; базовое SD = 0,5. На основании этого анализа в экспериментальных группах для моделирования ЗИИ в бассейне СМА было отобрано по 15 кроликов. Сравнение распределений выполняли с помощью непараметрического рангового критерия Манна–Уитни (Z). Для оценки взаимосвязи качественных и количественных переменных, распределение которых не соответствовало нормальному закону, применяли непараметрический коэффициент корреляции Спирмена. Для сравнения соотношений частот выживших и умерших кроликов в двух экспериментальных группах применили точный критерий Фишера. Уровнем статистической значимости считали р < 0,05. Статистическую обработку результатов проводили с использованием программного пакета «Statistica v. 6.0» («StatSoft Inc.»).

Первичной конечной точкой исследования явилось подтверждение эффективности создания модели ЗИИ в бассейне СМА путём оценки динамики неврологического дефицита в послеоперационном периоде.

Вторичными конечными точками исследования явились:

• оценка эффективности моделирования при использовании методов нейровизуализации;
• подтверждение адекватности моделирования ЗИИ в бассейне СМА данными гистологического исследования.

Коррекцию на множественные сравнения не проводили в связи с поисковым характером анализа.

Ослепление (маскировку) применяли на этапах обеспечения ухода за животными и ветеринарного сопровождения.

Результаты

Топографо-анатомическая характеристика внутренней сонной артерии

ОСА направляется краниально, проходит параллельно боковой поверхности трахеи в сопровождении блуждающего нерва. ОСА на шее находится медиально от блуждающего нерва, активно пульсирует, расположена медиально и глубже яремной вены, на что надо обращать внимание при моделировании ИИ во время выполнения диссекции сосудисто-нервного пучка (рис. 4).

 

Рис. 4. Яремная вена после выполнения кожного разреза на вентральной поверхности шеи у кролика.

А — стрелки указывают на яремную вену; В — взаиморасположение ОСА и яремной вены: 1 — яремная вена имеет более поверхностное расположение; 2 — ОСА имеет более глубокое расположение.

 

После диссекции сосудисто-нервного пучка ОСА находится в центре треугольника, ограниченного 3 мышцами: краниально-двубрюшной, латерально-грудинно-сосцевидной, медиально-грудинно-подъязычной. До уровня заднего брюшка двубрюшной мышцы от ОСА отходят верхняя щитовидная артерия, верхняя гортанная артерия и ВСА. Верхняя щитовидная артерия отходит от медиальной поверхности ОСА, имеет медиальное направление к щитовидному хрящу. Верхняя гортанная артерия отходит от медиальной поверхности ОСА, имеет медиальное направление к гортани (рис. 5), далее на короткое расстояние краниально от неё отходит ВСА, которая имеет латеральное и краниальное направление в сторону наружного сонного отверстия для проникновения в полость черепа.

 

Рис. 5. ОСА и её ветви слева.

А: 1 — правая верхняя гортанная артерия; 2 — грудинно-подъязычная мышца; 3 — правая ОСА; 4 — правый блуждающий нерв; 5 — правая яремная вена; 6 — грудинно-сосцевидная мышца; 7 — двубрюшная мышца. В: 1 — двубрюшная мышца; 2 — правая верхняя гортанная артерия; 3 — правая щитовидная артерия; 4 — правая ВСА; 5 — двубрюшная мышца.

 

На изученном нами материале диаметр ОСА составляет 2,0–2,1 мм (в среднем 2,04; Ме = 2 мм), что совпадает с данными других авторов [17].

После отхождения ВСА от ОСА на уровне щитовидного хряща артерия именуется как НСА. Конечные ветви НСА покрыты задним брюшком двубрюшной мышцы. Таким образом, для визуализации конечных ветвей НСА необходимо сместить заднее брюшко двубрюшной мышцы каудально (рис. 6).

 

Рис. 6. Конечные ветви НСА.

А: 1 — заднее брюшко правой двубрюшной мышцы смещено каудально; 2 — правая ОСА; 3 — правая ВСА; 4 — микрохирургический экскаватор; 5 — петля подъязычного нерва; 6 — конечные ветви НСА; 7 — правая НСА.

В: 1 — правая ОСА; 2 — мышечная ветвь от ОСА; 3 — правая ВСА; 4 — правая затылочная артерия является ветвью НСА; 5 — наружное сонное отверстие; 6 — внутренняя верхнечелюстно-височная артерия; 7 — наружная верхнечелюстная артерия; 8 — язычная артерия; 9 — наружная верхнечелюстно-язычная артерия; 10 — верхняя щитовидная артерия; 11 — щитовидный хрящ.

 

Петля подъязычного нерва пересекает ВСА, ОСА и НСА с её конечными ветвями, далее петля имеет краниальное направление и переходит в корень языка (рис. 7). Именно петля подъязычного нерва и заднее брюшко двубрюшной мышцы являются маркером правильности идентификации экстракраниального сегмента ВСА.

 

Рис. 7. Соотношение петли подъязычного нерва и сосудов каротидной системы.

1 — щитовидный хрящ; 2 — правая ОСА; 3 — ветви правой НСА; 4 — корень языка; 5 — подъязычный нерв; 6 — ветви левой НСА; 7 — левая ВСА; 8 — левая ОСА.

 

ВСА отходит от латеральной поверхности ОСА ниже уровня заднего брюшка двубрюшной мышцы и направляется латерально и краниально в сторону наружного сонного отверстия. Длина экстракраниального сегмента ВСА с обеих сторон составляет 1,7–2,0 мм (в среднем 1,8 мм; Ме = 1,8 мм), диаметр — 1,1–1,4 мм (в среднем 1,3 мм; Ме = 1,3 мм). На изученном нами материале выявлены 2 варианта строения ВСА в зависимости от места отхождения затылочной артерии.

Первый вариант является наиболее частым (80%), при нём ВСА отходит от ОСА одним стволом и направляется латерально и краниально (рис. 8), экстракраниальный сегмент ВСА ветвей не даёт. При данном варианте затылочная артерия отходит от НСА отдельным стволом, имеет каудальное и латеральное направление, пересекая ВСА, формируя с ней форму буквы Х. Затылочная артерия меньше по диаметру, чем ВСА, что позволяет её идентифицировать.

 

Рис. 8. ВСА.

А: 1 — конечные ветви НСА; 2 — ствол НСА; 3 — ОСА; 4 — мышечная ветвь; 5 — ВСА; 6 — затылочная артерия; 7 — наружное сонное отверстие.

В: 1 — правая ОСА; 2 — правая НСА; 3 — петля подъязычного нерва справа; 4 — наружное сонное отверстие справа; 5 — затылочная артерия справа; 6 — правая ВСА.

 

При втором варианте ВСА отходит от ОСА ниже уровня заднего брюшка двубрюшной мышцы одним стволом, который является общим для ВСА и затылочной артерии и именуется каротидно-затылочным стволом. Далее каротидно-затылочный ствол имеет латеральное направление и на короткое расстояние разделяется на два ствола, таким образом, имеет форму перевёрнутой буквы Y. Один ствол имеет краниальное направление в сторону наружного сонного отверстия, что и является ВСА, второй ствол (затылочная артерия) меньше по диаметру, имеет каудальное направление (рис. 9).

 

Рис. 9. Второй вариант ВСА.

1 — ветви НСА; 2 — ствол НСА; 3 — ОСА; 4 — блуждающий нерв; 5 — каротидно-затылочный ствол; 6 — затылочная артерия; 7 — ВСА.

 

Затылочная артерия обеспечивает кровоснабжение затылочных мышц, может отходить от НСА отдельным стволом или в составе каротидно-затылочного ствола. От затылочной артерии отходят мышечные ветви, каудальная менингеальная ветвь, обеспечивающая кровоснабжение ТМО, что, в свою очередь, является важным экстракраниальным коллатеральным анастомозом с головным мозгом (рис. 10). Диаметр затылочной артерии составляет в среднем 1,0 мм.

 

Рис. 10. Анастомоз затылочной артерии.

1 — ветви правой НСА; 2 — НСА; 3 — правая ОСА; 4 — правый блуждающий нерв; 5 — мышечная ветвь от ОСА; 6 — правая ВСА; 7 — затылочная артерия; 8, 9 — мышечная ветвь затылочной артерии; 10 — менингеальная ветвь затылочной артерии; 11 — наружное сонное отверстие.

 

Далее ВСА проходит в полость черепа через сонный канал. В полости черепа ВСА выходит из кавернозного синуса, направляется вверх и латерально от хиазмы зрительных нервов и разделяется на свои конечные ветви: СМА и переднюю мозговую артерию (ПМА) (рис. 11).

 

Рис. 11. Бифуркация ВСА.

1 — правая СМА; 2 — правая ПМА; 3 — передняя соединительная артерия; 4 — левая ПМА; 5 — левая СМА; 6 — левая ВСА; 7 — правая орбитальная артерия (ветвь НСА); 8 — хиазма зрительных нервов; 9 — правая ВСА; 10 — правое глазное яблоко после удаления крыши орбиты.

 

До разделения ВСА на конечные ветви интракраниально отходят следующие ветви: глазничная артерия, задняя соединительная артерия и передняя ворсинчатая артерия (рис. 12). Глазничная артерия является первой ветвью ВСА, отходит от её передней поверхности и направляется к глазному яблоку, где обеспечивает кровоснабжение сетчатки. Задняя соединительная артерия отходит от задней поверхности ВСА, направляется кзади и соединяется с задней мозговой артерией. Передняя ворсинчатая артерия отходит от задней поверхности ВСА, далее попадает в желудочковую систему.

 

Рис. 12. Интракраниальная часть ВСА.

1 — правый блоковый нерв; 2 — мост; 3 — базилярная артерия; 4 — правый глазодвигательный нерв; 5 — правая ВСА; 6 — правая глазничная артерия; 7 — бифуркация ВСА; 8 — хиазма зрительных нервов; 9 — правая ПМА; 10 — правая СМА; 11 — передняя ворсинчатая артерия; 12 — задняя соединительная артерия; 13 — правая задняя мозговая артерия; 14 — средний мозг; 15 — правая верхняя мозжечковая артерия.

 

Создание модели ЗИИ в бассейне СМА

ЗИИ воспроизведён у 11 (73,3%) кроликов 1-й группы. Максимальная оценка тяжести неврологического дефицита по шкале NAS у выживших кроликов в динамике составила 5–6 баллов (X̄ ± Se — 5,6 ± 0,2 баллов; Ме = 6 баллов). У 4 (26,6%) животных 1-й группы зарегистрирован незначительный неврологический дефицит. ЗИИ в бассейне СМА проявлялся в виде угнетения сознания, кролики становятся малоподвижными, вялыми, регистрируется парез передней и задней лап контралатерально, наклон головы на стороне инсульта, асимметрия морды, при попытке ходить кролик совершает круговые движения в сторону здорового полушария головного мозга, отсутствует интерес к приёму пищи и воде, в связи чем происходит потеря массы тела. Динамика тяжести неврологического дефицита по шкале NAS в послеоперационном периоде у кроликов 1-й группы представлена на рис. 13.

 

Рис. 13. Динамика тяжести неврологического дефицита по шкале NAS в послеоперационном периоде у кроликов 1-й группы.

 

По данным МСКТ и МРТ головного мозга, выполненных в 1-е сутки после моделирования, выявлены признаки ишемии с обширным поражением полушария головного мозга в бассейне СМА (рис. 14).

 

Рис. 14. МСКТ головного мозга кролика через 1 сут после моделирования ЗИИ в бассейне СМА слева.

А — аксиальный срез; В — коронарный срез; С — сагиттальный срез. Стрелкой указано формирование обширной гиподенсивной зоны в левом полушарии головного мозга с развитием отёка.

 

По данным МРТ головного мозга также было подтверждено развитие обширного ишемического поражения в бассейне СМА с возникновением постишемического отёка полушария головного мозга (рис. 15). Зона поражения определяется как повышение сигнала (гиперинтенсивность) по отношению к интактным участкам мозга за счёт развития отёка. Объём ишемии у кроликов 1-й группы составил 3,0–4,2 см³ (X̄ ± Se — 3,7 ± 0,1 см³; Ме = 3,8 см³; табл. 3).

 

Рис. 15. МРТ головного мозга кролика в режиме Т1, выполненная на 2-е сутки после развития ЗИИ в бассейне СМА слева.

А — аксиальный срез; В — коронарный срез; С — сагиттальный срез. Стрелкой указано обширное ишемическое поражение с отёком и смещением срединных структур.

 

Таблица 3. Объём ишемии и оценка неврологического дефицита по шкале NAS у кроликов обеих групп

Показатель	Первая группа	Вторая группа
	Объём ишемии, см3
Min–max	3,0–4,2	4,2–5,7
X̄ ± Se	3,7 ± 0,1	4,9 ± 0,1
Ме	3,8	5
IQR	0,2	0,2
	Оценка по шкале NAS, баллы
Min–max	5–6	7–8
X̄ ± Se	5,6 ± 0,2	7,5 ± 0,1
Ме	6	7
IQR	0,0032	0,00001

 

Летальность у кроликов 1-й группы составила 46,6% (n = 7), при этом летальный исход наступил в срок 1–5 дней после операции. Объём ишемического поражения у кроликов с летальным исходом составил 3,8–4,2 см³ (X̄ ± Se — 3,9 ± 0,1 см³; Ме = 3,9 см³).

У кроликов 2-й группы (n = 15), которым дополнительно выполняли декомпрессивную краниэктомию и коагуляцию корковых артерий, обширное ишемическое поражение полушария головного мозга с развитием массивного постишемического отёка было зарегистрировано в 100% случаев. Развитие ЗИИ в бассейне СМА было подтверждено возникшим неврологическим дефицитом; максимальная оценка тяжести неврологического дефицита по шкале NAS у выживших кроликов в динамике составила 7–8 баллов (X̄ ± Se — 7,5 ± 0,1 балла; Ме = 7 баллов), данными МСКТ головного мозга (рис. 16). Объём ишемического поражения у кроликов 2-й группы был больше по сравнению с данными 1-й группы и составил 4,2–5,7 см³ (X̄ ± Se — 4,9 ± 0,1 см³; Ме = 5 см³).

 

Рис. 16. МСКТ головного мозга кролика в послеоперационном периоде.

А: 1 — горизонтальный срез головного мозга. Отёк и выбухание ишемизированной мозговой ткани полушария головного мозга через трепанационное окно. В: 1 — череп кролика в режиме 3D, вид сформированного дефекта черепа после декомпрессивной краниэктомии.

 

Динамика тяжести неврологического дефицита по шкале NAS в послеоперационном периоде у кроликов 2-й группы представлена на рис. 17.

 

Рис. 17. Динамика тяжести неврологического дефицита по шкале NAS в послеоперационном периоде у кроликов 2-й группы.

 

Летальный исход развился у 2 (13,3%) кроликов 2-й группы с объёмом ишемического поражения полушария головного мозга 5,2 и 5,7 см³, регистрировался в течение недели после операции. По результатам вскрытия причиной летального исхода установлено развитие аксиального вклинения в большое затылочное отверстие (рис. 18).

 

Рис. 18. Отёк полушария головного мозга и развитие аксиального вклинения.

А: стрелки — отёк и выбухание полушария головного мозга. В: стрелка — вклинение миндалин мозжечка с компрессией ствола головного мозга.

 

После наступления летального исхода или эвтаназии извлекали головной мозг кролика с целью подтверждения ишемических изменений и определения адекватности расположения монофиламентов в СМА. Нами выявлено два варианта расположения монофиламентов (рис. 19). Первый вариант — оба монофиламента находятся в проксимальном сегменте СМА. При таком варианте один кончик монофиламента оказывается более дистально и обеспечивает окклюзию на всём протяжении М1 сегмента, второй монофиламент — более проксимально. Такой вариант является самым частым (93,3% случаев), зарегистрирован у 28 животных. При втором варианте один монофиламент находится в ПМА, другой — в СМА. Такой вариант исключён нами из исследования.

 

Рис. 19. Варианты введения монофиламента через ВСА.

А: 1 — оба монофиламента в СМА. В: 1 — монофиламент находится в ПМА; 2 — в СМА.

 

По результатам морфологического исследования, включая гистологический анализ и электронную микроскопию, были выявлены признаки необратимых изменений мозговой ткани в результате ишемического поражения (рис. 20).

 

Рис. 20. Гистологический анализ головного мозга после моделирования ЗИИ в бассейне СМА: зона инфаркта, окраска гематоксилином и эозином.

А — зона инфаркта (колликвационного некроза). В очаге повреждения — кариопикноз, плазмолизис, гидропические изменения клеток, перицеллюлярный и периваскулярный отёк вещества мозга, ×200. В — зона инфаркта (колликвационного некроза), отчётливо видны некробиотические изменения ядер: кариопикноз и кариолизис, гидропические изменения цитоплазмы клеток, периваскулярный и перицеллюлярный отёк, ×400.

 

Кроме того, наличие необратимых морфологических изменений мозговой ткани было подтверждено результатами электронной микроскопии головного мозга кролика (рис. 21).

 

Рис. 21. Необратимые изменения мозговой ткани, ультраструктурные признаки разрушения нейропиля головного мозга.

Разрушены отростки, мембраны и органеллы клетки. Ткань представляет собой выпавшее в межклеточное пространство содержимое клеток в виде фрагментов погибших органелл. ОК — отростки клеток, В — везикулы. Электронная микроскопия, ×15 000.

 

Обсуждение

ЗИИ в бассейне СМА является наиболее тяжёлой формой ишемического поражения головного мозга [18]. Развитие массивного отёка полушария головного мозга является результатом обширного ишемического поражения, что приводит к угнетению сознания и присоединению церебральных и экстрацеребральных осложнений. Поиск новых способов лечения и изучение механизмов патологических процессов становились доступными благодаря возможности создания моделей ИИ в эксперименте. Большинство экспериментальных моделей воспроизводится на крысах в связи с их доступностью, низкой стоимостью и строением церебральной сосудистой сети, близким человеческому [19, 20]. Однако многие авторы подтверждают, что создание модели ИИ, максимально приближенной к клинической практике на крысах, является трудной задачей. Кроме того, полученные результаты не могут быть c достаточной уверенностью транслированы на человека [14]. Мощное развитие коллатеральных сосудов у большинства разновидностей крыс позволяет обеспечивать полноценную защиту мозговой ткани при окклюзии одного сосуда головного мозга, что, в свою очередь, объясняет трудности достижения формирования ишемического поражения головного мозга с возникновением стойкого неврологического дефицита [21]. Кроме того, тип строения мозга крысы является лиссэнцефальным. В связи с этим многие авторы отдают предпочтение крупным экспериментальным животным, в частности кроликам [22–25], т. к. гирэнцефалический тип строения мозга и значительный объём белого вещества сближают их с человеком.

Создание большинства известных моделей ИИ в бассейне СМА достигается в результате её окклюзии введением монофиламента или тромба через ВСА, что определяет необходимость её правильной идентификации во время операции. Нами выявлено, что важными ориентирами идентификации ВСА являются её расположение каудальнее заднего брюшка двубрюшной мышцы и её ход (краниально и латерально). При этом для полной уверенности надо следить за ходом артерии до наружного сонного отверстия. Нами выделены два варианта ВСА в зависимости от места отхождения затылочной артерии. При первом, наиболее часто встречающемся варианте ВСА, затылочная артерия является ветвью НСА, она имеет каудальное и латеральное направление, пересекает ВСА, формируя с ней форму буквы Х. При втором варианте затылочная артерия является ветвью ВСА, имеет краниальное и латеральное направление.

Развитие ЗИИ в бассейне СМА, в результате окклюзии проксимального сегмента СМА [26, 27], диктует необходимость введения монофиламента на всём протяжении сегмента М1 с прекращением кровотока в лентикулостриарных артериях.

Известные модели ИИ в бассейне СМА достигаются введением монофиламента до начального отрезка СМА, не обеспечивая окклюзии М1 сегмента. Выполнение краниотомии и коагуляции начального сегмента СМА, фототромбоз ветвей СМА вызывают развитие лишь фокальной ишемии головного мозга [28]. Разработанная нами модель ЗИИ в бассейне СМА обеспечивает окклюзию М1 сегмента и прекращение кровотока по корковым артериям полушария головного мозга. Окклюзия проксимального сегмента СМА достигается введением 2 монофиламентов из пролена 6-0 диаметром 0,07 мм. Выбор такого диаметра монофиламента обеспечивает его прохождение на всём протяжении М1 сегмента и прекращение кровотока по лентикулостриарным артериям. Введение второго монофиламента обеспечивает окклюзию начального отрезка СМА, что является эквивалентностью ЗИИ в клинической практике.

Выполнение коагуляции корковых артерий полушария головного мозга обеспечивает прекращение колатерального кровоснабжения. Проведение декомпрессивной краниэктомии у кроликов 2-й группы обеспечивало доступ к корковым ветвям СМА с целью их коагуляции. Коагуляция корковых артерий достоверно приводит к увеличению объёма ишемии в среднем в 1,3 раза у кроликов 2-й группы (X̄ ± Se — 4,9 ± 0,1 см³; Ме = 5 см³; IQR = 0,2) по сравнению с данными 1-й группы (X̄ ± Se — 3,8 ± 0,1 см³; Ме = 3,8 см³; IQR = 0,2; по критерию Манна–Уитни: Z = –4,66; p < 0,001). Кроме того, летальность во 2-й группе (13,3%) по сравнению с 1-й (46,6%) была достоверно меньше (точный двухвыборочный критерий Фишера: p = 0,0135). Таким образом, снижение уровня летальности у кроликов 2-й группы связано с выполнением декомпрессивной краниэктомии.

С помощью коэффициента корреляции Спирмена у кроликов 1-й группы выявлена умеренная взаимосвязь между объёмом ишемии и максимальной оценкой тяжести неврологического дефицита по шкале NAS (r_S = 0,71; n = 15; p = 0,0032); у кроликов 2-й группы выявлена сильная взаимосвязь между объёмом ишемии и максимальной оценкой неврологического дефицита по шкале NAS (r_S = 0,88; n =15; p = 0,00001).

Максимальная оценка тяжести неврологического дефицита по шкале NAS у кроликов обеих групп достоверно различалась по критерию Манна–Уитни (p < 0,0001): у кроликов 1-й группы — 5–6 баллов (X̄ ± Se — 5,6 ± 0,2 балла; Ме = 6 баллов), 2-й группы — 7–8 баллов (X̄ ± Se — 7,5 ± 0,1 баллов; Ме = 7 баллов).

Адекватность моделирования ЗИИ в бассейне СМА подтверждена высокой степенью тяжести неврологического дефицита в динамике по шкале NAS (7–8 баллов) и данными нейровизуализации (МСКТ и МРТ) головного мозга, подтверждающими наличие ишемии с развитием массивного постишемического отёка полушария головного мозга. Кроме того, адекватность моделирования и развитие ишемии подтверждены данными гистологического анализа и электронной микроскопии.

Ограничение исследования. Объективным ограничением являются зависимость качества и объёма ишемии от корректности введения монофиламента в СМА, отсутствие у подопытных животных сопутствующей соматической патологии, которая может повлиять на течение и исход инсульта. Также ограничением является малый объём выборки. Кроме того, нельзя оценить влияние коагуляции корковых артерий на объём ишемии без выполнения краниэктомии.

Заключение

Нами выявлены два варианта ВСА в зависимости от места отхождения затылочной артерии. Первый вариант — наиболее частый (80%), при нём затылочная артерия является ветвью НСА. Второй вариант характеризуется наличием каротидно-затылочного ствола, который является общим для затылочной артерии и ВСА. Дополнительная коагуляция корковых артерий обеспечивает достижение более обширного объёма ишемического поражения полушария головного мозга по сравнению с изолированной окклюзией проксимального сегмента СМА введением двух монофиламентов, что позволяет создать модель ЗИИ, максимально приближенную к клинической практике.

About the authors

Salah M. Sehweil

Rostov State Medical University

Email: salahsehweil@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3942-7442

Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, Department of Nervous Diseases and Neurosurgery

Russian Federation, Rostov-on-Don

Albert A. Sufianov

Federal Centre of Neurosurgery

Email: salahsehweil@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7580-0385

Dr. Sci. (Med.), Professor, Corr. Member of the RAS, Chief Physician

Russian Federation, Tyumen

Victor N. Prokofiev

Southern Federal University

Author for correspondence.
Email: salahsehweil@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-6386-0814

Cand. Sci. (Biol.), Senior Researcher, Academy of Biology and Biomedicine

Russian Federation, Rostov-on-Don

Zoya A. Goncharova

Rostov State Medical University

Email: salahsehweil@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7093-9548

Dr. Sci. (Med.), Professor, Head, Department of Nervous Diseases and Neurosurgery

Russian Federation, Rostov-on-Don

Evgeniya Y. Kirichenko

Don State Technical University

Email: salahsehweil@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4703-1616

Dr. Sci. (Biol.), Head, Department of Bioengineering

Russian Federation, Rostov-on-Don

Alexander K. Logvinov

Southern Federal University

Email: salahsehweil@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8873-3625

Cand. Sci. (Biol.), Senior Researcher, Photochemistry Laboratory

Russian Federation, Rostov-on-Don

Victoria Y. Deribas

Rostov State Medical University

Email: salahsehweil@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4541-6707

Cand. Sci. (Med.), Head, Pathology Department

Russian Federation, Rostov-on-Don

References

Supplementary files