ÖSSZEFOGLALÓ KÖZLEMÉNY AGYI ISCHAEMIÁS ÁLLATMODELLEK – TERÁPIÁS STRATÉGIÁK IN VIVO TESZTELÉSE Erdô Franciska1, Konstantin-Alexander Hossmann2 1 IVAX Gyógyszerkutató Intézet Kft., Farmakológia Osztály, Budapest 2 Experimentelle Neurologie, Max-Planck-Institut für Neurologische Forschung, Köln
ANIMAL MODELS OF CEREBRAL ISCHEMIA – TESTING THERAPEUTIC STRATEGIES IN VIVO Erdô F, PhD; Hossmann KA, MD, DSc Ideggyogy Sz 2007;60(9–10):356–369. Az agyi ischaemiás betegségek, így a szívmegállás okozta globális agyi ischaemia vagy az arteria cerebri media elzáródását követô stroke (fokális agyi ischaemia) a vezetô halálokok közé tartoznak világszerte. Az ilyenkor bekövetkezô agyi morfológiai károsodásokat, az ezek következményeként jelentkezô funkcionális zavarokat, valamint a jelenségek hátterében álló molekuláris történéseket állatkísérletekkel próbáljuk modellezni. Ilyen kísérletes módszereket mutatunk be röviden ebben az összefoglaló közleményben. Ezek a modellek segítik a betegségek patológiájának jobb megismerését, továbbá lehetôséget adnak új molekulák, illetve terápiás stratégiák hatékonyságának tanulmányozására. Számos, az állatkísérletek során hatásosnak talált anyag a humán kipróbálás alkalmával nem váltotta be a hozzá fûzött reményeket. Az ellentmondásosnak tûnô eredmények lehetséges magyarázatairól és a megoldási lehetôségekrôl is olvashatunk a közleményben.
Acute cerebral ischemia is one of the leading causes of mortality and chronic disability worldwide. Animal models of focal (stroke-type) and global (cardiac arrest-type) ischemia have been established to investigate the morphological, functional and molecular consequences and to design therapeutic strategies for the improvement of ischemic injury. Despite highly beneficial effects in experimental studies, most human clinical trials were disappointing, suggesting inefficacies in the design and/or translation of animal experiments. In this review the pathophysiologically relevant particularities of ischemia models will be discussed to provide a rational basis for the proper selection of animal models for testing therapeutic strategies under experimental conditions.
Kulcsszavak: állatmodellek, globális agyi ischaemia, fokális agyi ischaemia, stroke
Keywords: animal models, global brain ischemia, focal brain ischemia, stroke
Levelezô szerzô (correspondent): Dr. Erdô Franciska, IVAX Gyógyszerkutató Intézet Kft., 1045 Budapest, Berlini u. 47–49. Telefon: (20) 354-1081, fax: (1) 399-3356. E-mail:
[email protected] Érkezett: 2007. február 6.
Elfogadva: 2007. június 14.
www.lam.hu
356 Erdô: Agyi ischaemiás állatmodellek
Az agyi ischaemiás károsodás alapja Az agyi metabolizmus más szervekhez viszonyítva kitüntetetten függ az oxigén és a glükóz jelenlététôl. Az agy naponta mintegy 75 l molekuláris oxigént és 120 g glükózt fogyaszt. Bár az agy tömege a teljes testtömegnek csak mintegy 2%-a, perfúziója a teljes test perfúziójának 20%-át és oxigénfogyasztása is a teljes fogyasztás 20%-át teszi ki. Az agyi perfúzió akárcsak rövid ideig tartó csökkenése irreverzíbilis strukturális károsodáshoz vezethet. A különbözô agyi régiók és sejttípusok eltérô „ischaemiaküszöbe” meghatározza, hogy az adott sejt túléli-e az ischaemiás inzultust vagy sem. A perfúzió csökkenése következtében elôször a proteinszintézis gátlódik (0,55 ml/g/perc), majd megkezdôdik az anaerob glikolízis (0,35 ml/g/perc). Ez után bekövetkezik a glutamátfelszabadulás, az adenozin-trifoszfát (ATP) metabolizálódik (0,20 ml/g/perc), s végül 0,15 ml/g/percnél létrejön az anoxiás depolarizáció. A különbözô agyterületeken eltérôek a hemodinamikai, metabolikus és ionos jelenségek. Az ischaemiás terület középpontjában (core) az agyi vérkeringés kevesebb mint 20%-a a normális (0,8 ml/g/perc) szintnek. Ezen a területen a permanens és anoxiás depolarizáció az ischaemia kezdete után percek alatt kifejlôdik. Ez után a sejtek gyorsan elpusztulnak lipolízis vagy proteolízis útján, illetve a citoszkeleton összeomlása révén, ami az energiaés ionhomeosztázis elvesztéséhez vezet. A központi „core-régió” és a normális, nem ischaemiás szövet közt található a penumbra, az ischaemiás határzóna, ami funkcionálisan sérült, de metabolikusan még aktív. Elméletileg a teljes penumbrarégió megmenthetô idôben alkalmazott terápiás beavatkozás segítségével. Azonban, ha a kezelésre nem vagy csak túl késôn kerül sor, a penumbrazóna egyesül az infarktusos területtel, és metabolikusan is inaktiválódik. Az ischaemiát követô öngerjesztô patofiziológiai kaszkád kifejlôdése perceket, órákat, napokat, sôt, heteket vehet igénybe. Az eseménysor feltételezhetôen a következô – jelentôsen leegyszerûsített – lépéseket tartalmazza: 1. excitotoxicitás, 2. infarktus körüli depolarizáció, 3. gyulladás és 4. apoptózis. A legjelentôsebb klasszikus mediátorok – így a tejsav, a kalcium, a glutamát, a nitrogén-monoxid, az arachidonsav és az oxigén-szabadgyökök – fontos terápiás célpontok. Az ischaemiás folyamatok állatmodelljeinek használatát elsôsorban a modellezni kívánt betegség patofiziológiája határozza meg. További követelmény a módszerrel szemben, hogy jól reprodukálható, szenzitív, kevéssé invazív, technikailag
egyszerû, etikailag elfogadható és költségtakarékos legyen. A következôkben áttekintjük a legfontosabb agyi ischaemiamodelleket a kezdetektôl, és megbeszélésre kerül ezek relevanciája is a különbözô cerebrovascularis betegségekkel összefüggésben.
Globális agyi ischaemiamodellek Az ember számára tíz perc globális agyi ischaemia halálos következményekkel jár. A globális agyi ischaemia leggyakoribb klinikai oka a szívmegállás, ami az agyi véráramlás teljes megszûnéséhez vezet. Ezt, az esetleges újraélesztés sikerességétôl függôen, többé-kevésbé eredményes recirkuláció követi. A globális agyi ischaemia származhat elzáródásból, fulladásból, súlyos sokkból vagy intracranialis hipertenzióból is, de ezekben az esetekben az áramláscsökkenés inkomplett és heterogén. Mivel a keringés hiánya nemcsak az agy mûködését, de az összes szervet befolyásolja, és ez a funkcionális deficit a tranziens agyi ischaemia utáni visszatérésre (recovery) különbözö módon hat, ezért leginkább olyan állatmodelleket fejlesztettek ki, amelyekben az agyi keringés blokkkolása független a szívtôl és egyéb perifériás szervektôl. Jelen közleményünkben is csak a szelektíven az agyi keringés gátlására kifejlesztett legfontosabb módszerek ismertetésére szorítkozunk (1. táblázat). KOMPLETT AGYI ISCHAEMIA
Komplett agyi ischaemiát egyebek mellett a következô módokon hoztak létre: a nyaki erek elkötésével vagy pneumatikus mandzsetta felfújásával3; az arteria anonyma és a bal arteria subclavia intrathoracalis okklúziójával (ez mind a carotis communis, mind a vertebralis arteriákban megállítja a véráramlást)8, illetve a cisterna magnába történô folyadékinfúzióval (magasabbra növeli az intracranialis nyomást a vérnyomásnál)12. Hogy elkerüljék, hogy az agyba a kollaterálisokon keresztül vér jusson, egyes szerzôk a nagyartériák mellékágait is lekötötték11, 54, vagy hipotenziót hoztak létre véreztetéssel, illetve ganglionblokkoló adagolásával7, 11. INKOMPLETT AGYI ISCHAEMIA
Az inkomplett globális agyi ischaemia klasszikus modelljét, a kétoldali carotis communis és a kétoldali arteria vertebralis extracranialis lekötését (4vessel occlusion – 4VO) Pulsinelli és Brierley49 írták le elôször patkányon 1979-ben. Sugar és
Ideggyogy Sz 2007;60(9–10):356–369.
357
1. táblázat. Globális agyi ischaemiamodellek (szelektív cerebrovascularis megközelítés) Komplett agyi ischaemia Nyaki stranguláció – pneumatikus mandzsettával
– és hipotenzió
macska nyúl kutya patkány macska majom
Hart és munkatársai1 Hirsch2 Kabat és Dennis3 Nemoto és Frinak4, Siemkowicz és Hansen5 Nemoto és munkatársai6 Nemoto és munkatársai7
macska kutya macska majom
Gildea és Cobb8 Pike és munkatársai9 Hossmann és Sato10 Hossmann és Zimmermann11
patkány macska nyúl kutya majom patkány kutya patkány macska majom
Siesjö és Zwetnow12 van Harreveld13 Marshall és munkatársai14 Neely és Youmans15 Heyreh és Edwards16 Ljunggren és munkatársai17 Hallenbeck és Bradley18, Kramer és Tuynman19 Kawakami és Hossmann20 Hekmatpanah21 Langfitt és munkatársai22
infantilis patkány felnôtt patkány macska kutya majom
Niu és munkatársai23 Krieglstein és munkatársai24 Hirsch és munkatársai25 Hinzen és munkatársai26 White és munkatársai27
egér hipertenziós patkány újszülött patkány gerbil éber gerbil birka majom patkány macska újszülött patkány patkány egér
Barone és munkatársai28, Sheng és munkatársai29 Fujishima és munkatársai30 Mitsufuji és munkatársai31 Kobayashi és munkatársai32 Chandler és munkatársai33 Terlecki34 Sengupta és munkatársai35 Smith és munkatársai36 Welsh és munkatársai37 Schwartz és munkatársai38 de la Torre39 Panahian és munkatársai40, Yonekura és munkatársai41 Kameyama és munkatársai42 Ginsberg és munkatársai43
Az arteria anonyma és subclavia okklúziója
– és hipotenzió Intracranialis hipertenzió – liquorinfúzióval
– és hipotenzió – és peritonealis dialízis – ballonnal Izolált fej
Inkomplett agyi ischaemia Az arteria carotisok okklúziója (2VO)
– és hipotenzió – és hypoxia – és az arteria subclaviák – és az arteria basilaris (3VO)
patkány macska – és a pterygopalatinalis, carotis externa és occipitalis arteriák (9VO) patkány – és a vena jugularis patkány Az arteria carotisok stenosisa egér – és az arteria subclaviáké patkány Az arteria carotis fisztulája patkány
358 Erdô: Agyi ischaemiás állatmodellek
Melgar és munkatársai44 Argano és Doni45 Shibata és munkatársai46 Boehme és munkatársai47 Hai és munkatársai48
1. táblázat. Folytatás A carotis és vertebralis arteriák okklúziója (4VO)
– és a pterygopalatinalis arteriáké (6VO) – és retrográd leszívás – és hipotenzió
patkány macska nyúl majom patkány kutya majom nyúl
Gerard51 hasonló módszert alkalmazott macskákon már 1938-ban, Yang52 nyulakon, Teraura53 majmokon, Fujishima55 kutyákon írta le ezt a módszert. Más munkacsoportok hipotenzióval57, illetve retrográd lecsapolással56 is kombinálták a technikát. Gerbileken súlyos oligaemia hozható létre a két arteria carotis communis lekötésével vagy klippel történô elzárásával (2-vessel occlusion – 2VO). Ennél az állatfajnál a vertebralis artériák elzárására nincs szükség, mert az agyalapi artériás gyûrû (circulus arteriosus Willisii) inkomplett és nincs összeköttetés az arteria basilaris és az arteria carotis interna között58–60. Késôbb ezt a módszert éber gerbileken is alkalmazták33, és ez az ismételt ischaemiás epizódok elôidézését is lehetôvé tette59. Birkákon szintén elegendô a bilateralis carotislekötés a globális agyi ischaemiához, mivel ennél az állatfajnál a vertebralis arteriák nem egyesülnek basilaris arteriává34. Globális agyi ischaemiás károsodás után a tipikus hisztológiai kép késôi neuronpusztulással és a gliasejtek megôrzésével (sôt, éppen astrogliosissal) írható le. A hypoxiára a hippocampus CA1 régiójában és a hilusban lévô piramissejtek, a dorsalis striatum és a reticularis thalamusmag, valamint a kisagyi piramis- és kosársejtek, illetve a neocortex III. rétegének sejtjei a legérzékenyebbek61. Ezeken a területeken késôi sejtpusztulás következik be (néhány nap, sôt, hét után alakul ki a teljes pusztulás), míg más agyterületeken korai necrosis jön létre. A késôi neuronpusztulás már rövid ischaemiás periódust követôen is kialakul valamennyi globális agyi ischaemiamodellben. Kvantitatívan a leggyakrabban a hippocampusban mérik a károsodást. A korai necroticus elváltozás nagymértékben függ az ischaemia idôtartamától, az azt követô reperfúziótól és a hômérséklettôl62. Permanens globális agyi ischaemiában a sejtpusztulás mellett az agyoedema megjelenése is jellemzô. Vizsgálati anyagok tesztelésére leginkább a Pulsinelli-féle négyér-lekötéses modellt használják patkányon vagy a technikailag még egyszerûbben
Pulsinelly és Brierley49, Toda és munkatársai50 Sugar és Gerard51 Yang és munkatársai52 Teraura és munkatársai53 Gumerlock és munkatársai54 Fujishima55 Wolin és munkatársai56 Kolata57
kivitelezhetô kétér-lekötést gerbilen. A morfológiai elváltozás mellett (hippocampalis neuronpusztulás) jól értékelhetô az excitáns aminosavak felszabadulásából származó, az ischaemia után még több mint tíz napig értékelhetôen jelen lévô hipermotilitás63. A hippocampus CA1 régiójának sejtpusztulása a memóriafunkciók károsodását is eredményezi, amit Morris water-maze teszttel (elôzetes tréning után a vízfelszín alá rejtett útvesztô megtalálásának latenciaidejét méri) vagy más labirintusteszttel64, 65, illetve passzív elkerülési teszttel66 (az áramütéssel társított sötét dobozba történô belépés latenciaidejét méri) szoktak értékelni.
Fokális agyi ischaemiamodellek A fokális agyi ischaemia klinikai prototípusa a stroke, ami leggyakrabban az arteria cerebri media (middle cerebral artery – MCA) thromboticus elzáródásaként jelentkezik. Tranziens formája idegsebészeti beavatkozások során az ér lecsíptetésekor, illetve súlyos vasospasmus esetén fordul elô. Szintén tranziens formában jelentkezik a kórkép az agyi thrombosis trombolitikummal történô kezelését követôen. Fokális agyi ischaemia esetében a véráramlás csökkenése a kialakuló infarktus központjában a legsúlyosabb. Ez alapvetô különbség az inkomplett globális agyi ischaemiás károsodással szemben, ahol az ischaemia a széli zónában a legkifejezettebb. Az infarktusterület nagysága stroke-ban nagymértékben függ a kollaterális vérellátástól. A három fô ér – az arteria cerebri media, az arteria cerebri anterior és az arteria cerebri posterior – egymással a Heubner-féle anastomosisokon keresztül kapcsolódik. Az ezen a rendszeren keresztüli vérellátás függ a hálózat anatómiai konfigurációjától67, 68, az erek tónusától, a vér viszkozitásától és a vérnyomástól69. Kedvezôtlen esetben az infarktus az elzáródott ér teljes ellátási területén kifejlôdik (ma-
Ideggyogy Sz 2007;60(9–10):356–369.
359
2. táblázat. Fokális agyi ischaemiamodellek Az arteria carotis communis okklúziója
– ismételt okklúzió – az ellenoldali carotis és mindkét oldali vertebralis arteria elôzetes ligatiója után – és az ellenoldali anastomosisok az arteria carotis és a vena jugularis között – és intracranialis hipertenzió – és anoxia – és hypoxia – és szén-monoxid-mérgezés Az arteria cerebri anterior okklúziója Az arteria cerebri media (MCA) okklúziója – transorbitalis ligatio
– és az arteria carotis interna okklúziója
– és az arteria cerebri anterior okklúziója – postorbitalis megközelítés – transcranialis megközelítés
– és mindkét arteria carotis – és az olfactorialis ág – és az arteria communicans posterior – intraluminaris okklúzió – szilikongumival
– cianoakrilát monomerekkel – ezüst/arany golyókkal – visszahúzható embolussal
– visszahúzható filamenttel
– rögembolia – autológ vérröggel
– fotothrombosissal – trombininfúzióval
360 Erdô: Agyi ischaemiás állatmodellek
gerbil hipertenzív patkány birka gerbil
Levine és Payan60 Choki és munkatársai70 Terlecki34 Kuroiwa és munkatársai71
patkány
Dougherty és munkatársai72
patkány patkány patkány újszülött patkány patkány
Bannister és munkatársai73 Busto és munkatársai74 Levine75 Vannucci és munkatársai76 MacMillan77
pávián
Liu és munkatársai78
macska kutya majom patkány macska kutya nyúl majom macska patkány patkány hipertenzív patkány macska kutya majom patkány patkány gerbil
O’Brien és munkatársai79 Fisk és munkatársai80 Hudgins és munkatársai81 Brint és munkatársai82 Bose és munkatársai83 Diaz és munkatársai84 Steinberg és munkatársai85 Huang és munkatársai86 van der Sprenkel és munkatársai87 Robinson88 Tamura és munkatársai89 Coyle és munkatársai90 Sundt és munkatársai91 Anthony és munkatársai92 Meyer és munkatársai93 Chen és munkatársai94 Shiino és munkatársai95 Yoshimine és munkatársai96
patkány nyúl kutya majom majom nyúl patkány nyúl majom patkány egér mutáns egér
Turner97 Zhang és munkatársai98 Molinari99 Molinari és munkatársai100 Brassel és munkatársai101 Hegedûs és munkatársai102 Csiba és munkatársai103 Molnár és munkatársai104 Bremer és munkatársai105 Koizumi és munkatársai106 Connolly és munkatársai107 Fuji és munkatársai108
egér patkány kutya patkány hipertenzív patkány patkány
Kilic és munkatársai109 Kudo és munkatársai110 Hill és munkatársai111 Matsuno és munkatársai112 Yao és munkatársai113 Zhang és munkatársai114
2. táblázat. Folytatás – vasospasticus okklúzióval – endotelin-1-gyel
patkány macska
Sharkey és munkatársai115 Macrae116
gerbil kutya
Hata és munkatársai117 Guo és munkatársai118
gerbil macska kutya
Yamada és munkatársai119 Nakahara és munkatársai120 Fujishima és munkatársai121
kutya majom
Suzuki és munkatársai122 West és munkatársai123
majom
Vajda és munkatársai124
kecske
Miletich és munkatársai125
kutya patkány
Penry és munkatársai126 Agnati és munkatársai127
patkány patkány
Watson és munkatársai128 Wester és munkatársai129
A vertebralis arteriák okklúziója – és az arteria spinalis Az arteria basilaris okklúziója – klippel – szilikongumival – vasreszelék mágneses lokalizációjával A circulus arteriosus Willisii okklúziója
Az arteria choroidalis posterior okklúziója Az arteria maxillaris interna okklúziója Az arteria pialisok okklúziója – embolizáció acélgolyókkal – helyi endotelin-1-gyel Fotothromboticus okklúzió – fokális fotothrombosis – gyûrû fotothrombosis
ximális infarktus), azonban az infarktus nagyon kicsi is lehet, ha a kollaterális vérellátás optimális (minimális infarktus). A legfontosabb fokális ischaemiamodelleket a 2. táblázatban foglaltuk össze. INTRACRANIALIS OKKLÚZIÓ
A stroke klinikailag legrelevánsabb állatmodellje az MCA okklúziója. Ez az ér transcranialisan, transorbitalisan vagy intraluminarisan közelíthetô meg, és elcsíptethetô vagy elzárható ligatúra segítségével, operálómikroszkóp alatt. A transorbitalis megközelítés a szemgolyó eltávolítását feltételezi, azonban ez a mûtét magára az agyszövetre nézve atraumatikus. Ezt a fajta sebészi beavatkozást nagyobb testû emlôsökre, így macskákra79, majmokra81 és kutyákra80 írták le. Jelenleg a módszer alkalmazása macskákra és majmokra korlátozódik, ahol az arteria carotis interna kanyarulatossága miatt az intraluminaris okklúzió nehezen kivitelezhetô. Az okklúder implantációja után a módszer akár éber állaton is alkalmazható130, 131. A transcranialis megközelítés során a koponya temporoparietalis részén vágott ablakon keresztül tárják fel az MCA-t, és az ér ezen distalis szakaszát klippel, ligatúrával vagy permanens módon, elektrokoagulációval zárják el. A módszert patkányokon
Tamura89 írta le 1981-ben, majd késôbb (1986-ban) ezt az eljárást a kétoldali arteria carotis communis lekötésével kombinálták94. Farmakológiai vizsgálatokra gyakran alkalmazzák az MCA permanens koagulációs modelljét132, 133. Az MCA-okklúzió erôs vasoconstrictor anyag – mint amilyen az endotelin-1 – lokális adagolásával is létrehozható115, 116. Az elmúlt években az MCA-okklúziós módszerek közül a különbözô eszközökkel történô intraluminaris érelzárás került elôtérbe. Az elsô kísérletekben makroembolusokat használtak, amelyek szilikongyantából97, 98 vagy fémgolyócskákból102 készültek. Késôbb finom filamenteket fejlesztettek ki, amelyeknek a hegyét lánggal legömbölyítették vagy szilikonnal vonták be. A szál hegyének méretét a kísérleti állat testtömegéhez, illetve az ebbôl következô érátmérôhöz igazították134. Ezeket az eszközöket fôként patkányokon103, 106 és egereken107, 135 alkalmazták. A technikának számos elônye van a korábbiakkal szemben. Nincs szükség craniectomiára, mert a filamentet az arteria carotis externán és internán keresztül vezetik föl, és visszahúzásával könnyen létrehozható recirkuláció. A modell egereken is használható, ami lehetôvé teszi a betegség hátterében álló komplex molekuláris történések transzgenikus egérmodellen történô vizsgálatát. Hátránya viszont, hogy nehéz a precíz behelyezés,
Ideggyogy Sz 2007;60(9–10):356–369.
361
ezért lézer-Doppler-áramlásmérôvel szokták kontrollálni az érelzáródás pillanatát; könnyen elôfordul érperforáció a felvezetés során; nagyméretû infarktus alakul ki, mivel a szál nemcsak az MCA, hanem az arteria cerebri anterior eredését is elzárja. Számos szerzô ezért az elzárást csak rövid idôre korlátozza, azonban ez a fajta tranziens modell patofiziológiájában eltér a klinikai stroke-tól. Korai fázisban adagolt vizsgálati anyagok tesztelésére a módszer permanens formája ajánlott, mivel a stroke kezdeti szakaszában a véráramlás csak kismértékben változik61. Az infarktusméretet ebben az esetben is jelentôsen befolyásolja a kollaterális keringés, ezért számos módszert alkalmaztak a kollaterális vérellátás csökkentésére, és így az infarktus standardizálására. Ezek a próbálkozások a maximális infraktusméret elérését eredményezték, ami nehezítette a vizsgálati anyagok hatásának kimutathatóságát. A „maximális infarktus” modellek csak olyan anyagok tesztelésére használhatók, amelyeknek a hatása nem a véráramlás javítására, hanem az áramlástól független másodlagos károsodások csökkentésére irányul (neuroprotekció). A klinikailag legrelevánsabb stroke-modell az MCA-rögembolia110, 111, 136, ami nemcsak a thrombosisos stroke-ok nagy incidenciája miatt, hanem az egyre gyakrabban alkalmazott thrombolyticus terápia miatt is jelentõs. Ennél a módszernél nagy körültekintést igényel a vérrögök elôállítása és az állatfaj kiválasztása. El kell kerülni a vérrög öszszetételébôl137, 138 és a különbözô fajok koagulációs rendszereinek eltérésébôl származó különbségeket. A thrombosist általában autológ vérbôl készített vérrögökkel hozzák létre110, 137, 138, vagy fotoszenzitív festék (bengáli vörös) intravénás injekciója után az MCA megfelelô területére irányított fénysugárral indukálják (fotothrombosis)112, 113. EXTRACRANIALIS OKKLÚZIÓ
Az intracranialis MCA-okklúziós módszerek nehézségei miatt számos próbálkozás történt fokális agyi ischaemia létrehozására az arteria carotis communis extracranialis okklúziójával. Azonban a legtöbb állatfajon ez a fajta érelzárás nem hozott létre agyi ischaemiát további sebészi beavatkozás nélkül, mivel a circulus arteriosus Willisii az el nem zárt nyaki erek irányából elegendô kollaterális vérellátást biztosított. Ez alól kivételt képez néhány állatfaj: a mongol gerbil, amelynél a circulus inkomlett60; a juh, amelyben a vertebralis arteriák nem egyesülnek basilaris arteriává34 és a „strokeprone” spontán hipertenzív patkány, amelynek a kollaterális rendszere fejletlen70. Ezeken az állatfa-
362 Erdô: Agyi ischaemiás állatmodellek
jokon tehát egyoldali carotis communis okklúzióval is létre lehet hozni fokális agyi ischaemiát. Az infarktus kialakulásának incidenciája gerbileken nagymértékben növelhetô az ellenoldali arteria carotis externa koagulációjával, azaz a kollaterális keringés blokkolásával139. Patkányokon a carotisokklúziót intracranialis hipertenzióval kombinálták74; majmokon és kutyákon a circulus Willisii megszakítását az anterior és posterior arteria communicans lecsíptetésével hozták létre140. Kecskében a vér a rete mirabilisen keresztül jut az agyba, amit az arteria carotis és az arteria maxillaris interna lát el vérrel. Az arteria maxillaris interna ligatiója és az extracerebellaris ágak thrombosisa után a vérellátás a carotisra korlátozódik. Ennek lekötése ischaemiát okoz az ipsilateralis oldalon125. A másik, gyakran alkalmazott módszer az extracranialis okklúziók okozta infarktus létrehozására az érlekötés kombinációja hypoxiával vagy szénmonoxid-mérgezéssel. Levine75 a permanens féloldali carotisokklúziót 100%-os nitrogén belélegeztetésével kombinálta. A módszer nem terjedt el széles körben a gyenge reprodukálhatósága és a nagyfokú kardiotoxicitása miatt, így egyedül újszülött patkányokon használják egyszerûsége és a hosszú távú értékelés lehetôsége miatt141. A két arteria vertebralis és az egyik arteria carotis communis permanens okklúziója (3 vessel occlusion – 3VO) nem eredményez fokális agyi ischaemiát patkányokon, azonban a permanens elzárás következtében egy hét alatt a krónikus agyi hipoperfúzió és a megnövekedett intraarterialis nyomásgradiens az erek újrastruktúrálódásához és vascularis „remodellinghez” vezet142, 143. Az artériáknak ezt az átalakulását arteriogenesisnek nevezik, ami hemodinamikus stroke-ban (vérnyomáscsökkentéssel elôidézett fokális agyi ischaemia) az agyi infarktus területének csökkenését eredményezte143. Ez a terápiás stratégia a stroke endogén úton történô kezelésének az egyik legkorszerûbb megközelítése. A fokális agyi ischaemia okozta motoros deficitet különbözô funkcionális tesztekkel lehet értékelni. Számos lehetôség közül itt csak néhányat említünk. Stroke után néhány napig kifejezett az ellenirányú forgó mozgás patkányokon144. A mellsô végtag flexióját és a szemen megjelenô ptosist, illetve súlyosabb esetben Horner-triászt neurológiai pontozással szokták értékelni145. A motoros koordinációt és egyensúlyozást egyebek mellett például forgórúd-teszttel (rota rod)146 és „beam walking” teszttel147 vizsgálják. A mellsô végtagok áramütés utáni elrántásának reakcióidejét, illetve a két végtag la-
tenciaideje közti különbséget szintén lehet mérni stroke-os állatokon144. Újabban a „lépcsôháztesztet” (staircase) szintén sikerrel alkalmazták patkányokon a stroke okozta funkciózavar értékelésére148. MIKROKERINGÉS-OKKLÚZIÓ
Watson és munkatársai128 konstans méretû infarktus elôállításának céljából fokális kérgiinfarktusmodellt vezettek be. A fotoszenzitív festék (bengáli vörös) intravénás injekcióját követôen a koponyacsonton át lézerfénnyel világították meg az agykérget. Az eredmény masszív mikrokeringési koaguláció a megvilágított szövetfelületen. E módszer módosítása a gyûrûlaesiós módszer, ahol a fényforrásból gyûrû alakban érkezik a fény az agykéregre. Ebben az esetben a kör centrumában található agyszövet az ischaemiás „penumbra” régiójának megfelelô módon viselkedik129.
Mikroemboliás modellek Bár nem tartozik a legjelentôsebb cerebrovascularis kórképek közé, mégis számos modellt fejlesztettek ki a mikroembolia tanulmányozására. A legelterjedtebb módszer a kalibrált mikrogömbök arteria carotis communisba történô injekciója149 által kiváltott mikroembolia. Elônye, hogy a golyócskák mérete és száma standardizálható. További mikroembolia-modellek: levegôbuborékok carotisba történô injekciója150, illetve adenozin-difoszfát151, arachidonsav152 vagy forbol-mirisztát-acetát153 infúziója, ami thrombocytaaggregációt eredményez. A mikroembolia jellegzetessége, hogy bekövetkezése után a vér-agy gát azonnal károsodik, és az elzárt mikroerek környezetében multifokális reaktív hyperaemia jön létre, ami agyoedemához vezet. A mikrokeringés eloszlása inhomogénné válik, azaz az elzárt erekben nagyon lassú, míg a nem emboliás mikroerekben nagyon gyors lesz a véráramlás. Ezért az átlagos keringés az egész agyra vonatkoztatva normális értékek között marad.
Genetikailag módosított állatok a stroke-kutatásban Mint azt az intraluminaris MCA-okklúziós modelleknél említettük, egereken is kifejlesztették a filamentokklúziós, valamint a vérrögembolia-modellt, és ezáltal lehetôvé vált a stroke molekuláris mechanizmusának mélyreható vizsgálata transzgén állatokon. A leggyakrabban SV129 és C57Bl6 egértör-
zseket használnak transzgén állatok elôállítására. Azonban ez a két törzs agyi vascularis hálózatában eltér. A C57Bl6 törzsben a latex-angiográfia kimutatta, hogy az MCA és az arteria cerebri anterior ágrendszere által lefedett agyterület mérete nagyobb, mint ugyanez a terület az SV129 törzsben67, 154. Tehát a génmanipuláció elvégzése, illetve a strokevolumen értékelése elôtt figyelembe kell venni az egyes egértörzsek anatómiai sajátosságait is. Mivel a véráramlás-változások klinikai strokeban sokfélék (enyhébb és súlyosabb áramláscsökkenés, valamint különbözô idôpontokban kialakuló, különbözô mértékû recirkuláció), nem lehet minden betegre vonatkozó precíz áramlási profilt megadni. Klinikai szempontból csak az olyan molekuláris célpontok érdekesek, amelyek az ischaemiás sejtpusztulást modelltôl függetlenül, minden esetben jellemzik. A különbözô MCA-okklúziós modelleken a leggyakrabban az infarktusméret meghatározásával értékelik az egyes genetikai módosítások fokális agyi ischaemiára gyakorolt hatását. Számos molekuláris célpontot vizsgáltak már a stroke-kal összefüggésben egereken, így egyebek mellett szabad gyökös károsodással, apoptózissal és neurotoxicitással öszszefüggô, valamint gyulladásos, jelátvitellel és sejtes stresszválasszal kapcsolatos génmanipulációkat végeztek155.
Új terápiás stratégia stroke-ban: ôssejt-implantáció Számos formában vizsgálták állatkísérletekben a különbözô ôssejttípusok alkalmazhatóságát a fokális agyi ischaemia kezelésére. Ôssejteket implantáltak a stroke-os agyféltekébe ipsilateralisan az infarktus területére156, 157, illetve a széli zónába158 vagy contralateralisan159, 160, illetve bilateralisan. Más szerzôk sejteket infundáltak intravénásan161. A transzplantált sejteket a leggyakrabban zöld fluoreszcens proteinnel159 vagy mágneses nanopartikulumokkal162 jelezték, azért, hogy a befogadó gazda szervezetében a helyüket és differenciálódásuk irányát immunhisztokémiai módszerekkel, illetve képalkotó eljárásokkal követni lehessen. Számos szerzô funkcionális vizsgálatokkal is tesztelte a beültetett ôssejtek integrálódását az idegrendszeri neuronhálózatba156, 158, 160. Vizsgálatok folytak különbözô állatfajokon (patkányon és egéren) az allogén (azonos speciesbôl származó sejtek) és a xenotranszplantáció (eltérô speciesbôl származó sejtek) eredményességének összehasonlítására159.
Ideggyogy Sz 2007;60(9–10):356–369.
363
A preklinikai és klinikai vizsgálatok eltérô eredményeinek háttere – Miben rejlik a megoldás? Az elmúlt évtizedben számos közleményt publikáltak, amelyekben arról számoltak be, hogy a preklinikai vizsgálatokban hatékonynak talált vegyületek a humán kipróbálás során hatástalannak bizonyultak. Arról, hogy mi állhat ennek hátterében, illetve, hogy miként kell az állatkísérleteket a nagyobb siker érdekében megtervezni, egyebek mellett 1999-ben163 és 2004-ben164 jelent meg összefoglaló közlemény. A legfôbb problémákat és azok megoldására vonatkozó elôírásokat a következôkben sorolták fel: 1. A gyógyszerjelöltek dózisának kiválasztása a humán vizsgálatokhoz nem megfelelôen történik. Szükséges az állatkísérletekben meghatározni a minimális hatékony és a maximális tolerálható dózist. Bizonyítani kell, hogy a neuroprotektív koncentráció elérhetô ember esetében. 2. Az állatkísérletekben vizsgálni kell a terápiás ablakot. Bizonyítani kell, hogy a vegyület hatékony akkor is, ha a stroke bekövetkezése után késleltetve adagolják. 3. Problémát okozhat, ha a vizsgálati anyag hatékonyságát csak egy állatfajon bizonyították. Az állatkísérletes vizsgálatokat patkányon célszerû kezdeni, majd a kapott eredményt második állatfajon meg kell erôsíteni. Célszerû további kísérleteket is végezni gyrencephalicus állatfajon (macska, majom), mivel e fajok agyának struktúrája (szürke- és fehérállomány aránya, tekervényesség) már sokkal nagyobb hasonlóságot mutat az emberéhez, mint a rágcsálóké. 4. A klinikumban szükség van mind permanens, mind pedig tranziens stroke-ok kezelésére, ezért a preklinikai tesztelés során bizonyítani kell a gyógyszerjelölt neuroprotektív hatását mindkét típusú stroke-modellen. 5. Szintén a stroke-ok klinikai sokfélesége miatt, az új molekulákkal szemben követelmény, hogy
364 Erdô: Agyi ischaemiás állatmodellek
többfajta fokális agyi ischaemiamodellben (például intraluminaris filamentokklúzió és rögembolia) legyenek hatékonyak. 6. További elvárás, hogy a molekulák hatását – a szubjektív értékelés elkerülése céljából – több, egymástól független laboratóriumban is igazolják. 7. Mivel a klinikai kipróbálás során a képalkotó eljárások mellett a betegek neurológiai statusát is értékelik, szükséges ezzel analóg értékelést végezni az állatkísérletekben is. Tehát a leggyakrabban használt infarktusméret-meghatározást ki kell egészíteni funkcionális és neurológiai vizsgálatokkal. 8. A klinikumban a stroke-ellenes neuroprotektív gyógyszerek hatását többnyire minimum három hónapos kezelést követôen értékelik. Az állatkísérletekben legtöbbször csak akut (néhány napos) kezelést végeznek, ami félrevezetô eredményeket produkálhat. Éppen ezért a klinikai kipróbálás elôtt szükséges a kezelés hatékonyságának igazolása krónikus körülmények között is. Ha a vizsgálati anyag jótékony hatását e követelményeknek megfelelôen sikerül igazolni állatokon, akkor jó esély van arra, hogy stroke-os betegek esetében is pozitív eredmények születnek. Megnehezíti a preklinikai és klinikai vizsgálatok harmonizálását, hogy állatkísérletekben mindig homogén csoportokkal dolgozunk (azonos nemû, életkorú, tömegû, egyébként egészséges egyedek), míg a humán populáció meglehetôsen heterogén (férfiak-nôk, különbözô életkorú és testtömegû betegek rendkívül sokrétû háttérrel). Természetesen nem csökkent az in vivo vizsgálatok jelentôsége az agyi ischaemiás betegségek tanulmányozásában, illetve a lehetséges terápiás beavatkozások tesztelésében a molekuláris vizsgálatok gyors ütemû fejlôdése ellenére sem. Szükség van azonban arra, hogy a klinikai vizsgálatok elôtt a fenti követelményeknek szigorúan eleget tegyenek és a hatást olyan kísérletes modelleken igazolják, amelyek a megcélzott klinikai kórkép szempontjából valóban relevánsak.
IRODALOM 1. Hart MN, Sokoll MD, Davies LR, Henriquez E. Vascular spasm in cat cerebral cortex following ischemia. Stroke 1978;9:52-7. 2. Hirsch H. Über die Überlebenszeit von Aktionspotentialen der area striata nach elektrischer Reizung des tractus opticus bei kompletter Ischämie und die Bedeutung eines Restkreislaufs. Pflugers Arch 1958;268:32. 3. Kabat H, Dennis C. Decerebration in the dog by complete temporary anaemia of the brain. Proc Soc Exp Biol Med 1938;38:864-5. 4. Nemoto EM, Frinak S. Brain tissue pH after global brain ischemia and barbiturate loading in rats. Stroke 1981; 12:77-82. 5. Siemkowicz E, Hansen AJ. Clinical restitution following cerebral ischemia in hypo-, normo- and hyperglycemic rats. Acta Neurol Scand 1970;58:1-8. 6. Nemoto EM, Hossmann KA, Cooper HK. Post-ischemic hypermetabolism in cat brain. Stroke 1981;12:666-76. 7. Nemoto EM, Bleyaert AL, Stezoski SW, Moossy J, Rao GR, Safar P. Global brain ischemia: a reproducible monkey model. Stroke 1977;8:558-64. 8. Gildea EF, Cobb S. The effects of anemia on the cerebral cortex of the cat. Arch Neurol Psychiatr 1930;23:876-903. 9. Pike FH, Guthrie CC, Stewart GN. Studies in Resuscitation: IV. The return of function in the central nervous system after temporary cerebral anaemia. J Exp Med 1908;10:490-520. 10. Hossmann KA, Sato K. The effect of ischemia on sensorimotor cortex of cat. Electrophysiological, biochemical, and electronmicroscopical observations. Z für Neurologie 1970;198:33-45. 11. Hossmann KA, Zimmermann V. Resuscitation of the monkey brain after 1 h complete ischemia. I. Physiological and morphological observations. Brain Res 1974;81:59-74. 12. Siesjö BK, Zwetnow NN. Effects of increased cerebrospinal fluid pressure upon adenine nucleotides and upon lactate and pyruvate in rat brain tissue. Acta Neurol Scand 1970; 46:187-202. 13. van Harreveld A. The electroencephalogram after prolonged brain asphyxiation. J Neurophysiol 1947;10:36170. 14. Marshall LF, Durity F, Lounsbury R, Graham DI, Welsh F, Langfitt TW. Experimental cerebral oligemia and ischemia produced by intracranial hypertension. Part 1: Pathophysiology. Electroencephalography, cerebral blood flow, blood-brain barrier, and neurological function. J Neurosurg 1975;43:308-17. 15. Neely WA, Youmans JR. Anoxia of canine brain without damage. JAMA 1963;183:1085-7. 16. Heyreh SS, Edwards J. Vascular responses to acute intracranial hypertension. J Neurol Neurosurg Psychiatr 1970; 34:587-601. 17. Ljunggren B, Schutz H, Siesjö BK. Changes in the energy state and acid-base parameters of the rat brain during complete compression ischemia. Brain Res 1974;73:27789. 18. Hallenbeck JM, Bradley ME. Experimental model for systematic study of impaired microvascular reperfusion. Stroke 1977;8:238-43. 19. Kramer W, Tuynman JA. Acute intracranial hypertension. An experimental investigation. Brain Res 1967;6:686-705. 20. Kawakami S, Hossmann KA. Electrophysiological recovery after compression ischemia of the rat brain. J Neurol 1977;217:31-42. 21. Hekmatpanah J. Cerebral circulation and reperfusion in
22. 23.
24. 25.
26.
27. 28.
29. 30.
31. 32.
33. 34. 35.
36.
37. 38. 39. 40.
experimental increased intracranial pressure. J Neurosurg 1970;32:21-9. Langfitt TW, Weinstein JD, Kassel NF. Cerebral vasomotor paralysis produced by intracranial hypertension. Neurology 1965;15:622-41. Niu A, Shimazaki K, Sugawara Y, Mizui T, Kawai N. Heterotopic graft of infant rat brain as an ischemic model for prolonged whole-brain ischemia. Neurosci Lett 2002; 325:37-41. Krieglstein G, Krieglstein J, Urban W. Long survival time of an isolated perfused rat brain. J Neurochem 1967;19: 885-6. Hirsch H, Koch D, Krenkel W, Schneider M. Die Erholungslatenz des Warmblütergehirns bei Ischämie und die Bedeutung eines Restkreislaufs. Pflugers Arch 1955;261: 392-401. Hinzen DH, Müller U, Sobotka P, Gebert E, Lang R, Hirsch H. Metabolism and function of dog’s brain recovering from longtime ischemia. Am J Physiol 1972;223: 1158-64. White RJ, Albin MS, Verdura J, Locke GE. The isolated monkey brain: operative preparation and design of support systems. J Neurosurg 1967;27:216-25. Barone FC, Knudsen DJ, Nelson AH, Feuerstein GZ, Willette RN. Mouse strain differences in susceptibility to cerebral ischemia are related to cerebral vascular anatomy. J Cereb Blood Flow Metab 1993;13:683-92. Sheng HX, Laskowitz DT, Pearlstein RD, Warner DS. Characterization of a recovery global cerebral ischemia model in the mouse. J Neurosci Meth 1999;88:103-9. Fujishima M, Ishitsuka T, Nakatomi Y, Tamaki K, Omae T. Changes in local cerebral blood flow following bilateral carotid occlusion in spontaneouly hypertensive and normotensive rats. Stroke 1981;12:874-6. Mitsufuji N, Yoshioka H, Okano S, Nishiki T, Sawada T. A new model of transient cerebral ischemia in neonatal rats. J Cereb Blood Flow Metab 1996;16:237-43. Kobayashi M, Lust WD, Passonneau JV. Concentration of energy metabolites and cyclic nucleotides during and after bilateral ischemia in the gerbil cerebral cortex. 1977;29: 53-9. Chandler MJ, DeLeo J, Carney JM. An unanesthetizedgerbil model of cerebral ischemia-induced behavioral changes. J Pharmacol Methods 1985,14:137-46. Terlecki S. Experimental cerebral ischemia in sheep. Neuropathology and clinical effects. Acta Neuropathol 1967;7:185-200. Sengupta D, Harper M, Jennett B. Effect of carotid ligation on cerebral blood flow in baboons. 1. Response to altered arterial PCO2. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1973;36: 736-41. Smith ML, Bendek G, Dahlgren N, Rosén I, Wieloch T, Siesjö BK. Models for studying long-term recovery following forebrain ischemia in the rat. 2. A 2-vessel occlusion model. Acta Neurol Scand 1984;69:385-401. Welsh FA, O’Connor MJ, Marcy VR. Effect of oligemia on regional metabolite levels in cat brain. J Neurochem 1977;31:311-9. Schwartz PH, Massarweh WF, Vinters HV, Wasterlain CG. A rat model of severe neonatal hypoxic-ischemic brain injury. Stroke 1992;23:539-46. de la Torre JC, Fortin T. Partial or global ischemia: the SCOT model. Brain Res Bull 1991;26:365-72. Panahian N, Yoshida T, Huang PL, et al. Attenuated hippocampal damage after global cerebral ischemia in mice
Ideggyogy Sz 2007;60(9–10):356–369.
365
41. 42. 43. 44. 45. 46.
47. 48. 49. 50.
51. 52. 53.
54. 55. 56. 57. 58.
59.
60. 61. 62.
mutant in neuronal nitric oxide synthase. Neurosci 1996; 72:343-54. Yonekura I, Kawahara N, Nakatomi H, Furuya K, Kirino T. A model of global cerebral ischemia in C57BL/6 mice. J Cereb Blood Flow Metab 2004;24:151-8. Kameyama M, Suzuki J, Shirane R, Ogawa A. A new model of bilateral hemispheric ischemia in the rat. Three vessel occlusion model. Stroke 1985;16:489-93. Ginsberg MD, Budd MW, Welsh FE. Diffuse cerebral ischemia in the cat: I. Local blood flow during severe ischemia and recirculation. Ann Neurol 1978;3:482-92. Melgar MA, Park H, Rafols JA, Diaz FG. A model of global forebrain ischemia/reperfusion in the awake rat. Neurol Res 2002;24:97-106. Argano R, Doni MG. The exclusion of the cerebral circulation: effect of the “in vivo” platelet aggregation. Thrombosis Res 1976;9:319-27. Shibata M, Ohtani R, Ihara M, Tomimoto H. White matter lesions and glial activation in a novel mouse model of chronic cerebral hypoperfusion. Stroke 2004;35:2598603. Boehme RJ, Conger KA, Anderson ML. Computer-regulated constant pressure ischemia in the rat: the animal model. J Cereb Blood Flow Metab 1988;8:236-43. Hai J, Ding MX, Guo ZL, Wang BY. A new rat model of chronic cerebral hypoperfusion associated with arteriovenous malformations. J Neurosurg 2002;97:1198-202. Pulsinelli WA, Brierley JB. A new model of bilateral hemispheric ischemia in the unanesthetized rat. Stroke 1979;10:267-72. Toda S, Ikeda Y, Teramoto A, Hirakawa K, Uekusa K. Highly reproducible rat model of reversible forebrain ischemia – Modified four-vessel occlusion model and its metabolic feature. Acta Neurochir 2002;144:1297-304. Sugar O, Gerard RW. Anoxia and brain potentials. J Neurophysiol 1938;1:558-72. Yang YJ, Tang WX, Tian HC, Yu PL. A new model of global postischemic reperfusion in rabbit. Molec Chem Neuropathol 1991;14:11-23. Teraura T, Meyer JS, Sakamoto K, et al. Hemodynamic and metabolic concomitants of brain swelling and cerebral edema due to experimental cerebral infarction. J Neurosurg 1972;36:728-44. Gumerlock MK, Hoffmann TJ, Long DJ, Corlija M, Holmes RA. Cerebral blood flow in rat forebrain ischemia: 6-vessel occlusion model. Stroke 1989;20:141. Fujishima M. Effect of constricting carotid arteries on cerebral blood flow and on cerebro-spinal fluid pH, lactate and pyruvate in dogs. Jpn Heart J 1971;12:467-73. Wolin LR, Massopust LC, White RJ, Taslitz N. Arrest of cerebral blood flow and reperfusion of the brain in the rhesus monkey. Resuscitation 1972;1:39-44. Kolata RJ. Survival of rabbits after prolonged cerebral ischemia. Stroke 1979;10:272-7. Kobayashi M, Lust WD, Passoneau JV. Concentrations of energy metabolites and cyclic nucleotides during and after bilateral ischemia in the gerbil cerebral cortex. J Neurochem 1977;29:53-9. Tomida S, Nowak TS, Vass K, Lohr JM, Klatzo I. Experimental model for repetitive ischemic attacks in the gerbil: the cumulative effect of repeated ischemic insults. J Cereb Blood Flow Metab 1987;7:773-82. Levine S, Payan H. Effects of ischemia and other procedures on the brain and retina of the gerbil (Meriones unguiculatus). Exp Neurol 1966;16:255-62. Hossmann KA. Experimental models for the investigation of brain ischemia. Cardiovasc Res 1998;39:106-20. Hossmann KA. Post-ischemic resuscitation of the brain:
366 Erdô: Agyi ischaemiás állatmodellek
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69. 70.
71.
72.
73.
74.
75. 76. 77. 78. 79. 80.
selective vulnerability versus global resistance. Prog Brain Res 1985;63:3-17. Katsuta K, Umemura K, Ueyama N, Matsuoka N. Pharmacological evidence for a correlation between hippocampal CA1 cell damage and hyperlocomotion following global cerebral ischemia in gerbils. Eur J Pharmacol 2003;467:103-9. von Euler M, Bendel O, Bueters T, Sandin J, von Euler G. Profound but transient deficits in learning and memory after global ischemia using a novel water maze test. Behav Brain Res 2006;166:204-10. Hartman RE, Lee JM, Zipfel GJ, Wozniak DF. Characterizing learning deficits and hippocampal neuron loss following transient global cerebral ischemia in rats. Brain Res 2005;1043:48-56. Dhar A, Kaundal RK, Sharma SS. Neuroprotective effect of FeTMPyP: a peroxynitrite decomposition catalyst in global cerebral ischemia model in gerbils. Pharmacol Res 2006; 54:311-6. Maeda K, Hata R, Hossmann KA. Regional metabolic disturbances and cerebrovascular anatomy after permanent middle cerebral artery occlusion in C57Black/6 and SV129 mice. Neurobiol Disease 1999;6:101-8. Maeda K, Hata R, Bader M, Walther T, Hossmann KA. Larger anastomoses in angiotensinogen-knockout mice attenuate early metabolic disturbances after middle cerebral artery occlusion. J Cereb Blood Flow Metab 1999;19: 1092-8. Hossmann KA. Collateral circulation of the brain. In: Schaper W, Schaper J (eds.). Collateral Circulation. Amsterdam: Kluwer Academic; 1993. p. 291-315. Choki JI, Yamaguchi T, Takeya Y, Morotomi Y, Omae T. Effect of carotid artery ligation on regional cerebral blood flow in normotensive and spontaneously hypertensive rats. Stroke 1977;8:374-9. Kuroiwa T, Mies G, Hermann D, Hakamata Y, Hanyu S, Ito U. Regional differences in the rate of energy impairment after threshold level ischemia for induction of cerebral infarction in gerbils. Acta Neuropathol 2000;100:587-94. Dougherty JH, Levy DEJ, Rawlinson DG, Ruff R, Weksler BB, Plum F. Experimental cerebral ischemia produced by extracranial vascular injury: protection with indomethacin and prostacyclin. Neurology 1982;32:970-74. Bannister CM, Chapman SA. Ischemia and revascularization of the middle cerebral territory of the rat brain by manipulation of the blood vessels in the neck. Surg Neurol 1984;21:351-7. Busto R, Ginsberg MD. Graded focal cerebral ischemia in the rat by unilateral carotid artery occlusion and elevated intracranial pressure: hemodynamic and biochemical characterization. Stroke 1985;16:466-76. Levine S. Anoxic-ischemic encephalopathy in rats. Am J Pathol 1960;36:1-17. Vannucci RC, Connor JR, Mauger DT, et al. Rat model of perinatal hypoxic-ischemic brain damage. J Neurosci Res 1999;55:158-63. MacMillan V. Cerebral energy metabolism during recovery from carbon monoxide hypoxia-oligemia. Brain Res 1978; 151:353-68. Liu X, Branston NM, Kawauchi M, Symon L. A model of acute focal ischemia in the territory of the anterior cerebral artery in baboons. Stroke 1992;23:40-44. O’Brien MD, Waltz AG. Transorbital approach for occluding the middle cerebral artery without craniectomy. Stroke 1973;4:201-6. Fisk JR, Bender M, Owens G. Experimental cerebrovascular occlusion. New technique for evaluation. New York State J Med 1969;69:537-41.
81. Hudgins WR, Garcia JH. Transorbital approach to the middle cerebral artery of the squirrel monkey. A technique for experimental cerebral infarction applicable to ultrastructural studies. Stroke 1970;1:107-11. 82. Brint S, Jacewicz M, Kiessling M, Tanabe J, Pulsinelli W. Focal brain ischemia in the rat: methods for reproducible neocortical infarction using tandem occlusion of the distal middle cerebral and ipsilateral common carotid arteries. J Cereb Blood Flow Metab 1988;8:474-85. 83. Bose S, Osterholm JL, Berry R. A reproducible experimental model of focal cerebral ischemia in the cat. Brain Res 1984;311:385-91. 84. Diaz FG, Mastri AR, Ausman JI, Chou SN. Acute cerebral revascularization: Part I. Cerebral ischemia experimental animal model. Surg Neurol 1979;12:353-62. 85. Steinberg GK, Panahian N, Sun GH, Maier CM, Kunis D. Cerebral damage caused by interrupted, repeated arterial occlusion versus uninterrupted occlusion in a focal ischemic model. J Neurosurg 1994;81:554-9. 86. Huang J, Mocco J, Choudhri TF, et al. A modified transorbital baboon model of reperfused stroke. Stroke 2000; 31:3054-62. 87. van der Sprenkel JWB, Tulleken CAF. The postorbital approach to the MCA in cats. Stroke 1988;19:503-6. 88. Robinson RG. A model for the study of stroke using the rat. Surgical ligation of the MCA in the rat. Am J Pathol 1981;104:103-5. 89. Tamura A, Graham DI, McCulloch J, Teasdale GM. Focal cerebral ischemia in the rat: 1. Description of the technique and early neuropathological consequences following middle cerebral artery occlusion. J Cereb Blood Flow Metab 1981;1:53-60. 90. Coyle P, Jokelainen PT. Differential outcome to MCA occlusion in spontaneously hypertensive stroke-prone rats (SHRSP) and Wistar Kyoto (WKY) rats. Stroke 1983;14:605-11. 91. Sundt TM, Waltz AG. Experimental cerebral infarction: retro-orbital, extradural approach for occluding the MCA. Proc Mayo Clin 1966;41:159-68. 92. Anthony LU, Goldring S, O’Leary JL, Swartz HG. Experimental cerebrovascular occlusion in dog. Arch Neurology 1963;8:515-27. 93. Meyer JS, Denny-Brown D. The cerebral collateral circulation. 1. Factors influencing collateral blood flow. Neurology 1957;7:447-58. 94. Chen ST, Hsu CY, Hogan EL, Maricq H, Balentine JD. A model of focal ischemic stroke in the rat: reproducible extensive cortical infarction. Stroke 1986;17:738-43. 95. Shiino A, Harada K, Handa J. Focal brain ischemia model in rats. An experimental study. Surg Neuro 1989; 31:203-8. 96. Yoshimine T, Yanagihara T. Regional cerebral ischemia by occlusion of the posterior communicating artery and the MCA in gerbils. J Neurosurg 1983;58:362-7. 97. Turner JH. Brain scan in cerebral ischemia. An experimental model in the rat. Stroke 1975;6:703-6. 98. Zhang SM, Ramirez-Lassepas M, Hernandez LA, Lee SH, Heros RC. A new model of experimental infarction in New Zealand white rabbits. J Tongji Med Univ 1995;15:5-9. 99. Molinari GF. Experimental cerebral infarction. I. Selective segmental occlusion of intracranial arteries in the dog. Stroke 1970;1:224-31. 100. Molinari GF, Moseley JI, Laurent JP. Segmental MCA occlusion in primates: an experimental method requiring minimal surgery and anesthesia. Stroke 1974;5:334-9. 101. Brassel F, Dettmers C, Nierhaus A, Hartmann A, Solymosi L. An intravascular technique to occlude the MCA in baboons. Neuroradiol 1989;31:418-24.
102. Hegedûs K, Fekete I, Tury F, Molnar L. Experimental focal ischemia in rabbits. J Neurol 1985;232:223-30. 103. Csiba L, Bereczki D, Shima T, et al. A modified model of reversible middle cerebral artery embolization in rats without craniectomy. Acta Neurochir 1992;114:51-8. 104. Molnár L, Hegedûs K, Fekete I. A new model for inducing transient cerebral ischemia and subsequent reperfusion in rabbits without craniectomy. Stroke 1988;19:1262-6. 105. Bremer AM, Watanabe O, Bourke RS. Artificial embolization of the MCA in the primates. Description of an experimental model with extracranial technique. Stroke 1975;6:387-90. 106. Koizumi J, Yoshida Y, Nakazawa T, Ooneda G. Experimental studies of ischemic brain edema. 1. A new experimental model of cerebral embolism in rats in which recirculation can be introduced in the ischemic area. Jpn J Stroke 1986;8:1-8. 107. Connolly ES, Winfree CJ, Stern DM, Solomon RA, Pinsky DJ. Procedural and strain-related variables significantly affect outcome in a murine model of focal cerebral ichemia. Neurosurgery 1996;38:523-32. 108. Fuji M, Hara H, Meng W, Vonsattel JP, Huang ZH, Moskowitz MA. Strain-related differences in susceptibility to transient forebrain ischemia in SV-129 and C57black/6 mice. Stroke 1997;28:1805-10. 109. Kilic E, Hermann DM, Hossmann KA. A reproducible model of thromboembolic stroke in mice. Neuroreport 1998;9(13):2967-70. 110. Kudo M, Aoyama A, Ichimori S, Fukunaga N. An animal model of cerebral infarction. Homologous blood clot emboli in rats. Stroke 1982;13:505-8. 111. Hill NC, Millikan CH, Wakim KG, Sayre GP. Studies in cerebrovascular disease. VII. Experimental production of cerebral infarction by intracarotid injection of homologous blood clot. Preliminary report. Mayo Clinic Proc 1955;30:625-33. 112. Matsuno H, Uematsu T, Umemura K, et al. A simple and reproducible cerebral thrombosis model in rats induced by a photochemical reaction and the effect of a plasminogen-plasminogen activator chimera in this model. J Pharmacol Toxicol Methods 1993;29:16573. 113. Yao H, Ibayashi S, Sugimori H, Fujii K, Fujishima M. Simplified model of krypton laser-induced thrombotic distal middle cerebral artery occlusion in spontaneously hypertensive rats. Stroke 1996;27:333-6. 114. Zhang FY, Eckman C, Younkin S, Hsiao KK, Iadecola C. Increased susceptibility to ischemic brain damage in transgenic mice overexpressing the amyloid precursor protein. J Neurosci 1997;17:7655-61. 115. Sharkey J, Ritchie IM, Kelly PAT. Perivascular microapplication of endothelin-1 – a new model of focal cerebral ischemia in the rat. J Cereb Blood Flow Metab 1993; 13:865-71. 116. Macrae IM. New models of focal cerebral ischemia. Br J Clin Pharmacol 1992;34:302-8. 117. Hata R, Matsumoto M, Kitagawa K, et al. A new gerbil model of hindbrain ischemia by extracranial occlusion of the bilateral vertebral arteries. J Neurol Sci 1994;121:7989. 118. Guo J, Liao JJ, Preston JK, Batjer HH. A canine model of acute hindbrain ischemia and reperfusion. Neurosurgery 1995;36:986-92. 119. Yamada K, Hayakawa T, Yoshimine T, Ushio Y. A new model of transient hindbrain ischemia in gerbils. J Neurosurg 1984;60:1054-8. 120. Nakahara T, Oki S, Muttaqin Z, Kuwabara S, Uozumi T.
Ideggyogy Sz 2007;60(9–10):356–369.
367
121.
122.
123. 124. 125. 126. 127. 128.
129.
130.
131. 132.
133. 134.
135.
136.
137.
138.
A new model of brainstem ischemia by embolization technique in cats. Neurosurg Rev 1991;14:221-9. Fujishima M, Scheinberg P, Reinmuth OM. Effects of experimental occlusion of the basilar artery by magnetic localization of iron filings on cerebral blood flow and metabolism and cerebrovascular responses to CO2 in the dog. Neurology 1970;20:925-32. Suzuki J, Yoshimoto T, Tananka S, Sakamoto T. Production of various models of cerebral infarction in the dog by means of occlusion of intracranial trunk arteries. Stroke 1980;11:337-41. West CR, Matsen FA. Effects of experimental ischemia on electrolytes of cortical cerebrospinal fluid and on brain water. J Neurosurg 1972;36:687-99. Vajda J, Branston NM, Ladds A, Symon L. A model of selective experimental ischemia in the primate thalamus. Stroke 1985;16:493-501. Miletich DJ, Ivankovic AD, Albrecht RF, Toyooka ET. Cerebral hemodynamics following internal maxillary artery ligation in the goat. J Appl Physiol 1975;38:942-5. Penry JK, Netsky MG. Experimental embolic occlusion of a single laptomeningeal artery. Arch Neurol 1960;3: 391-8. Agnati LF, Zoli M, Kurosawa M, et al. A new model of focal brain ischemia based on the intracerebral injection of endothelin-1. Ital J Neurol Sci 1991;12:49-53. Watson BD, Dietrich D, Busto R, Wachtel MS, Ginsberg MD. Induction of reproducible brain infarction by photochemically initiated thrombosis. Annals Neurol 1985;17: 497-504. Wester P, Watson BD, Prado R, Dietrich WD. A photothrombotic ‘ring’ model of rat stroke-in-evolution displaying putative penumbral inversion. Stroke 1995;26: 444-50. Hayakawa T, Waltz AG. Immediate effects of cerebral ischemia: evolution and resolution of neurological deficits after experimental occlusion of one middle cerebral artery in conscious cats. Stroke 1975;6:321-7. Little RJ. Implanted device for middle cerebral artery occlusion in conscious cats. Stroke 1977;8:258-60. Wolz P, Krieglstein J. Neuroprotective effects of alphalipoic acid and its enantiomers demonstrated in rodent models of focal cerebral ischemia. Neuropharmacology 1996;35:369-75. Rami A, Krieglstein J. Neuronal protective effects of calcium antagonists in cerebral ischemia. Life Sci 1994;55: 2105-13. Hata R, Mies G, Wiessner C, et al. A reproducible model of middle cerebral artery occlusion in mice: hemodynamical, biochemical and magnetic resonance imaging. J Cereb Blood Flow Metab 1998;18:367-75. Hara H, Fink K, Endres M, et al. Attenuation of transient focal cerebral ischemic injury in transgenic mice expressing a mutant ice inhibitory protein. J Cereb Blood Flow Metab 1997;17(4):370-5. Hara T, Mies G, Hossmann KA. Effect of thrombolysis on the dynamics of infarct evolution after clot embolism of middle cerebral artery in mice. J Cereb Blood Flow Metab 2000;20:1438-91. Niessen F, Hilger T, Hoehn M, Hossmann KA. Thrombolytic treatment of clot embolism in rat: comparison of intraarterial and intravenous application of recombinant tissue plasminogen activator. Stroke 2002;33:29993005. Niessen F, Hilger T, Hoehn M, Hossmann KA. Differences in clot preparation determine outcome of recombinant tissue plasminogen activator treatment in experimental thromboembolic stroke. Stroke 2003;34:2019-24.
368 Erdô: Agyi ischaemiás állatmodellek
139. Bosma HJ, Paschen W, Hossmann KA. Cerebral ischemia in gerbils using a modified vacular occlusion model. In: Meyer JS, Lechner H, Reivich M, Ott EO, Areuibar A. Cerebral Vascular Disease 3, JGS 532. Amsterdam Oxford Princenton: Exerpta Medica; 1981. p. 280-85. 140. West CR, Matsen FA. Effects of experimental ischemia on electrolytes of cortical cerebrospinal fluid and on brain water. J Neurosurg 1972;36:687-99. 141. Hagberg H, Bona E, Gilland E, Puka-Sundvall M. Hypoxia-ischemia model in the 7-day-old rat: Possibilities and shortcomings. Acta Pediatr 1997;422:85-8. 142. Busch HJ, Buschmann IR, Mies G, Bode C, Hossmann KA. Arteriogenesis in hypoperfused rat brain. J Cereb Blood Flow Metab 2003;23:621-8. 143. Schneeloch E, Mies G, Busch HJ, Buschmann IR, Hossmann KA. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor-induced arteriogenesis reduces energy failure in hemodynamic stroke. PNAS 2004;101:12730-35. 144. Erdô F, Berzsenyi P, Német L, Andrási F. Talampanel improves the functional deficit after transient focal cerebral ischemia in rats. A 30-day follow up study. Brain Res Bull 2006;68:269-76. 145. Kilic E, Hermann DM, Hossmann KA. Recombinant tissue plasminogen activator reduces infarct size after reversible thread occlusion of middle cerebral artery in mice. NeuroReport 1999;10:107-11. 146. Rogers DC, Campbell CA, Stretton JL, Mackay KB. Correlation between motor impairment and infarct volume after permanent and transient middle cerebral artery occlusion in the rat. Stroke 1997;28:2060-65. 147. Virley D, Beech JS, Smart SC, Williams SC, Hodges H, Hunter AJ. A temporal MRI assessment of neuropathology after transient middle cerebral artery occlusion in the rat: correlations with behavior. J Cereb Blood Flow Metab 2000;20:563-82. 148. Windle V, Szymanska A, Granter-Button S, et al. An analysis of four different methods of producing focal cerebral ischemia with endothelin-1 in the rat. Exp Neurol 2006;201:324-34. 149. Vise WM, Schuier FJ, Hossmann KA, Takagi S, Zülch KJ. Cerebral microembolization. I. Pathophysiological studies. Arch Neurol 1975;34:660-65. 150. Fritz H, Hossmann KA. Arterial air embolism in the cat brain. Stroke 1979;10:581-9. 151. Fieschi C, Battistini N, Volante F, Zanette E, Weber G, Passero S. Animal model of TIA: an experimental study with intracarotid ADP infusion in rabbits. Stroke 1975; 6:617-21. 152. Furlow TW, Bass NH. Arachidonate-induced cerebrovascular occlusion in the rat. The role of platelets and aspirin in stroke. Neurology 1976;26:297-304. 153. Akopov SE, Sercombe R, Seylaz J. Endothelial dysfunction in cerebral vessels following carotid artery infusion of phorbol ester in rabbits: The role of polymorphonuclear leukocytes. J Cereb Blood Flow Metab 1994;14: 1078-87. 154. Maeda K, Hata R. Hossmann KA. Differences in the cerebrovascular anatomy of C57Black/6 and SV129 mice. NeuroReport 1998;9:1317-9. 155. Hossmann KA. Genetically modified animals in molecular stroke research. Acta Neurochir 2004;89:37-45. 156. Borlongan CV, Tajima Y, Trojanowski JQ, Lee VM-Y, Sanberg PR. Transplantation of cryopreserved human embryonal carcinoma-derived neurons (NT2N cells) promotes functional recovery in ischemic rats. Exp Neurol 1998;149:310-21. 157. Grabowski M, Johansson BB, Brundin P. Survival of fetal neocortical grafts implanted in brain infarcts of adult
158.
159.
160.
161.
rats: The influence of postlesion time and age of donor tissue. Exp Neurol 1994;127:126-36. Li Y, Chopp M, Chen J, et al. Intrastriatal transplantation of bone marrow nonhematopoietic cells improves functional recovery after stroke in adult mice. J Cereb Blood Flow Metab 2000;20:1311-9. Erdô F, Bührle C, Blunk J, et al. Host-dependent tumorigenesis of embryonic stem cell transplantation in experimental stroke. J Cereb Blood Flow Metab 2003; 23:780-85. Veizovic T, Beech JS, Stroemer R, Watson W, Hodges H. Resolution of stroke deficits following contralateral grafts of conditionally immortal neuroepithelial stem cells. Stroke 2001;32:1012-9. Chen J, Li Y, Wang L, Zhang Z, et al. Therapeutic benefit
of intravenous administration of bone marrow stromal cells after cerebral ischemia in rats. Stroke 2001;32:100511. 162. Hoehn M, Küstermann E, Blunk J, et al. Monitoring of implanted stem cell migration in vivo: a highly resolved in vivo magnetic resonance imaging investigation of experimental stroke in rat. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99:16267-72. 163. Stroke Therapy Academic Industry Roundtable (STAIR). Recommendations for standards regarding preclinical neuroprotective and restorative drug development. Stroke 1999;30:2751-8. 164. Cheng YD, Al-Khoury L, Zivin JA. Neuroprotection for ischemic stroke: Two decades of succsess and failure. NeuroRx 2004;1:36-45.
Ideggyogy Sz 2007;60(9–10):356–369.
369
