脑动静脉畸形中的血脑屏障功能障碍：一种采用动态增强磁共振成像评估的低灌注-再灌注损伤的小鼠模型

《Brain and Spine》：Blood-Brain Barrier Dysfunction in Cerebral Arteriovenous Malformations. A Murine Model of Hypoperfusion-Reperfusion Injury Assessed with Dynamic Contrast-Enhanced MRI

脑动静脉畸形（bAVM）引起的慢性低灌注和静脉充血导致血脑屏障（BBB）功能障碍，手术干预可能引发周围脑组织不良反应。本研究通过右侧颈动脉- jugular静脉分流术建立小鼠模型，观察21天慢性低灌注及24小时后分流闭合的复流效应，结合DCE-MRI动态监测BBB渗透性变化，并通过IgG免疫荧光验证。结果显示模型成功模拟bAVM的血流动力学特征，DCE-MRI显示Ktrans值随低灌注时间延长而升高（p=0.031），分流闭合后24小时有所下降（p=0.293），与IgG荧光定量分析一致。神经功能评估显示渐进性神经功能下降，分流闭合后24小时出现趋势性恢复。该模型为bAVM病理机制及治疗研究提供新工具。

　　本研究通过构建一种小鼠模型，探索了脑动静脉畸形（bAVM）在形成和治疗过程中，脑血流动力学变化及其对血脑屏障（BBB）的影响。bAVM是一种异常的血管连接，通常出现在大脑中，会导致慢性低灌注、失去自调节能力以及静脉淤血等血流动力学改变，这些变化可能进一步引发BBB功能障碍，表现为出血、癫痫和认知功能下降等症状。为了更好地理解bAVM的病理机制以及治疗后可能产生的不良反应，研究者设计并验证了一种模拟bAVM血流动力学变化的小鼠模型，并利用动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）技术对BBB的变化进行实时评估。

研究的核心在于构建一个能够模拟bAVM形成过程及治疗后血流恢复的模型。通过在小鼠颈部进行双侧颈外动脉（ECA）结扎，并在单侧实施颈内静脉（IJV）与颈总动脉（CCA）之间的吻合术，研究团队成功地诱导了慢性脑低灌注和静脉高压。这种模型不仅能够再现bAVM引起的血流动力学变化，还能在治疗后观察到血流恢复的现象，从而为研究bAVM的病理机制和治疗策略提供了重要的实验基础。研究者认为，该模型能够有效复制bAVM患者的血流动力学变化，并在治疗后模拟出BBB的恢复过程。

实验过程中，研究人员对小鼠进行了多次神经功能评估和MRI检查，分别在术后第1天、第7天、第21天以及治疗后24小时进行。这些评估包括使用Garcia神经评分法来衡量神经功能的变化，并结合TOF（时间飞行）成像和DCE-MRI技术来分析血流动力学和BBB的渗透性。TOF成像显示了在吻合术后，静脉系统出现明显的扩张，而动脉系统的血流则表现出不对称性，表明存在慢性低灌注状态。同时，DCE-MRI的结果显示，在吻合术后21天，BBB的渗透性显著增加，但随着静脉结扎（模拟治疗），这种渗透性又有所下降，尽管并未完全恢复至基线水平。这些结果通过免疫荧光（IF）分析进一步验证，显示出IgG在脑组织中的分布变化，从而间接反映了BBB的破坏和修复过程。

研究团队还对不同实验组的动物进行了长期观察，以评估模型的稳定性和可重复性。在术后21天内，共有26只小鼠存活，仅有4只因手术过程中的并发症死亡，其中一只因严重的生理应激而被安乐死，一只在术后48小时内自然死亡，另一只在术后第7天的MRI检查中因技术问题而无法继续实验。这些数据表明，虽然模型在某些情况下存在一定的局限性，但总体上具有良好的可行性。此外，研究团队还对不同实验组的动物进行了对比分析，包括仅诱导低灌注的组、诱导低灌注并随后进行治疗的组，以及仅进行双侧颈外动脉结扎的对照组。通过这种设计，研究者能够更清晰地观察到bAVM形成和治疗后的血流动力学变化，以及这些变化对BBB的影响。

研究结果表明，该模型能够有效地再现bAVM相关的血流动力学特征，如动脉低灌注和静脉高压，并且在治疗后表现出一定的血流恢复。这些发现为理解bAVM的病理生理机制提供了重要的实验依据，同时也为开发新的治疗策略提供了平台。例如，通过观察BBB的动态变化，研究者可以评估不同药物或干预措施对BBB修复和保护的效果。此外，该模型还能够帮助研究人员探索脑组织在长期低灌注和突然恢复血流后的适应性反应，这对于理解bAVM治疗后可能出现的并发症具有重要意义。

在讨论部分，研究团队回顾了之前关于bAVM动物模型的研究，并指出本研究的模型在多个方面进行了改进。例如，相较于传统的CJF模型，本研究在构建过程中保留了颈内动脉（ICA）的血流，从而更接近于bAVM治疗后的实际情况。同时，研究团队在静脉侧进行了更精确的控制，避免了过度的静脉淤血，这有助于更准确地模拟bAVM的血流动力学变化。此外，研究还强调了该模型在研究BBB变化方面的独特优势，即通过DCE-MRI和IF技术，可以实时监测BBB的动态变化，从而为探索BBB修复机制提供了重要的工具。

尽管该模型在某些方面具有显著优势，但研究者也指出了其局限性。首先，该模型主要模拟了bAVM的血流动力学变化，而无法完全再现bAVM的结构和遗传复杂性。其次，由于MRI检查和IF分析过程中可能出现的技术问题，部分动物未能完成整个实验流程。此外，神经功能评估仅在治疗后24小时进行，缺乏更长时间的跟踪数据，这可能影响对治疗后长期效果的判断。最后，虽然Garcia神经评分法能够提供一定的神经功能信息，但其可能无法全面反映人类在bAVM发展过程中所经历的复杂认知功能变化。

综上所述，本研究构建并验证了一种能够模拟bAVM形成和治疗过程中血流动力学变化的小鼠模型，并通过DCE-MRI和IF技术对BBB的变化进行了详细分析。该模型不仅能够再现bAVM相关的慢性低灌注和静脉高压，还能在治疗后观察到血流的恢复和BBB的修复过程。这些发现为理解bAVM的病理机制和治疗策略提供了新的视角，同时也为未来的研究奠定了基础。然而，研究者也明确指出了该模型的局限性，包括其无法完全再现bAVM的结构复杂性和遗传背景，以及实验过程中可能存在的技术挑战和个体差异。因此，未来的研究需要在这些方面进一步优化，以提高模型的准确性和实用性。