《JTO Clinical and Research Reports》：Endovascular Dual Internal–External Iliac Balloon Occlusion Creates a Reproducible Porcine Survival Model of Unilateral Acute Hindlimb Ischemia
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**摘要**
**目的**：大型动物模型对于研究急性肢体缺血（ALI）至关重要，但现有的大多数猪ALI模型均为非存活设计，仅用于短期生理或代谢研究。相比之下，当前的存活模型主要通过手术结扎髂外动脉或股总动脉来模拟慢性肢体缺血，这种方法无法产生完全的急性缺血
**摘要**
**目的**：大型动物模型对于研究急性肢体缺血（ALI）至关重要，但现有的大多数猪ALI模型均为非存活设计，仅用于短期生理或代谢研究。相比之下，当前的存活模型主要通过手术结扎髂外动脉或股总动脉来模拟慢性肢体缺血，这种方法无法产生完全的急性缺血损伤。在研究人员先前的试验中，孤立性髂外动脉或股总动脉阻塞因通过髂内系统及盆腔血管的强健侧支再通而未能产生深度的单侧缺血。为克服这一局限，研究人员开发了一种可重复的、微创的单侧后肢ALI存活模型，采用同侧髂内和髂外动脉的同时球囊阻塞（即“双内-外髂动脉球囊阻塞”），从而实现了可靠的7天存活及对急性肢体缺血的功能、电生理和组织学结果的纵向评估。
**方法**：雌性约克夏猪（50–55 kg）接受全身麻醉，经颈总动脉手术暴露并建立血管通路，以及经股总动脉采用Seldinger技术经皮建立血管通路。血管造影确认了猪特有的解剖结构：主动脉末端三分叉，分出左右髂外动脉和一条单一的髂内干，提供广泛的侧支血流。迭代测试比较了止血带应用、远端主动脉球囊阻塞、选择性髂外动脉球囊阻塞以及同时的髂外和髂内动脉球囊阻塞。最终，通过同时阻塞髂外和髂内动脉实现了持续6小时的单侧后肢缺血，并经血管造影、多普勒超声和脉搏血氧测定验证。主要结局指标包括术后第7天的Tarlov步态评分、电生理检测以及盲法终末组织学分析（第三腓骨肌和胫神经）。
**结果**：双内-外髂动脉球囊阻塞持续产生完全的后肢缺血6小时，无死亡或全身并发症。脉搏血氧测定和多普勒超声确认阻塞期间远端血流缺失，血管造影验证无再通。猪存活至第7天，表现出术后即刻的功能障碍。组织学显示急性缺血性损伤，包括肌纤维坏死、炎性浸润、凝固性坏死、矿化及结构破坏。神经传导研究显示大多数标本中复合运动及感觉动作电位完全丧失。
**结论**：在研究人员所建立的猪存活模型中，微创的双内-外髂动脉球囊阻塞技术持续诱导出与长期ALI一致的深度后肢缺血。通过纵向步态功能评估、神经电生理检测及终末组织病理学分析验证了所产生的缺血损伤。该模型为人类ALI提供了强有力的代表，可研究其长期功能和组织学缺陷。通过避免开腹和开放动脉夹闭，该模型最大程度减少了额外的手术损伤，降低了全身性损伤，并消除了混杂的侧支血流。
**临床相关性**：急性肢体缺血是一种与肢体丧失、残疾和死亡相关的血管急症，然而转化研究的进展因缺乏能够重现严重急性缺血的可信赖大型动物存活模型而受限。在猪中，孤立的髂外或股总动脉阻塞可能因盆腔侧支血管恢复远端灌注而失败。本研究描述了一种微创的双内-外髂动脉球囊阻塞模型，可产生一致的单侧后肢缺血，伴有功能、电生理和组织学损伤。该模型为研究缺血-再灌注损伤及测试急性肢体缺血的肢体挽救疗法提供了可重复的平台。
**论文解读文章**
**研究背景与问题**
急性肢体缺血（ALI：一种肢体血供突然减少的血管急症）是时间紧迫的血管急症，发病率约为每年6–12/10万，1年死亡率高达40%，亟需能够模拟人类病理生理并允许控制性缺血-再灌注研究的转化模型。大型动物模型对于研究ALI和缺血-再灌注损伤不可或缺，因为它们在血管解剖、生理和恢复模式上与人类相似，啮齿类动物系统无法完全再现。猪的肢体血管架构、肌肉组成和周围神经结构与人类共享关键相似性，使其特别适合研究ALI的组织水平后果。然而，现有猪ALI模型存在两大主要局限：一是大多数为非存活设计，仅用于短期生理或代谢终点，无法进行纵向评估；二是当前存活模型主要依赖髂外动脉或股总动脉的手术结扎来模拟慢性肢体威胁性缺血，这种方法无法产生持续、深度的缺血，因为来自髂内系统的强大侧支血流会迅速重建远端灌注（研究人员通过血管造影证实）。为解决这些限制，研究人员开发了一种新型微创存活模型，采用同时球囊阻塞髂内和髂外动脉，产生可重复的完全缺血伴控制性再灌注，并允许纵向功能、电生理和组织病理学评估。
**研究概述与结论**
研究人员在《JTO Clinical and Research Reports》发表了这项研究，通过迭代测试四种策略（止血带、远端主动脉球囊阻塞、孤立性髂外动脉球囊阻塞、双内-外髂动脉球囊阻塞），最终确定双内-外髂动脉球囊阻塞是唯一能产生持续6小时完全单侧后肢缺血且无死亡或全身并发症的方法。该模型使用15只雌性约克夏猪（50–55 kg），在术后第7天进行功能（改良Tarlov步态评分）、电生理（神经传导研究）和盲法组织学（第三腓骨肌和胫神经H&E染色）评估，证实了深度缺血损伤。结论：该微创模型通过同时阻塞髂内和髂外动脉，克服了侧支血流导致的先前模型局限，提供了可靠的可重复平台，用于研究ALI的长期功能和组织学缺陷，以及测试肢体挽救疗法。
**关键技术方法**
研究人员使用15只雌性约克夏猪（来源：加州大学旧金山分校实验动物资源中心），在全身麻醉下，通过颈总动脉和股总动脉建立血管通路，并采用Seldinger技术经皮穿刺。通过迭代测试四种策略，最终采用双内-外髂动脉球囊阻塞：将10 mm × 40 mm球囊导管（经股动脉鞘置入髂外动脉）和6 mm × 20 mm球囊导管（经颈动脉鞘置入髂内动脉）同时充气，维持6小时缺血，期间每小时用血管造影、多普勒超声和脉搏血氧测定确认。再灌注时给予葡萄糖酸钙（100 mg/kg IV）和鱼精蛋白逆转肝素，随后拔除鞘管并结扎颈动脉和颈内静脉。动物存活7天进行纵向评估。
**研究结果**
**1. 远端主动脉球囊阻塞导致双侧缺血伴早期严重功能障碍**
通过血管造影确认远端主动脉球囊阻塞产生完全双侧后肢缺血。动物在术后第1天（POD1）完全无法行走，符合预先设定的人道终点，提前处死。组织学显示双侧急性缺血性肌损伤，特征为多灶性、斑片状单相肌纤维坏死伴出血和中性粒细胞浸润。该策略因导致双侧功能障碍、无法使用对侧内对照及阻碍纵向功能评估而被放弃。
**2. 仅髂外动脉阻塞未能产生持续缺血**
孤立性髂外动脉球囊阻塞仅产生短暂缺血。脉搏血氧测定和多普勒信号约1小时内恢复，重复血管造影证实髂外动脉球囊持续阻塞但无前向血流，却显示通过广泛髂内途径的侧支再通（图2a–2b）。功能上，动物在POD1步态正常（改良Tarlov评分4）。组织学显示罕见、微小的肌纤维坏死（<10%），其他肌肉和神经参数正常。
**3. 双内-外髂动脉球囊阻塞产生完全、持久的缺血**
同时阻塞同侧髂内和髂外动脉可靠地产生完全、持续的后肢缺血。脉搏血氧测定和多普勒在整个6小时阻塞期间缺失，连续血管造影确认无远端灌注（图3b–3c）。所有动物存活至终点，无主要全身并发症。
**4. 功能、电生理和组织水平结局**
改良Tarlov评分从基线4.0下降至POD1–2的2.0（表示站立但不负重），POD3–7部分恢复但仍低于基线，纵向变化具有统计学意义（Friedman检验，χ2=15.31，df=7，P=0.032）。神经传导研究显示缺血肢体的复合运动动作电位（CMAP）和感觉神经动作电位（SNAP）在POD7几乎完全丧失（n=3），而对侧对照肢体保留。定量组织学显示缺血肢体在所有肌肉损伤指标（炎性细胞浸润、肌肉变性、坏死、水肿、再生）上均高于对照，累积肌肉损伤评分显著更高；神经损伤评分在两组中均较低，表明POD7时神经相对保留（n=3）。代表性H&E图像显示对照肢体肌纤维结构保存完好，缺血肢体则表现为弥漫性肌纤维变性、炎性浸润、出血和凝固性坏死伴肌纤维矿化。
**5. NCS-组织学不匹配的解释**
尽管复合运动及感觉神经动作电位缺失，但POD7的神经H&E基本无异常。早期缺血性损伤可导致轴索肿胀和结旁功能障碍，引起电传导失败（神经失用症），与轴索断伤难以区分。常规H&E对早期脱髓鞘或结旁损伤不敏感，且Wallerian变性通常需超过一周，因此POD7时神经结构改变轻微。肌肉相反，在2–4小时内发生肌纤维坏死，独立导致复合运动动作电位生成失败。
**6. 总结**
双内-外髂动脉球囊阻塞产生可重复的深度缺血损伤，伴有ALI和再灌注损伤一致的协调功能、电生理和组织病理学特征。
**讨论部分总结**
讨论部分指出，该模型克服了现有大型动物ALI模型的两大局限：1）止血带或主动脉钳夹模型不适合存活研究（主动脉阻塞导致严重全身和盆腔缺血，术后动物无法行走；止血带无法产生可靠持续缺血）；2）基于单段结扎的存活模型因盆腔侧支快速重建灌注而不足以产生深度急性缺血。通过详细比较，研究人员强调：(1) 单段结扎（如股总动脉或髂外动脉）因猪特有的解剖结构（主动脉三分叉，单一髂内干发出广泛侧支）而无法消除所有主要流入来源；(2) 仅髂外动脉的血管内阻塞同样残留髂内侧支血流；(3) 腹主动脉/交界性止血带模型是非存活且系统混杂的。双内-外髂动脉球囊阻塞通过同时阻塞所有主要流入途径，产生均匀、完全、持续的单侧缺血，且对侧肢体可作为内对照，提高了模型效能和转化实用性。局限性包括：模型使用健康猪，而人类ALI常伴动脉粥样硬化、内皮功能障碍和可变侧支化；猪后肢侧支循环与人类不同；6小时缺血时间在猪中不能直接等同于人类6小时。尽管存在这些局限，该模型仍为研究控制性单侧缺血-再灌注损伤和候选疗法提供了可重复平台。
**研究结论翻译**
在这项研究中，研究人员系统评估了多种诱导急性后肢缺血的大型动物策略，包括基于止血带、主动脉、单段髂动脉和血管内阻塞的方法，并识别了限制其用于存活和纵向评估的关键局限性。通过这一迭代过程，研究人员证明，同时血管内阻塞髂内和髂外动脉提供了一种可重复的猪存活模型，产生深度单侧缺血，克服了先前方法中侧支驱动的限制。该模型能够实现控制性缺血-再灌注损伤，伴有纵向功能、电生理和组织病理学评估，支持其在急性肢体缺血转化研究中的应用。
