Современные подходы для моделирования фокального ишемического инсульта

Целью исследования авторов является проведение критического анализа данных о методах моделирования ишемического инсульта, представленных в рецензируемых источниках, индексированных в базах данных Pubmed и Российского индекса научного цитирования за период 2019-2023 гг. Моделирование ишемического инсульта востребовано для изучения патогенеза, разработки методов диагностики и лечения. Анализ литературных данных позволяет выделить ряд экспериментальных моделей ишемического инсульта. Модели in vitro представлены клеточными культурами, наиболее предпочтительна 3D клеточная модель, так как она наиболее близка по своей функциональной способности к нервной ткани головного мозга. Модели in vivo наиболее часто воспроизводятся на грызунах. Линия крыс SHRSP является наиболее предпочтительной среди животных моделей, так как обладает наибольшей склонностью к цереброваскулярным заболевания, в частности инсульту. Наиболее релевантной моделью окклюзии СМА является эндоваскулярная окклюзия СМА, путем введения монофиламентных нитей в просвет сосуда, так как обладает простой манипуляционной техникой выполнения, низким риском инфекционных осложнений и травматизмом. Эмболическая модель СМА имеет высокое клиническое сходство с ишемическим инсультом у человека, но низкой устойчивости к фибринолитической системе организма. Эндотелин-1 и фототромботическая модели являются менее предпочтительными в связи с их техническими сложностями выполнения и низким профилем изучения новых терапевтических возможностей лечения ишемического инсульта. Моделирование ишемического инсульта in silico может служить альтернативой, поскольку объединяет факторы риска инсульта, особенности кровоснабжения головного мозга, церебрального метаболизма, морфологию тромбов.

1. Feigin V. L., Brainin M., Norrving B., Martins S., Sacco R. L., Hacke W., Fisher M., Pandian J., Lindsay P. World Stroke Organization (WSO): Global Stroke Fact Sheet 2022 // International Journal of Stroke. 2022. 17(1). 18-29. DOI: 10.1177/17474930211065917

2. Игнатьева В. И., Вознюк И. А., Шамалов Н. А., Резник А. В., Виницкий А. А., Деркач Е. В. Социально-экономическое бремя инсульта в Российской Федерации // Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. Спецвыпуски. 2023. 123(8-2). 5-15. DOI: 10.17116/jnevro20231230825

3. Hochrainer K., Yang W. Stroke Proteomics: From Discovery to Diagnostic and Therapeutic Applications // Circulation Research. 2022. 130(8). 1145-1166. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.122.320110

4. Lin X., Li N., Tang H. Recent Advances in Nanomaterials for Diagnosis, Treatments, and Neurorestoration in Ischemic Stroke // Frontiers in Cellular Neuroscience. 2022. 16. 885190. DOI: 10.3389/fncel.2022.885190

5. Qin C., Yang S., Chu Y. H., Zhang H., Pang X. W., Chen L., Zhou L. Q., Chen M., Tian D. S., Wang W. Signaling pathways involved in ischemic stroke: molecular mechanisms and therapeutic interventions // Signal Transduction and Targeted Therapy. 2022. 7(1). 215. DOI: 10.1038/s41392-022-01064-1

6. Li Y., Zhang J. Animal models of stroke // Animal Models and Experimental Medicine. 2021. 4(3). 204-219. DOI: 10.1002/ame2.12179

7. Arkelius K., Vivien D., Orset C., Ansar S. Validation of a stroke model in rat compatible with rt-PA-induced thrombolysis: new hope for successful translation to the clinic // Scientific Reports. 2020. 10(1). 12191. DOI: 10.1038/s41598-020-69081-0

8. Chaparro-Cabanillas N., Arbaizar-Rovirosa M., Salas-Perdomo A., Gallizioli M., Planas A. M., Justicia C. Transient Middle Cerebral Artery Occlusion Model of Stroke // Journal of Visualized Experiments. 2023. 11. 198. DOI: 10.3791/65857

9. Amado B., Melo L., Pinto R., Lobo A., Barros P., Gomes J. R. Ischemic Stroke, Lessons from the Past towards Effective Preclinical Models // Biomedicines. 2022. 10(10). 2561. DOI: 10.3390/biomedicines10102561

10. Rodent Models of Stroke / Editors Ulrich Dirnagl. New Jork: Humana Totowa, 2016. 286 p. (Neuromethods). DOI: 10.1007/978-1-60761-750-1

11. Dutra B. G., Tolhuisen M. L., Alves H. C. B. R., Treurniet K. M., Kappelhof M., Yoo A. J., Jansen I. G. H., Dippel D. W. J., van Zwam W. H., van Oostenbrugge R. J., da Rocha A. J., Lingsma H. F., van der Lugt A., Roos Y. B. W. E. M., Marquering H. A., Majoie C. B. L. M. Thrombus imaging characteristics and outcomes in acute ischemic stroke patients undergoing endovascular treatment // Stroke. 2019. 50(8). 2057-2064. DOI: 10.1161/STROKEAHA.118.024247

12. Feske S. K. Ischemic stroke // The American Journal of Medicine. 2021. 134(12). 1457-1464. DOI: 10.1016/j.amjmed.2021.07.027

13. Gonzalez L. F., Warner D. S., Sheng H., Chaparro E. Endovascular middle cerebral artery embolic stroke model: a novel approach // Journal of Neurointerventional Surgery. 2022. 14(4). 413. DOI: 10.1136/neurintsurg-2021-017370

14. Kim G. W., Sugawara T., Chan P. H. Involvement of oxidative stress and caspase-3 in cortical infarction after photothrombotic ischemia in mice // Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 2000. 20(12). 1690-1701. DOI: 10.1097/00004647-200012000-00008

15. Konduri P. R., Marquering H. A., van Bavel E. E., Hoekstra A., Majoie C. B. L. M. In-Silico Trials for Treatment of Acute Ischemic Stroke // Frontiers in Neurology. 2020. 11. 558125. DOI: 10.3389/fneur.2020.558125

16. Lemmerman L. R., Harris H. N., Balch M. H. H., Rincon-Benavides M. A., Higuita-Castro N., Arnold D. W., Gallego-Perez D. Transient Middle Cerebral Artery Occlusion with an Intraluminal Suture Enables Reproducible Induction of Ischemic Stroke in Mice // Bio-Protocol. 2022. 12(3). e4305. DOI: 10.21769/BioProtoc.4305

17. Sheng H., Dang L., Li X., Yang Z., Yang W. A Modified Transcranial Middle Cerebral Artery Occlusion Model to Study Stroke Outcomes in Aged Mice // Journal of Visualized Experiments. 2023. 195. e65345. DOI: 10.3791/65345(2023)

18. Trotman-Lucas M., Gibson C.L. A Review of Experimental Models of Focal Cerebral Ischemia Focusing on the Middle Cerebral Artery Occlusion Model // F1000Research. 2021. 10. 242. DOI: 10.12688/f1000research.51752.2

19. Mrosk F., Hecht N., Vajkoczy P. Decompressive hemicraniectomy in ischemic stroke // Journal of Neurosurgical Sciences. 2021. 65(3). 249-258. DOI: 10.23736/S0390-5616.20.05103-6

20. Lin X., Wang H., Chen J., Zhao P., Wen M., Bingwa L. A., Jin K., Zhuge Q., Yang S. Nonhuman primate models of ischemic stroke and neurological evaluation after stroke // ournal of Neuroscience Methods. 2022 376. 109611 DOI: 10.1016/j.jneumeth.2022.109611

21. Soleman S., Yip P., Leasure J. L., Moon L. Sustained Sensorimotor Impairments after Endothelin-1 Induced Focal Cerebral Ischemia (Stroke) in Aged Rats // Experimental Neurology. 2010. 222(1). 13-24. DOI: 10.1016/j.expneurol.2009.11.007

22. Ostrova I. V., Kalabushev S. N., Ryzhkov I. A., Tsokolaeva Z. I. A Novel Thromboplastin-Based Rat Model of Ischemic Stroke // Brain Science. 2021. 11(11). 1475. DOI: 10.3390/brainsci11111475

23. Seong D., Yi S., Han S., Lee J., Park S., Hwang Y.H., Kim J., Kim H. K., Jeon M. Target ischemic stroke model creation method using photoacoustic microscopy with simultaneous vessel monitoring and dynamic photothrombosis induction // Photoacoustics. 2022. 27. 100376. DOI: 10.1016/j.pacs.2022.100376

24. Sun Y. Y., Kuo Y. M., Chen H. R., Short-Miller J. C., Smucker M. R., Kuan C. Y. A murine photothrombotic stroke model with an increased fibrin content and improved responses to tPA-lytic treatment // Blood Advances. 2020. 4(7). 1222-1231. DOI: 10.1182/bloodadvances.2019000782