Application value of multi-modal magnetic resonance imaging in the establishment of cerebral ischemia reperfusion model of cynomolgus monkey

中风是一种突然且具有破坏性的事件，由于血液流向大脑某部分的通道被切断，导致细胞因缺乏氧气而死亡。对于治疗患者的医生而言，最关键的目标是尽可能快地恢复血流，但安全地实现这一目标是一个复杂的挑战。恢复血流过晚或过于剧烈有时会导致新的损伤，这种现象被称为再灌注损伤。为了理解如何应对这种微妙的平衡，科学家需要观察在阻塞形成并随后清除时，活体大脑内部发生了什么。虽然人类研究至关重要，但它们并不总能展示出阻塞发生后组织健康状况发生的精确、瞬时的变化。这就是动物模型变得至关重要的原因，它们提供了一种在受控设置中测试治疗方法和观察生物过程的方式。然而，创建一个真正模拟人类状况的模型非常困难，尤其是在使用非人灵长类动物时，它们的脑部结构和功能比大鼠或小鼠更接近人类。

在最近的一项研究中，研究人员致力于使用食蟹猴建立一种高度准确的此类疾病模型，食蟹猴是常用于先进医学研究的灵长类物种。由苏州九洲医院和一家生物技术公司领导的研究团队旨在创造一个场景，即大脑中的血管被阻塞然后重新开放，从而模拟人类中风患者接受紧急治疗的经历。为此，他们使用了一种称为数字减影血管造影的技术，该技术就像是一张高清晰度、实时的血管地图。在这一技术的引导下，他们小心翼ående将一根微型导管引导进入每只猴子的大脑，并注入了一个微小的、自制的血块到大脑中动脉（供应大脑大部分区域的主要血管）。这种方法使他们能够极其精准地阻塞血管，确保由此产生的损伤在所有实验动物中都是一致且可靠的。

一旦建立了阻塞，研究人员便转向了一套强大的工具来观察大脑的反应。他们使用了一种被称为磁共振成像的医学影像技术，这种技术可以在不使用辐射的情况下创建大脑的详细图像。具体而言，他们结合了不同的扫描模式，既可以观察血管的结构，也可以观察脑组织的健康状况。其中一种被称为弥散加权成像的模式，对细胞内水分移动的变化异常敏感。当脑细胞缺乏氧气时，它们会肿胀，这种肿胀会限制水分的移动，导致该区域在扫描图中呈现明亮的亮色。另一种被称为磁共振血管造影的模式，则让团队能够直接看到血管，显示阻塞是否仍然存在或血管是否已经重新开放。

该研究涉及八只猴子，在造影机的引导下，手术在所有猴子身上都取得了成功。在制造出阻塞后，研究人员等待了两个半小时，然后给予了溶血药物治疗，这被称为溶栓治疗，是人类中风患者的标准治疗方案。随后，他们在阻塞后一小时、给药后四小时、二十四小时后以及初始事件一周后对猴子的大脑进行了多次扫描。图像讲述了一个清晰的故事。在阻塞发生后立即，扫描显示大脑组织出现了一个小范围的应激区。然而，在给予药物后，应激区域在接下来的几小时内最初似乎变大了，这表明组织正在对血液的突然回归做出反应。但随着时间的推移，图像显示了显著的恢复。到二十四小时处并持续到一周后，扫描图中明亮的应激区域开始缩小，此前消失不见的血管开始重新出现，表明阻塞已经清除，血液正在流动。

为了确认图像所反映的情况是真实的，研究人员在第八天对猴子进行安乐死后进行了最后的检查。他们取出大脑并将其切成薄片，用一种能使活组织呈现红色而使死组织呈现苍白色的红色染料进行染色。结果与图像完美吻应。大脑组织中的苍白死组织明显小于阻塞后一天看到的较大应激区域。这证实了大脑组织并未永久死亡；相反，一旦血流恢复，它就得到了康复。死组织的尺寸与扫描图中一周后的区域大小相符，证明了这种成像技术能够准确预测损伤的最终结果。

这项工作证明，利用先进的影像引导，可以在猴子身上建立可靠且精确的中风及再灌注模型。研究表明，通过结合不同类型的磁共振扫描，科学家可以实时观察大脑的愈合过程，准确观察血管何时重新开放以及组织如何恢复。研究结果表明，这些成像工具足以高精度地追踪治疗效果和大脑损伤程度。虽然本研究使用的是健康的猴子而非患有预存血管疾病的动物，但这种能够可视化从阻塞到恢复全过程的能力，为未来的研究提供了坚实的基础。它提供了一种在高度模拟人类状况的环境中测试新疗法并理解中风康复复杂生物学过程的方法，有望为每年受此疾病影响的数百万人带来更好的治疗手段。