4月23日，铭泰佳信联合逻辑神经科学举办了线上学术讲座，围绕“缺血再灌注模型与多技术融合”为主题展开了深入讲解，由铭泰佳信活体脑化学分析资深技术工程师袁梦奇担任主讲。讲座内容主要包括三个⽅⾯：

• 缺⾎再灌注模型研究进展；

• 科学灌注模型研究与临床转化；

• 多技术融合的结合与拓展。

讲座概要

一、缺血再灌注概念

什么是缺血再灌注？缺血指组织器官的血流供应被中断，临床常⻅于⼼肌梗死（冠状动脉栓塞）和脑梗死（⼤脑中动脉栓塞）；再灌注指通过急诊介⼊⼿术或溶栓药物恢复⾎流，重新开通堵塞⾎管。缺⾎再灌注损伤，则指恢复⾎流后触发更剧烈的损伤机制，包括：氧⾃由基爆发、钙超载、炎症细胞浸润、线粒体功能崩溃等。

也就是说，缺血再灌注是一把双刃剑，研究该问题的核⼼⼯具为缺⾎再灌注模型，代表性模型包括⼼梗模型（冠脉结扎）和脑梗模型（⼤脑中动脉栓塞，MCAO）。

二、缺血再灌注模型的研究进展

在导致死亡的心脑血管疾病中，占比最高的是缺血性脑卒中（脑梗死）和急性心肌梗死，两者均由血管阻塞或破裂导致组织缺血坏死，致死风险极高。

缺⾎再灌注模型的研究意义体现在三个方面：

• 机制研究：精确控制缺⾎再灌注时间，捕捉损伤发生的黄金窗⼝。

• 药物筛选：验证药物效果。

• 转化桥梁：连接基础研究与临床实践。

心梗模型演变

脑梗模型演变

脑梗模型经典⽅法为⼤脑中动脉栓塞（MCAO），插入一根头部涂覆硅胶的尼龙线，经颈内动脉上行至大脑中动脉的起始部，阻断血流达到预定缺血时间后，再拔出线栓恢复血流。

优点：⽆需开颅、创伤⼩、缺⾎时间可控、再灌注可逆。

难点：需显微镜辅助操作，线栓位置与直径需按体重调整，在结合药物递送的研究中，需考虑血脑屏障的影响。

三、缺血再灌注模型临床转化

缺血再灌注模型，从基础研究到临床实践的过程中⾯临诸多挑战，成功与失败案例并存。讲师分享了一则关于远程的缺血预处理的成功案例，和有关环孢素、NXY-059药效验证的两则失败案例。在失败中吸取经验，得出模型必须更贴近临床的现实。基于此，在后续的研究中，逐步开发了合并症模型。

• 糖尿病+心梗模型：诱导糖尿病⼋周后造⼼肌缺⾎，发现糖尿病⼼脏对保护剂的反应完全不同。

• ⽼龄+心梗模型：使⽤18到20⽉龄⼩⿏，发现⽼龄⼼脏⾃噬⽔平下降，线粒体功能减弱。

• ⾼⾎压+脑梗模型：使⽤⾃发性⾼⾎压⼤⿏，发现脑梗死体积更⼤，出⾎转化⻛险更⾼，术后死亡率显著升⾼，炎症反应更强烈。

• ⾼脂⾎症+脑梗模型：⾎脑屏障破坏更严重，外周炎症细胞浸润更多。

通过以上内容，能够对缺血再灌注模型有了一个基本的了解，见证了它在临床中的重要性及发展历程。

四、多种技术的结合与拓展

缺⾎再灌注模型在临床转化中已取得⼀定成果，但细胞损伤和死亡机制研究仍需深⼊，比如缺血再灌注的过程中，组织微环境的动态参数到底是如何变化的？这些变化又能如何帮助临床去指导用药或治疗？

在前面的介绍中已经提及了一些技术融合的案例，比如基因编辑技术实现了可控的因果验证；类器官芯片提供了人源化的平台，为缺血再灌注模型研究提供了多维度的支持等。在直播中，讲师着重介绍了两种技术——微透析技术和活体脑化学物质实时分析技术。突破传统终点分析（实验结束，处死动物测一个时间点的数据）局限，实现活体动态监测缺⾎再灌注过程中化学物质变化，为理解动态机制提供关键⼯具。

1、微透析活体取样技术

微透析技术的核心是将前端为半透膜的探针（探针的直径约200~500μm），植入到特定的脑区或者心肌组织中，以极慢的流速（通常是1~2μL/min）灌流液，组织内物质会顺着浓度梯度从半透膜扩散进入探针的内部，随流动的灌流液到达探针的出液端，从而获得样品。收集到样品可进一步用生化的方法或者质谱等去进行分析。

整个过程中，只产生物质的交换，没有液体的交换，样品纯净，动物不会因为长时间的收集样品而导致损失体液或组织水肿，从而可实现在同一个动物上的连续取样监测。

微透析技术优势：

• 样品纯净：仅物质交换⽆液体交换；

• 连续监测：同⼀动物可⻓期重复采样；

• 时间分辨率高：时间分辨率提升⾄1-2分钟（传统需10-20分钟）。

图 不同规格的探针植入在动物脑部及心肌中的手术案例

基于微透析技术的特点，结合临床微透析检测仪器，在临床器官移植重症监护中，可以起到了重要的作用，能帮助医护人员更早地发现组织缺血和一些代谢的危机。

2、活体脑化学物质实时分析技术

活体脑化学物质实时分析技术可以将时间分辨率进一步缩短至1s甚至0.1s，这对于理解缺血再灌注发生的瞬时变化至关重要。这项技术的核心原理是电化学，将经过特异性修饰的微电极直接植入到目标脑区，将化学信号转化成电信号去呈现，并通过电信号的解读实现对目标物质的定量。

目前可检测的物质有：多巴胺、葡萄糖、乳酸、抗坏血酸、氧气、氢离子、钙离子、钾离子。

应用到缺血再灌注的研究中，可以捕捉离子稳态的崩溃，监测酸碱平衡的紊乱，在缺血期的乳酸堆积，再灌注早期钙离子的爆发性内流，缺血性酸中毒和再灌注时的ph过冲等情况。

实验动物脑部植入电极后，术后经过恢复，在整个检测期间动物可以保持清醒自由活动状态，更加真实地反应动物处于正常生理学状态下的脑化学物质浓度变化。

血流与脑组织氧含量同步检测实验是将活体脑化学物质实时分析技术与双光子显微镜结合，通过原位电极植入脑区检测脑组织的氧气浓度变化。检测结果显示，在缺血再灌注期间，脑组织的氧含量和血流速度变化是同步的。缺血造模后，血流速度在显微镜下观察到明显变慢，同时可观察到脑组织的氧含量基线下降；再灌注后，血流速度逐渐恢复，同时可观察到脑组织的氧含量基线回升。

3、活体脑化学物质实时分析技术+微透析技术

微透析探针可以植入到各个组织脏器中，活体脑化学物质实时分析系统可以针对特定的物质达到更高的检测时间分辨率。因此将两个技术结合，可以拓展更多的实验可能性。

比如在收集单胺类神经递质的同时针对性地去观察葡萄糖的实时动态变化。比如在观察钾离子动态变化的同时，通过微透析样品去分析药物的药代动力学。

基于上述的技术融合发展，未来缺血再灌注的研究也将实现进一步的突破。比如通过多模态的整合，在同一动物上同时获取更多的信息；或者通过与微透析技术的联合，将脑部成熟的检测方法拓展到更多组织器官研究中。这将为临床转化提供了更多的可能性。