Современные аспекты моделирования церебрального инсульта

Моделирование церебрального инсульта играет ключевую роль в изучении механизмов патогенеза, диагностики и разработки новых высокоэффективных методов терапии. Цель исследования — провести критический анализ данных о методах моделирования ишемического и геморрагического инсульта, представленных в рецензируемых источниках, индексированных в базах данных Pubmed и Российского индекса научного цитирования за период 2020–2024 гг. Результаты и выводы. Экспериментальное моделирование церебрального инсульта включает подходы in vitro, in vivo и in silico. Моделирование in vitro позволяет изучить молекулярные и клеточные механизмы повреждения нервной ткани, но полной мере не отражает сложные межклеточные взаимодействия в ответ на действие повреждающего фактора. Моделирование in silico основано на методах вычислительной нейробиологии, позволяя разработать математические модели прогнозирования течения и исходов острого цереброваскулярного повреждения и изучить отдельные механизмы повреждения нервной ткани Моделирование in vivo представляет экономически выгодный, высоковоспроизводимый подход, благодаря широкой доступности лабораторных животных и обеспечивает низкие финансовые затраты на их содержание. Наиболее предпочтительными моделями ишемического и геморрагического инсульта являются эндоваскулярная нитевая окклюзия средней мозговой артерии, коллагеназная и балонная модель индукции паренхиматозного кровоизлияния, поскольку позволяют наиболее точно моделировать острое цереброваскулярное повреждение головного мозга человека на животных моделях.

1. Feigin V. L. et al. World Stroke Organization (WSO): global stroke fact sheet 2022 // International Journal of Stroke. – 2022. – Т. 17. – №. 1. – С. 18-29.

2. Ignatyeva V. I. et al. Social and economic burden of stroke in Russian Federation // Zhurnal nevrologii i psikhiatrii imeni SS Korsakova. – 2023. – Т. 123. – №. 8. Vyp. 2. – С. 5-15.

3. Qin C. et al. Signaling pathways involved in ischemic stroke: molecular mechanisms and therapeutic interventions // Signal transduction and targeted therapy. – 2022. – Т. 7. – №. 1. – С. 215.

4. Alsbrook D. L. et al. Neuroinflammation in acute ischemic and hemorrhagic stroke // Current neurology and neuroscience reports. – 2023. – Т. 23. – №. 8. – С. 407-431.

5. Xiao Z. et al. Reduction of lactoferrin aggravates neuronal ferroptosis after intracerebral hemorrhagic stroke in hyperglycemic mice // Redox biology. – 2022. – Т. 50. – С. 102256.

6. Hochrainer K., Yang W. Stroke proteomics: from discovery to diagnostic and therapeutic applications // Circulation research. – 2022. – Т. 130. – №. 8. – С. 1145-1166.

7. 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 & Metabolism. – 2000. – Т. 20. – №. 12. – С. 1690-1701.

8. Magid-Bernstein J. et al. Cerebral hemorrhage: pathophysiology, treatment, and future directions // Circulation research. – 2022. – Т. 130. – №. 8. – С. 1204-1229.

9. Liu B. et al. Recent advances and perspectives of postoperative neurological disorders in the elderly surgical patients // CNS neuroscience & therapeutics. – 2022. – Т. 28. – №. 4. – С. 470-483.

10. Li Y., Zhang J. Animal models of stroke // Animal models and experimental medicine. – 2021. – Т. 4. – №. 3. – С. 204-219.

11. Arkelius K. et al. Validation of a stroke model in rat compatible with rt-PA-induced thrombolysis: New hope for successful translation to the clinic // Scientific Reports. – 2020. – Т. 10. – №. 1. – С. 12191.

12. Konduri P. R. et al. In-silico trials for treatment of acute ischemic stroke // Frontiers in Neurology. – 2020. – Т. 11. – С. 558125.

13. Chaparro-Cabanillas N. et al. Transient Middle Cerebral Artery Occlusion Model of Stroke // Journal of Visualized Experiments: Jove. – 2023. – №. 198.

14. Amado B. et al. Ischemic stroke, lessons from the past towards effective preclinical models // Biomedicines. – 2022. – Т. 10. – №. 10. – С. 2561.

15. Dutra B. G. et al. Thrombus imaging characteristics and outcomes in acute ischemic stroke patients undergoing endovascular treatment // Stroke. – 2019. – Т. 50. – №. 8. – С. 2057-2064.

16. Feske S. K. Ischemic stroke // The American journal of medicine. – 2021. – Т. 134. – №. 12. – С. 1457-1464.

17. Gonzalez L. F. et al. Endovascular middle cerebral artery embolic stroke model: a novel approach // Journal of neurointerventional surgery. – 2022. – Т. 14. – №. 4. – С. 413-413.

18. Mrosk F., Hecht N., Vajkoczy P. Decompressive hemicraniectomy in ischemic stroke // Journal of Neurosurgical Sciences. – 2020. – Т. 65. – №. 3. – С. 249-258.

19. 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. – Т. 10.

20. Sheng H. et al. A modified transcranial middle cerebral artery occlusion model to study stroke outcomes in aged mice // JoVE (Journal of Visualized Experiments). – 2023. – №. 195. – С. e65345.

21. Li G. et al. Systems-level computational modeling in ischemic stroke: from cells to patients // Frontiers in Physiology. – 2024. – Т. 15. – С. 1394740.

22. Ostrova I. V. et al. A novel thromboplastin-based rat model of ischemic stroke //Brain Sciences. – 2021. – Т. 11. – №. 11. – С. 1475.

23. Seong D. et al. Target ischemic stroke model creation method using photoacoustic microscopy with simultaneous vessel monitoring and dynamic photothrombosis induction // Photoacoustics. – 2022. – Т. 27. – С. 100376.

24. Sun Y. Y. et al. A murine photothrombotic stroke model with an increased fibrin content and improved responses to tPA-lytic treatment // Blood advances. – 2020. – Т. 4. – №. 7. – С. 1222-1231.

25. Pushie M. J. et al. Multimodal imaging of hemorrhagic transformation biomarkers in an ischemic stroke model // Metallomics. – 2022. – Т. 14. – №. 4. – С. mfac007.

26. García-Serran A. et al. Targeting pro-oxidant iron with exogenously administered apotransferrin provides benefits associated with changes in crucial cellular iron gate protein TfR in a model of intracerebral hemorrhagic stroke in mice // Antioxidants. – 2023. – Т. 12. – №. 11. – С. 1945.

27. Grisotto C. et al. High-fat diet aggravates cerebral infarct, hemorrhagic transformation and neuroinflammation in a mouse stroke model / /International Journal of Molecular Sciences. – 2021. – Т. 22. – №. 9. – С. 4571.

28. Lu H. F. et al. A new central post-stroke pain rat model: autologous blood injected thalamic hemorrhage involved increased expression of P2X4 receptor // Neuroscience Letters. – 2018. – Т. 687. – С. 124-130.

29. He C. et al. Microglia in the pathophysiology of hemorrhagic stroke and the relationship between microglia and pain after stroke: a narrative review // Pain and Therapy. – 2021. – Т. 10. – С. 927-939.

30. Melià-Sorolla M. et al. Relevance of porcine stroke models to bridge the gap from pre-clinical findings to clinical implementation // International journal of molecular sciences. – 2020. – Т. 21. – №. 18. – С. 6568.

31. Melià-Sorolla M. et al. Relevance of porcine stroke models to bridge the gap from pre-clinical findings to clinical implementation // International journal of molecular sciences. – 2020. – Т. 21. – №. 18. – С. 6568.

32. Lei W. et al. Development of an early prediction model for subarachnoid hemorrhage with genetic and signaling pathway analysis // Frontiers in Genetics. – 2020. – Т. 11. – С. 391.

33. Yamada H. et al. Subarachnoid hemorrhage triggers neuroinflammation of the entire cerebral cortex, leading to neuronal cell death // Inflammation and Regeneration. – 2022. – Т. 42. – №. 1. – С. 61.

34. Vieira L. S., Laubenbacher R. C. Computational models in systems biology: standards, dissemination, and best practices // Current opinion in biotechnology. – 2022. – Т. 75. – С. 102702.

35. Gorick C. M., Saucerman J. J., Price R. J. Computational model of brain endothelial cell signaling pathways predicts therapeutic targets for cerebral pathologies // Journal of molecular and cellular cardiology. – 2022. – Т. 164. – С. 17-28.

36. Huang X., Hussain B., Chang J. Peripheral inflammation and blood–brain barrier disruption: effects and mechanisms // CNS neuroscience & therapeutics. – 2021. – Т. 27. – №. 1. – С. 36-47.

37. Miller C. et al. In silico trials for treatment of acute ischemic stroke: design and implementation // Computers in biology and medicine. – 2021. – Т. 137. – С. 104802.

38. Lin X., Li N., Tang H. Recent advances in nanomaterials for diagnosis, treatments, and neurorestoration in ischemic stroke // Frontiers in Cellular Neuroscience. – 2022. – Т. 16. – С. 885190.