Первые попытки воспроизвести инсульт в эксперименте были предприняты в середине прошлого столетия, когда N. Hill и соавт. [1] инъецировали эндогенный сгусток крови в сонную артерию собаки. В настоящее время эта линия исследований сложилась в целостное экспериментально-клиническое направление, включающее различные подходы и методы (см. таблицу). 
Модели инсульта вполне эквивалентны данным клинических наблюдений по динамике и топографии ишемических повреждений при том, что окклюзия сосуда обычно вызывает идентичные поражения в головном мозге человека и животных. При разработке модели учитываются сроки обратимого (первые 48 ч) и необратимого (3—7 сут) повреждения нервной ткани на основе общих молекулярных механизмов нейропротекции и нейропластичности [2, 3], а также влияния антагонистов NMDA-рецепторов, ингибиторов апоптоза и антигипоксантов [4—6]. Сложная нейронная структура головного мозга и регуляция мозговой гемодинамики допускают разные варианты развития инсульта и не позволяют моделировать его ни в клеточной культуре или на срезах мозга in vitro, ни с помощью компьютерных программ [7—9]. Модели на животных дают прекрасную возможность тщательного гистопатологического, физиологического и биохимического анализа и, что наиболее важно, позволяют получить данные об изменениях головного мозга в самые ранние сроки развития ишемии. Именно этот момент невозможно зафиксировать у человека вследствие вариабельности клинического течения и начала лечебных мероприятий. Вместе с тем результаты экспериментальных исследований необходимы для разработки новейших терапевтических стратегий [10—12].
Анализ данных литературы [13] показывает, что динамика формирования зоны ишемического повреждения зависит от внутри- и межвидовых особенностей организации головного мозга, ареала окклюзии сосуда и полового диморфизма. Хотя эффективность моделируемого процесса показана на совершенно разных животных, крыса остается основным объектом для экспериментального инсульта [14, 15]. Важным фактором здесь выступает анатомическое сходство ангиоархитектоники мозга человека и крысы. Так, вертебрально-базилярная система у крыс и человека формируется из позвоночных артерий, исходящих от подключичных артерий с обеих сторон. Сосуды лежат в поперечных отростках позвонков С6—С1, проходят в полость черепа через большое затылочное отверстие и после слияния образуют на уровне варолиева моста базилярную артерию. Каротидная система возникает из общих сонных артерий (ОСА). У взрослых крыс наружная сонная артерия (НСА) начинается на уровне большого рога подъязычной кости, на 2—4 мм ниже угла нижней челюсти, как прямое продолжение ОСА. Не достигая угла нижней челюсти, она разветвляется на пять основных сосудов: затылочная артерия, верхняя щитовидная, восходящая глоточная, язычная и восходящая небная артерии. Внутренняя сонная артерия (ВСА) располагается глубже, следует по тому же направлению до основания черепа и около барабанной буллы дает крылонебную артерию (КНА). Последняя у человека расположена позади ВСА и отходит от внутренней верхнечелюстной ветви НСА. Церебральная часть ВСА делится на несколько ветвей, три из которых аналогичны анатомии человека: задняя соединительная артерия, средняя мозговая артерия (СМА) и передняя мозговая артерия, а две дополнительных (гипоталамическая и передняя хориоидальная артерии) характерны только для крыс [15].
Лабораторные крысы являются относительно изолированной популяцией, с нулевым уровнем межвидового скрещивания. Сохранение генетической однородности особей одного вида здесь определяет постоянство и преемственность результатов эксперимента. Моделирование инсульта на крысе имеет и другие преимущества: 1) небольшие размеры головного мозга, позволяющие оценить состояние разных его отделов целостно, в их структурно-функциональной взаимосвязи; 2) существование генетически модифицированных линий для исследования разных патогенетических аспектов инсульта (так, специальная линия крыс с генетической предрасположенностью к спонтанной гипертензии является лучшей экспериментальной моделью гипертензивных кровоизлияний в мозг) [16]; 3) наличие оценочных шкал неврологического дефицита и поведенческих реакций у крыс.
Жизнеспособность клеток в фокусе ишемии находится в определенной зависимости от пола животного. N. Alkayed и соавт. [17], по-видимому, первыми представили данные о нейропротективной функции эндогенного эстрогена. Авторы моделировали инсульт путем перевязки СМА у крыс, разделенных на дискретные группы: самцы, самки и овариоэктомированные самки. При сравнительной оценке повреждений головного мозга оказалось, что фокус инсульта у самок всегда имел значительно меньшие размеры за счет хорошо развитой системы коллатералей сосудов между корой и подкорковыми ядрами [18]. Такая закономерность установлена и у человека. Среди мужчин инсульт встречается чаще, а у женщин риск развития заболевания резко возрастает после менопаузы [4, 12]. В настоящее время установлено, что эстрадиол и прогестерон (мощные модуляторы нейротрофинов) являются частью нейропротективного механизма при гипоксии и эксайтотоксичности [19—21]. Чтобы исключить потенциальное влияние женских половых гормонов, прецизионную модель инсульта формируют только на самцах [18].
Сложная система кровоснабжения разных участков головного мозга, многофакторность ишемического повреждения и связанные с ним неврологические проявления диктуют разные экспериментальные приемы в исследовании инсульта. В зависимости от способа редукции кровотока и патогенетического механизма инсульта все существующие подходы можно разделить на модели глобальной и фокальной ишемии.
Глобальная ишемия головного мозга развивается в результате нарушения кровоснабжения по всем магистральным сосудам и приводит к тотальному нарушению деятельности мозга. Как правило, она возникает при остановке сердца, острой гипотензии или острой кровопотере и позволяет исследовать повреждение нейронов в наиболее уязвимых участках новой коры, гиппокампа, стриатума и мозжечка. Для создания глобальной ишемии предлагается множество приемов. Большинство из них сводится к перевязке двух, четырех, семи или девяти артерий, питающих головной мозг. В некоторых моделях перевязку магистральных артерий сочетают с формированием системной гипотензии [22]. Глобальную ишемию мозга моделируют также с помощью фармакологической блокады сердца, декапитации или тугой перевязки шеи лигатурой [16].
Фокальная ишемия возникает при снижении или полном прекращении кровотока только в изолированном сосудистом бассейне (см. таблицу). Эта ситуация воспроизводится временной или постоянной окклюзией какой-либо одной из магистральных артерий [23]. Моделирование фокальной ишемии позволяет исследовать локальные изменения головного мозга и пенумбру — зону вторичного повреждения вокруг ядра инфаркта с обратимой жизнеспособностью (рис. 1). 
Наиболее распространенной моделью фокальной ишемии является окклюзия СМА ввиду ее релевантности инсульту у человека [19, 24]. Как правило, этот прием ведет к ишемии внутренней капсулы, подкорковых ядер и неокортекса и воспроизводится в двух вариантах. При дистальном варианте после краниотомии проводятся прямая окклюзия СМА или ее фотохимический тромбоз, а проксимальный вариант допускает непрямую окклюзию СМА путем введения в просвет ВСА различных окклюдеров или эмболов [25, 26].
Прямая окклюзия внутричерепных артерий первоначально использовалась для моделирования фокальной ишемии у собак, кошек и приматов [27]. В этой серии работ окклюзии подвергался проксимальный участок СМА, который позволял исследовать наиболее распространенную височно-теменную локализацию инсульта. Только в 1975 г. R. Robinson и соавт. [25] адаптировали технику для головного мозга крысы. Однако и эти результаты оказались весьма сложны для оценки ввиду низкой воспроизводимости модели и значительной вариабельности размеров очага получаемого инсульта. M. Kudo и соавт. [28] предложили более перспективный вариант, при котором в просвет церебральных артерий вводили эмбол из суспензии фрагментов кровяного сгустка. Однако указанное методическое возражение распространялось и на эти исследования: при введении тромба в ВСА, кроме поражения бассейна СМА, появлялись эмболии бассейнов передней и задней мозговых артерий даже в контралатеральном полушарии.
Модификации оригинальной методики R. Robinson предпринимались неоднократно и на разных методических основах [29, 30]. Очевидно, что максимум эффективности моделируемого процесса достигается с помощью управляемой тромбоэмболии или при сочетании с механической окклюзией СМА. Поэтому, минуя подробный анализ этих работ, отметим лишь их достоинства и противоречия.
Как показали экспериментальные данные, размер тромба не всегда дает лучшие результаты по моделируемой ишемии. Если в одних случаях крупные размеры эмбола затрудняют его точное подведение в СМА, то в других (при использовании мелких эмболов в сочетании с селективной окклюзией СМА) обнаруживается ранняя реканализация тромба [26]. В обоих исследованиях, несмотря на сложную и трудоемкую работу, полученные результаты отличались стертой клинической картиной, а отдаленные последствия инсульта при такой постановке опытов часто ускользали от внимания экспериментаторов. Нивелировать эти недостатки удалось E. Busch и соавт. [31], тромбоэмболическая модель которых сложилась как гибрид указанных методик. Авторы вводили в просвет ВСА небольшое количество сгустков крови размером 1,5×0,35 мм. При этом окклюзии одновременно подвергались передняя, средняя и задняя мозговые артерии. В результате формировалось стойкое и значимое патологическое состояние, сходное с инсультом при прямой перевязке ВСА.
В 1985 г. B. Watson и соавт. [32] усовершенствовали тромбоэмболическую модель на основе фотохимической реакции специальных красителей. Метод заключался в введении в кровоток раствора бенгальского розового с последующим локальным облучением черепа лучом света определенной длины волны. Взаимодействие света с реагентом создавало высокоактивный молекулярный кислород, который окислял белково-липидные комплексы в эндотелии и стимулировал интенсивную агрегацию тромбоцитов. Возникающий тромбоз и экстравазация плазмы крови вели к окклюзии сосудов с ограниченным ишемическим поражением коры головного мозга [16]. В последующем для исключения воспалительного отека нейропиля стали применять аргоновый лазер с длиной волны 514 нм [33]. Оценивая эту модель, можно выделить главные ее преимущества: 1) простая, минимально инвазивная процедура и высокая выживаемость животных; 2) постоянный размер поражения и возможность вызывать инсульт в любой области коры; 3) модель эффективна в исследованиях нейропротективной и тромболитической терапии.
Фотохимическая реакция происходила в большом количестве сосудов в освещенной области, а инсульт индуцировался прекращением кровотока в пределах одной терминальной артерии, которую не всегда удавалось точно локализовать. По этой причине исследование было необходимо постоянно сопровождать визуализацией с помощью магнитно-резонансной томографии. Моделируемая окклюзия необратима и не пригодна для изучения реперфузионных повреждений мозга, а вазогенный отек как постоянный спутник фототромбоза не всегда коррелирует с патогенезом инсульта у человека [34, 35].
Интересным вариантом изолированного коркового инсульта является метод проксимальной окклюзии СМА путем аппликации на ее участок или интрацеребральной инъекции эндотелина-1 и эндотелина-3 [36]. Будучи мощным вазоконстриктором, эндотелин вызывает локальное повреждение нейронов и задержку микроглиального ответа. В подкорковом белом веществе эндотелин стимулирует аксональную дегенерацию и фрагментацию миелина. Эта модель предполагает проведение краниотомии и дает возможность исследовать ишемию у бодрствующих животных. Однако моделируемый процесс имеет существенный недостаток — непрогнозируемое распространение ишемии в ткани головного мозга, кроме того, постепенное исчезновение фармакологического эффекта эндотелина затрудняет контроль длительности вазоспазма [16]. Интрацеребральное введение препарата вызывает травматическое повреждение вещества головного мозга, затрудняя оценку результатов исследования.
В качестве адекватной модели фокальной ишемии для изучения регионарных нарушений кровообращения широко используется метод постоянной или временной окклюзии СМА путем введения в ее просвет филамента. Методика была предложена J. Koizumi и соавт. [37] и в дальнейшем неоднократно модифицировалась [14, 38]. В просвет СМА через ВСА проводят полиамидную нить (филамент), которая надежно заполняет весь поперечник сосуда. Область ишемического поражения в этом случае охватывает латеральную поверхность хвостатого ядра и фронтопариетальную кору [39].
Таким образом, метод филаментной окклюзии позволяет при сравнительно малой инвазивности блокировать кровоток на значительном протяжении сосуда. Зона инфаркта при этом зависит от диаметра филамента, его прочности на разрыв и способности к расширению в кровотоке. Метод имеет определенные технические сложности, связанные с хирургическими навыками экспериментатора, а также может осложняться гипертермией и возможностью субарахноидальных кровоизлияний из-за угрозы прорыва стенки сосуда филаментом. Для преодоления этих недостатков филамент покрывают силиконом, а погружение нити в раствор поли-L-лизина придает ей адгезивные свойства к эндотелиоцитам и способствует дополнительному тромбозу сосуда [40]. Перспективным представляется сочетание филаментной окклюзии СМА с коагуляцией КНА. Такая манипуляция полностью исключает ретроградный и коллатеральный кровоток в ВСА после перевязки ОСА и НСА, дает возможность контролировать зону распространения инсульта и способствует его специфической локализации (рис. 2). 
Рассмотренные варианты экспериментального инсульта отражают реалистичные модели основных патогенетических механизмов, формирующихся в результате артериальной эмболии, тромбоза или спазма. Ни одно методическое решение не является универсальным, и его выбор определяется с учетом видовых особенностей церебрального кровообращения и соотносится с конкретной задачей по изучению молекулярно-клеточных и фармакологических эффектов в зоне ишемии. Прогресс в этом направлении заключается в поиске моделей, совмещающих этиологический подход с исследованием отдельных звеньев патохимических и нейроглиальных изменений и прецизионной коррекцией этих нарушений.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
*e-mail: korobtsov@inbox.ru