卒中相关动物模型：方法学、应用与转化研究展望

Chenglong Shi; Mengyuan Xu; Yanmei Li; Lei Zhao; Haitao Xu; Lei Xian; Zhenyu Wang; Longjie Qin; Xiao-li Min

doi:10.3791/70147

综述文章

卒中相关动物模型：方法学、应用与转化研究展望

DOI：

10.3791/70147

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2026年5月19日

Chenglong Shi^*¹^,² , Mengyuan Xu^*³ , Yanmei Li^*⁴ , Lei Zhao¹^,² , Haitao Xu¹^,² , Lei Xian¹^,² , Zhenyu Wang¹^,² , Longjie Qin¹^,² , Xiao-li Min¹^,²

¹Department of Psychiatric Sleep Medicine Center, the Second Affiliated Hospital of Kunming Medical University, ²Department of Neurosurgery, the Second Affiliated Hospital of Kunming Medical University, ³Department of Neurology, the Second Affiliated Hospital of Kunming Medical University, ⁴Department of Rehabilitation, the Second Affiliated Hospital of Kunming Medical University

^* These authors contributed equally

本文内容

摘要

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本文综述了主要的脑卒中动物模型，评估了其技术原理、优势与局限性。重点强调了严格且与临床一致的设计以及转化相关性。推进整合共病因素的平台、生物标志物引导的评估以及跨物种验证，对于提高脑卒中治疗从临床前到临床转化的成功率至关重要。

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

脑卒中仍是全球范围内导致死亡和残疾的主要原因。尽管已有数百种神经保护剂在临床前研究中显示出潜力，但几乎全部在临床试验中失败，主要原因在于动物模型与人类疾病状况之间存在不一致性。本文对实验性脑卒中模型进行了系统综述，涵盖缺血性脑卒中（大脑中动脉阻塞、光化学血栓形成、血栓栓塞性模型、内皮素-1诱导的血管收缩、全脑缺血）、出血性脑卒中（脑内出血、蛛网膜下腔出血、硬膜外血肿）、脑血管疾病相关模型（颅内动脉瘤、动静脉畸形）、自发性易卒中模型（高血压、脑淀粉样血管病）以及特殊条件模型（新生儿缺氧缺血性脑病、慢性脑低灌注、卒中后并发症如癫痫、抑郁、吞咽困难和认知障碍）。我们系统总结了每种模型的技术方法、关键参数、优势与局限性，并强调其在研究神经保护、再灌注、血肿扩大、炎症反应、血脑屏障破坏及康复策略中的应用。依据STAIR和ARRIVE等国际指南，我们强调了严格研究设计的重要性，包括对物种、品系、性别、年龄及合并症的控制，以及与临床情景相一致的结局评估指标。未来发展方向包括开发能够反映人类脑卒中异质性的复合模型和整合合并症的模型，实施跨物种验证，将影像学和血液生物标志物纳入临床前研究流程，以及推进新型药物和器械的转化研究平台。弥合动物模型与临床试验设计之间的差距，对于加速有效脑卒中疗法的发现至关重要。

引言

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脑卒中是全球范围内导致死亡和长期残疾的主要原因，给社会和医疗系统带来了沉重的负担。最新的全球疾病负担研究结果显示，2021年约有1190万例新发脑卒中病例，其中65.3%为缺血性卒中，28.8%为脑内出血（ICH），5.8%为蛛网膜下腔出血（SAH）¹^,²。尽管再灌注治疗——包括静脉注射重组组织型纤溶酶原激活剂（rt-PA）和机械取栓——已显著改变了急性期治疗模式，但目前仅有少数患者能够接受或从这些治疗中获益³^,⁴。此外，许多在动物研究中有效的神经保护策略在临床试验中未能成功，凸显了长期存在的转化障碍⁵。其中一个关键因素在于，不同研究和临床环境对“成功”的衡量标准各不相同，评估指标从急性期组织学损伤到长期功能恢复不等，并日益纳入纵向和多模态表型分析。

动物模型在这一转化过程中不可或缺。自20世纪中期以来^th 一个多世纪以来，多种实验模型的发展推动了对脑血管病理生理学、缺血级联反应、出血动力学以及神经炎症与修复过程的理解。这些模型主要服务于三个目的：（i）阐明缺血性和出血性损伤的细胞与分子机制；（ii）筛选和优化神经保护与神经修复策略；（iii）为血管内治疗、康复干预及医疗照护体系的整合提供桥梁平台。⁶^,⁷重要的是，模型的选择应基于临床情境和关注的主要终点指标（例如，再灌注生物学、血肿相关毒性、早期脑损伤或长期行为学结果），而非出于操作便利性。鉴于人类脑卒中在年龄、性别、合并症、血管解剖结构和病因亚型等方面存在显著异质性，单一模型无法完全模拟临床实际情况；因此需要采用互补的模型来模拟特定的临床场景。⁶^,⁷.

卒中模型的发展始终紧密围绕临床需求。早期的全脑缺血模型（如四血管阻塞法）旨在研究缺氧-缺血性脑病（HIE）和心脏骤停后损伤⁸。由Koizumi建立并由Longa优化的经腔内线栓法大脑中动脉阻塞（MCAO）模型，可在无需开颅的情况下实现可重复的永久性或短暂性局灶性缺血，极大地推动了与大血管闭塞（LVO）及再灌注相关的研究⁹^,¹⁰。随后，局灶性缺血模型不断多样化，以在实验可控性与血栓栓塞性病变的真实性之间取得平衡：血栓栓塞性模型有助于评估溶栓治疗和抗血栓药物的效果¹¹；光化学法可产生边界清晰的皮质梗死，适用于神经环路水平和康复研究¹²；内皮素-1（ET-1）微量注射则可实现空间定位明确且可逆的血管收缩，用于模拟小血管病和深部脑损伤¹³。在出血性卒中领域，胶原酶诱导型和自体血注射型脑出血（ICH）模型，以及蛛网膜下腔出血（SAH）的血管内穿刺（EVP）模型，促进了对血肿扩大、血液成分神经毒性、早期脑损伤（EBI）和脑血管痉挛等机制的理解¹⁴^,¹⁵^,¹⁶^,¹⁷。近年来，针对特殊状况和并发症的研究范式，包括新生儿HIE、慢性低灌注/血管性认知障碍（VCI）以及卒中后全身性并发症等模型，被广泛用于更真实地反映临床异质性和恢复轨迹¹⁸^,¹⁹。

然而，挑战依然存在。啮齿类动物与人类在解剖学和生理学上的差异限制了研究结果的直接转化，因此需要在大型动物以及选择性地在非人灵长类动物（NHPs）中开展补充性研究²⁰。不同实验室在手术技术、阻塞持续时间、生理监测和结局指标方面的差异损害了研究的可重复性；元研究指出，在随机化、盲法、样本量规划和透明报告方面存在明显不足²¹^,²²。此外，临床现实中患者常伴有衰老、性别特异性生物学特征、多种共病以及免疫-脑相互作用，这些因素共同影响急性损伤和长期恢复过程，而目前的临床前研究却主要使用年轻且无其他健康问题的动物，并仅关注短期结局，两者之间存在显著差异。为了提高研究的严谨性和转化一致性，卒中治疗学术-产业圆桌会议（Stroke Therapy Academic Industry Roundtable, STAIR）的建议强调应预先设定统计效能、实施随机化与盲法、采用具有临床意义的终点指标、纳入共病因素、进行多模型验证以及跨实验室重复验证；ARRIVE 2.0 则提供了详细的报告标准。持续贯彻这些实践对于增强研究的可重复性和转化有效性至关重要²³^,²⁴^,²⁵。在此背景下，对与卒中相关的动物模型进行系统性整合十分必要。在本综述中，我们将缺血性、出血性、特殊条件模型及桥接模型进行分类，提炼各模型间的权衡关系（包括建构效度、可重复性及终点指标与临床的相关性），并提供一个简洁的模型选择框架——辅以结构化的比较表格——以根据研究目标和转化意图指导模型的选择。

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综述与观点

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脑卒中建模的方法学途径

脑卒中动物模型的方法学发展已历经半个多世纪。其核心目标是在实验条件下尽可能真实地再现人类脑卒中的病理生理过程，同时明确在结构效度、实验控制和终点指标一致性之间的权衡。在实际应用中，模型的选择应从临床情境和主要观测指标出发，进而权衡可行性与可重复性。根据脑卒中类型和临床情境，常用的模型可分为四类：缺血性模型、出血性模型、特殊条件模型以及大动物和非人灵长类动物（NHP）模型。表1总结了与决策相关的关键属性（机制侧重、典型病灶特征、变异性以及最适用的应用场景），以支持基于研究目标的模型选择。

缺血性卒中模型

缺血性卒中模型旨在模拟由大血管闭塞（LVO）、远端栓塞、微血管阻塞或全身低灌注引起的脑灌注丧失。这些模型常用于研究梗死核心与缺血半暗带的演变、再灌注损伤、神经保护以及功能恢复。由于单一模型无法完全复制所有临床特征，因此关键的实践区别在于模型是优先考虑实验控制性（如病灶位置和发生时间），还是优先考虑血栓栓塞性的真实情况（如血凝块生物学特性和再通过程）。主要的模型范式包括：血管内线栓法大脑中动脉闭塞（MCAO）、血栓栓塞性模型、光化学法血栓形成、内皮素-1（ET-1）诱导的血管收缩，以及全脑缺血/缺氧-缺血（HI）模型。

大脑中动脉闭塞

在缺血性研究模型中，经腔内线栓法大脑中动脉闭塞（MCAO）仍是应用最广泛且用途最广的小动物实验技术。该方法最初由Koizumi提出，并由Longa进一步优化，可在无需开颅的情况下诱导永久性或短暂性局灶性缺血，因此成为机制研究和干预研究中实用的核心实验手段⁹^,¹⁰。其基本原理是通过插入线栓暂时阻断大脑中动脉（MCA）血流，而闭塞持续时间是调节损伤严重程度和模拟再灌注的主要参数²⁶^,²⁷。因此，MCAO在阐明梗死核心与缺血半暗带动态变化以及再灌注损伤生物学方面发挥了关键作用，并为急性大血管闭塞（LVO）后血管再通提供了常用的实验类比模型²⁸。

随着时间的推移，研究的改进重点已逐渐从操作方法的新颖性转向质量控制和可重复性。在阻塞期间（以及再灌注时的恢复情况）对生理指标进行监测，并确认脑血流显著减少，这些措施被广泛用于检测技术失败并降低动物间的个体差异²⁹^,³⁰^,³¹。在不同实验室之间，对关键参数（动物特征、麻醉/温度控制、阻塞持续时间及排除标准）的透明报告，通常比微小的操作差异对于结果的可比性更为重要²⁹^,³⁰^,³¹。

局限性同样广为人知。大脑中动脉阻塞（MCAO）模型依赖于操作者，可能导致血管损伤和出血性并发症；若未加以监测，还可能产生非靶向性损伤或体温生理调节紊乱，从而干扰实验结果³²^,³³。此外，侧支循环解剖结构和品系差异会导致即使在名义上完全相同的实验条件下，梗死体积仍存在变异性³⁴。最后，由于MCAO是一种机械性阻塞而非血栓驱动的事件，因此在直接评估溶栓治疗或靶向血凝块策略方面并非最优选择；当研究重点为血凝块生物学特性及再通效果时，血栓栓塞性模型更为合适³⁵^,³⁶。综上所述，MCAO模型最适合用于：（i）局灶性缺血病理生物学的可控性研究，以及（ii）在再灌注时代背景下，对辅助性神经保护策略进行评估——前提是必须具备完善的监测措施、预先设定的评判标准以及严格的报告规范。

血栓栓塞模型

血栓栓塞性模型可重现临床上相关的血管内血栓闭塞及自发性或治疗诱导性再通过程，因此对心源性脑栓塞和部分动脉粥样硬化性血栓性卒中具有较高的表观有效性。其独特优势在于，该模型将血栓生物学特性和再通动力学机制内置于损伤模型中，因此当研究问题聚焦于溶栓治疗、抗血栓治疗、远端栓塞、无复流现象或出血性转化时，此类模型成为首选。目前常用的方法包括：（i）将预先形成的自体血栓注入颈内动脉或直接注入大脑中动脉（MCA），以在啮齿类动物中建立大动脉栓塞性闭塞；（ii）在大脑中动脉起始处原位（in situ）通过凝血酶诱导形成血栓，该方法可精确控制闭塞时间，并系统性地测试重组组织型纤溶酶原激活剂（rt-PA）的疗效；以及（iii）血管内介入、影像学确认的改良模型，适用于血管造影、激光多普勒血流监测（LDF）和磁共振成像（MRI）等检测手段³⁵^,³⁷^,³⁸^,³⁹^,⁴⁰。在所有这些模型中，闭塞与再通情况（基于血流或影像学）的确认对于准确解读疗效终点和不良事件至关重要³⁵^,³⁷^,³⁸^,³⁹^,⁴⁰^,⁴¹。

在此类模型中，选择应基于对血栓栓塞真实性与实验可控性之间理想平衡的考量。血凝块的组成和递送策略会影响闭塞的稳定性、病灶的拓扑结构以及溶栓敏感性³⁵^,³⁸^,³⁹^,⁴⁰。与其列举所有制备参数，一个实际的决策点在于研究是否需要再通反应性：自体来源或富含纤维蛋白的血凝块适用于溶栓研究，而惰性栓塞剂（如微球）则可实现剂量明确的栓塞“雨淋”效应，适合用于模拟微梗死负荷及迟发性病灶演变过程，但其基本不可逆，因此在评估溶栓疗效方面信息价值有限⁴²^,⁴³^,⁴⁴^,⁴⁵^,⁴⁶。颈动脉上游损伤模型（例如，由FeCl₃诱导血栓形成并伴随下游栓塞）可用于抗血栓药物筛选，但通常导致颅内靶血管和病灶分布具有更高的异质性⁴⁷^,⁴⁸。对于器械开发和围手术期生物学研究，兔和猪的大血管栓塞模型可独特地支持在透视引导下使用临床规格导管进行取栓操作，从而与啮齿类动物的血栓栓塞模型形成互补——后者更适用于药理学测试及医疗体系相关问题的研究⁴¹^,⁴⁹。

血栓栓塞性模型的主要局限性在于其变异性与可控性。与血管内线栓法MCAO相比，血栓在体内的栓塞部位、碎裂情况、自发溶解以及靶外栓塞等方面存在异质性，这些因素会增加梗死体积和神经功能结局的离散程度，并可能导致多灶性病灶，从而增加机制推断的复杂性³⁷^,³⁸^,³⁹^,⁴²。因此，研究应受益于预先设定的纳入/排除标准（例如血流下降阈值、血管造影确认闭塞）、明确的治疗时间窗，以及在不同物种或品系间统一的rt-PA给药方案和监测方法，同时应遵循ARRIVE/STAIR原则进行透明化报告³⁷^,³⁹。当实现严格标准化时，血栓栓塞性模型可为再灌注药物治疗的测试以及再通相关损伤机制的解析提供最具临床一致性的平台之一。

光诱导血栓形成

光血栓法结合全身给予光敏剂（经典为玫瑰红）与局部皮层照射，可诱导快速、空间局限的微血管血栓形成及局限性梗死。该方法由 Watson 及其同事首次提出，具有微创性（常为经颅操作）、技术门槛低且无需开颅即可产生高度可重复的皮层病灶，因此广泛应用于需要精确定位病灶且个体间变异小的研究中¹²。在众多模型中，光血栓法代表了一种高可控性的范式：其更注重病灶的空间可重复性与几何形态的精确性，而非血栓栓塞性的真实模拟或再灌注生理过程。现代改进方法——包括采用品系特异性校准的标准光照条件，以及血流或成像验证——进一步提高了对病灶大小和位置的控制能力⁵⁰。空间分辨率更高的改良版本进一步拓展了其应用范围，从靶向特定血管的光血栓损伤，到可模拟微梗死并达到接近细胞级分辨率的单血管阻塞技术⁵¹^,⁵²^,⁵³^,⁵⁴。总体而言，这些特性赋予该方法优异的可重复性和空间靶向性，其临床对应性体现在皮层微梗死及小范围局限性梗死的研究中。

实际上，主要的设计选择在于期望的空间尺度和损伤深度（如区域性皮层损伤、微梗死或单血管阻塞），而非操作上的精细调整。实验方案参数（光敏剂剂量、光照几何形状/曝光时间、颅骨处理以及实时血流确认）可调节梗死体积和拓扑结构⁵⁰，但对于大多数应用而言，只需透明地报告这些变量，并通过标准化的检测手段验证病灶位置和范围即可。已有多种改进方法被提出，以更准确地模拟动态发展或异质性的病灶，包括扩大病灶周围易损区域的范式，以及采用环形光照设计来生成具有结构化演进特征的脑卒中模型⁵⁵^,⁵⁶。靶向深度的光诱导血栓形成（例如双光子引导的血管闭塞）能够高空间保真度地解析微血管功能障碍、侧支循环极限、血管周围炎症以及血脑屏障（BBB）破坏的机制⁵³^,⁵⁷。

内在局限性限制了其转化应用范围。由于光化学血栓法会迅速引发富含血小板的微血管闭塞，并伴随早期血脑屏障（BBB）破坏且侧支循环代偿极少，通常几乎不产生或仅产生极小的生理半暗带，且对重组组织型纤溶酶原激活剂（rt-PA）反应较差，因而限制了其在溶栓或再灌注研究中的应用⁵⁰^,⁵⁸。病变主要位于皮层，若无特殊技术手段，难以灵活涉及深部脑区⁵²^,⁵³^,⁵⁴。因此，光化学血栓法最适用于需要皮层病灶高度可重复的空间分布的研究——例如皮层微梗死、神经环路可塑性、与康复相关的结构重塑以及血脑屏障病理等——而不适用于依赖可挽救半暗带、大血管再通或基于器械实现再灌注的研究范式。

内皮素-1 血管收缩

ET-1 血管收缩模型通过立体定位微量注射 ET-1 至目标脑血管附近或特定的脑实质区域（如皮层、纹状体、内囊），从而诱导局灶性缺血²⁰^,⁵⁹^,⁶⁰^,⁶¹。ET-1 激活血管平滑肌和内皮细胞上的 ETA/ETB 受体，引起快速、剂量依赖性的管腔狭窄以及局部脑血流量（rCBF）显著下降，随后随着肽的逐渐消散，通常会出现自发性的再灌注²⁰^,⁵⁹^,⁶⁰^,⁶²。在缺血模型谱系中，ET-1 是一种精确定位的建模方法：当研究目标为病灶位置（包括皮层下/以白质损伤为主）以及可重复的行为表型时，该模型尤为适用。因此，ET-1 方法可产生以皮层下或内囊为中心的损伤，导致稳定的感觉运动功能障碍，常被用作腔隙性综合征的实验模拟模型⁶¹^,⁶³^,⁶⁴。与经血管内线栓法诱导大脑中动脉闭塞（MCAO）相比，ET-1 模型技术操作简便、创伤小（通常仅需钻一个小骨窗），且可在清醒或轻度麻醉状态下实施，从而在行为恢复为主要终点指标时减少麻醉相关混杂因素的影响²⁰^,⁵⁹^,⁶⁰。

对于大多数研究设计而言，主要的实践性设计选择是目标区域（皮质-纹状体通路 versus 深部运动通路），而非特定的给药方式。内皮素-1（ET-1）可在大脑中动脉（MCA）供血区域进行血管周围注射，以模拟皮质-纹状体损伤；也可注射至深部结构（例如内囊），以建立具有持续性功能缺损的局灶性运动通路损伤模型⁶⁰^,⁶¹^,⁶²^,⁶⁵。虽然注射剂量和体积可调节血管收缩的深度与持续时间，但过高剂量可能增加实验变异性和动物死亡率，因此滴定优化以及预先设定的纳入/排除标准对实验可重复性至关重要⁶²。不同物种和品系对ET-1的反应性也存在差异，小鼠通常表现出较弱的血管收缩反应，相较于大鼠更为不敏感，这凸显了开展预实验校准以及透明报告注射坐标、剂量/体积、麻醉/体温控制和生理监测参数的重要性²⁰^,⁵⁹^,⁶⁰^,⁶⁶^,⁶⁷。在条件允许的情况下，血流确认（或基于标准化影像的病灶验证）可增强结果的可解释性及跨研究间的可比性²⁰^,⁵⁹^,⁶⁰^,⁶⁸。

这些局限性反映了模型的潜在病理生理学机制。内皮素-1（ET-1）诱导的是血管痉挛，而非管腔内血栓形成，因此无法模拟血栓驱动的血管闭塞、溶栓反应性或器械介导的再通过程²⁰^,⁵⁹^,⁶⁰。肽类物质的扩散可能导致靶外血管收缩及非缺血性效应，其产生的缺血区域与栓塞性大血管闭塞相比，可能表现出范围受限或不典型的半暗带特征²⁰^,³⁷^,⁵⁹^,⁶⁰。综上所述，ET-1模型最适合用于需要解剖位置特异性的皮质或深部脑区损伤（包括以白质损伤为主的情况）的机制研究和康复导向研究，而在以血栓生物学、溶栓治疗或血管内再灌注为核心的研究中适用性较低。当结合严格的监测和符合STAIR/ARRIVE原则的透明化报告时，ET-1模型仍是模拟小血管病相关表型及环路特异性恢复过程的重要平台²⁰^,⁶⁰^,⁶¹^,⁶⁴。

全脑缺血/缺氧缺血

全脑缺血模型用于研究由全身性低灌注或缺氧导致的脑损伤，是开展心脏骤停后脑病和新生儿缺血缺氧性脑病（HIE）研究的基础。在卒中模型体系中，其显著特征是全脑（或以大脑前部为主）发生缺血性损伤并伴随再灌注，因此更适合用于研究选择性神经元易损性、全脑再灌注损伤以及系统层面的神经保护策略（例如目标温度管理），而非特定血管供血区域的大血管闭塞相关生物学机制。在成年啮齿类动物中，短暂性前脑缺血通常通过椎动脉/颈动脉闭塞模型，或颈动脉闭塞联合控制性低血压来诱导，可导致海马CA1区及其他易损脑区出现延迟性神经元死亡，重现心脏骤停-再灌注损伤的关键特征⁸^,⁶⁹^,⁷⁰^,⁷¹^,⁷²。前脑缺血的小鼠模型及其标准化操作方案的建立，已显著提高了小型动物实验的可行性与监测水平⁷³^,⁷⁴^,⁷⁵。由于侧支循环解剖结构显著影响损伤模式，物种和品系的选择不仅是一个操作层面的决策，更是决定损伤分布特征和实验可重复性的关键因素⁷⁴^,⁷⁶。对于围产期脑损伤，Rice–Vannucci模型（出生早期行单侧颈动脉结扎后继以全身低氧）仍是目前应用最广泛的新生儿HIE小型动物模型，支持跨发育阶段的机制研究和干预手段评估¹⁸^,⁷⁷^,⁷⁸。

方法学的改进通过强调生理控制和标准化的检测指标，而非操作上的变异，从而提高了实验的通用性和严谨性。在成年动物全脑缺血模型中，通过保持缺血持续时间、血压目标、体温控制以及脑低灌注（基于血流或电生理学）验证的一致性，可减少实验变异性和死亡率⁸^,⁷⁰^,⁷⁵。心脏骤停/心肺复苏（CA/CPR）模型引入了明确的无血流和低血流时间段，用于研究骤停后的病理生理机制以及基于体温的神经保护作用，同时简化的诱导方法已降低了小鼠实验的技术门槛⁷⁹^,⁸⁰^,⁸¹。在新生动物缺氧缺血（HI）模型中，通常通过调节缺氧强度和暴露时间（并严格控制体温）来调控损伤程度，从而系统性地研究白质易损性、炎症反应以及与临床相关HIE结局一致的长期神经行为轨迹⁷⁷^,⁷⁸。

局限性既反映生物学因素，也反映技术因素。在严重的CA/CPR或长时间的全脑缺血情况下，死亡率可能较高，且损伤的分布特征随侧支解剖结构、全身生理状态、麻醉和体温控制而异⁸^,⁷¹^,⁷²^,⁷³^,⁷⁴^,⁷⁵^,⁷⁶。因此，全脑缺血和新生儿缺氧缺血（HI）研究对不同实验室间的方法学偏差尤为敏感，这凸显了预先设定生理目标、采用标准化监测以及透明报告的必要性。这些模型在设计上缺乏大动脉血栓的生物学特征，因此不适用于评估溶栓治疗或器械辅助再通；相反，它们最适合用于再灌注损伤和选择性易损性的机制研究，以及在心脏骤停后脑病和新生儿HIE中应用低温治疗/靶向温度管理等干预措施的研究，其中低温治疗仍是中重度病例的临床标准⁸¹^,⁸²。总之，全脑缺血和新生儿HI模型通过涵盖局灶性大血管闭塞（LVO）和栓塞性模型所难以充分模拟的、具有重要临床意义的不同场景，补充了基于血管供血区域的卒中模型。

出血性卒中模型

出血性卒中包括脑内出血（ICH）、蛛网膜下腔出血（SAH）和硬膜外血肿（EDH，卒中研究中较少被关注），与缺血性卒中相比，其面临独特的生物学和转化挑战，包括血肿相关的占位效应、血液成分的毒性作用以及继发性炎症损伤。因此，ICH 和 SAH 构成了出血性卒中临床前建模的主要研究重点。

脑内出血模型

在出血性卒中模型中，脑出血（ICH）模型对于解析血肿形成/扩大、占位效应、血肿周围水肿以及血液来源的神经毒性至关重要。因此，最重要的实验设计决策在于研究目标是模拟固定体积的血凝块、进行性出血，还是特定的与凝血相关的通路。目前两种主要的建模方法为：（i）自体血注射法，通过立体定位将全血——最常见的是注入纹状体——以形成占位性血肿；（ii）细菌胶原酶注射法，通过酶解微血管基底膜诱导进行性出血，从而更真实地模拟动态的血肿增长¹⁴^,¹⁵^,⁸³。自体血注射法技术操作简便，并可直接控制血肿体积和成分，因此特别适用于研究占位效应、血凝块负荷以及血液产物驱动的继发性损伤等问题⁸⁴^,⁸⁵^,⁸⁶。相比之下，胶原酶模型更能模拟持续出血和不断发展的水肿过程，这在临床上更贴近血肿扩大及继发性损伤级联反应；但其酶学成分可能引入混杂因素（如基质蛋白水解和血脑屏障破坏加剧），并可能以剂量依赖的方式增强炎症反应和死亡率¹⁴^,¹⁵^,⁸³^,⁸⁷^,⁸⁸^,⁸⁹。

第三种更为还原论的方法是注射凝血酶，该方法可稳定诱导水肿、小胶质细胞活化及蛋白酶激活受体（PAR）信号通路；它非常适合研究与凝血相关的通路，但无法模拟血管破裂、血肿力学特性或血肿扩展动力学，因此对自发性脑出血（ICH）的模拟保真度有限⁹⁰^,⁹¹。在各类ICH模型中，病理表现和检测指标取决于出血部位与出血负荷，以及随时间推移对继发性损伤的捕捉方式¹⁵^,⁸⁵^,⁸⁶^,⁸⁷^,⁸⁸。因此，当前的指导原则强调模型选择与终点指标之间的预先匹配——例如：使用自体血注射模型研究占位效应和血液成分毒性；使用胶原酶模型研究血肿扩展和水肿演变；使用凝血酶模型研究PAR/凝血信号通路——同时遵循ARRIVE/STAIR准则进行报告，以提高研究的严谨性和可重复性⁸³^,⁸⁹^,⁹²。

目前尚无单一的ICH模型能够完全模拟人类疾病的全部特征。自体血注射模型缺乏持续的血管破裂过程，且血肿吸收情况可能存在较大变异性；胶原酶模型可能过度强调了酶介导的损伤；而凝血酶模型仅孤立地反映了单一介质的作用。然而，当这些模型经过严格标准化，并结合恰当的评估终点（如脑水肿、铁/血红蛋白-血红素毒性、神经炎症及功能缺损）时，这些互补的实验范式可为机制研究以及止血剂、铁螯合治疗、抗水肿策略和神经修复干预措施的临床前测试提供可靠的平台⁹³。

蛛网膜下腔出血模型

临床前蛛网膜下腔出血（SAH）研究主要依赖三种啮齿类动物模型，这些模型在构建效度、技术可行性与结果可重复性之间取得平衡。一个实用的起点是明确主要的生物学问题——动脉瘤破裂后的早期脑损伤（EBI） versus 血液暴露驱动的脑血管痉挛/延迟性脑缺血（DCI）——因为没有单一模型能够同时理想地模拟这两个过程。端脑穿刺法（EVP）利用管腔内细丝穿破颅内动脉，导致颅内压（ICP）急剧升高、脑血流量（CBF）迅速下降、广泛的基底池血肿以及较高的早期死亡率，这些特征最接近患者中动脉瘤破裂及随后的早期脑损伤¹⁶^,¹⁷。因此，EVP模型最适合研究与破裂直接相关的机制（如ICP/CBF危象、全脑缺血成分、急性神经炎症），但需注意其出血量和早期存活率存在较大变异性。结果的变异性源于穿刺深度、细丝尖端几何形状、靶血管以及生理控制条件的差异；通过严重程度分级以及对出血负荷进行标准化确认（例如基底池血肿评分和基于影像的量表），可提高结果的可解释性，并支持后续对脑血管痉挛和DCI的分析⁹⁴^,⁹⁵。

相比之下，血液注射模型更注重对蛛网膜下腔血液的可控暴露。小脑延髓池（CM）血液注射通过将确定体积的自体血液注入蛛网膜下腔，具有操作简便和技术可重复性高的优点，有助于对血源性产物的神经毒性、炎症反应以及大动脉狭窄进行可控研究；然而，该模型缺乏动脉瘤破裂的动力学过程和早期脑损伤（EBI）的生理特征⁹⁶^,⁹⁷。视交叉前池注射（包括现代双次注射小鼠模型变体）则提供了一种折中方案，可在Willis环及前循环周围形成血凝块，死亡率可控且血管痉挛表现稳定，但仍无法模拟破裂事件⁹⁶^,⁹⁷。因此，当研究的主要终点为血管痉挛/延迟性脑缺血（DCI）信号通路、血液分解产物及炎症动态过程时，CM模型和视交叉前池模型最为适用；而当研究重点为破裂的真实性和急性早期脑损伤时，则优先选择EVP模型。

在不同研究范式中，当前的最佳实践强调生理控制和终点验证，而非细微的手术操作变异：围手术期体温和血压控制、在可行情况下进行脑血流（CBF）/颅内压（ICP）监测，以及基于影像学确认出血部位和负荷，以减少误分类¹⁷^,⁹⁸。鉴于该领域在转化研究中的挑战，纳入多模态和纵向终点指标（如行为恢复、影像标志物、血管狭窄和炎症反应）可使SAH的临床前研究更好地与临床有意义的结果相一致。通过手术优化以稳定损伤严重程度（例如标准化的穿刺方法以及考虑品系和性别因素的实验设计），可能降低早期死亡率并提高不同实验室之间的可比性¹⁷^,⁹⁹。大动物模型在器械测试和血管造影性血管痉挛终点研究中仍具价值，但由于成本和伦理限制而被选择性使用¹⁰⁰。总体而言，EVP模型最直接地模拟了动脉瘤破裂和急性早期脑损伤（EBI），而CM模型和视交叉前注射则为以血管痉挛/迟发性脑缺血（DCI）为重点的研究提供了可控的血液暴露平台；在所有情况下，严格标准化的严重程度分级和透明化的报告对于缩小转化差距至关重要，尤其是在DCI生物学机制和长期预后研究中。

硬膜外血肿模型

由于硬膜外血肿（EDH）主要为创伤性而非自发性，因此EDH模型在卒中研究中较少使用；然而，它们为研究占位性病变、颅内压（ICP）与脑灌注压（CPP）的耦合关系以及与重症监护管理相关的监测和清除策略提供了可实验控制的平台，这些内容与严重的出血性脑损伤密切相关。目前常用两种主要方法。第一种是硬膜外球囊扩张法，通过逐步充气硬膜外球囊以达到预设的ICP水平，从而实现对占位效应的高度可控和可重复的调节，并有利于标准化生理学和影像学终点的评估¹⁰¹^,¹⁰²。第二种是自体血注射法，将确定体积的新鲜血液注入硬膜外腔形成血肿，该方法纳入了血凝块的生物力学特性及与血液相关的继发性损伤信号，但通常在血肿形态和ICP变化轨迹上具有更大的变异性¹⁰³^,¹⁰⁴。大动物模型的改进——最近建立的猪EDH模型可模拟临床病程进展，并有助于转化性器械的测试——进一步增强了与神经监测和影像引导清除试验的兼容性¹⁰⁵。

关键的权衡与各种出血性模型中所见的类似：即控制性与生物学真实性的权衡。球囊扩张法在研究颅内压（ICP）/脑灌注压（CPP）动态变化及减压时机方面具有无与伦比的可重复性，但其缺乏真实血液所伴随的止血和炎症微环境；而血液注射法建立的硬膜外血肿（EDH）模型虽能模拟血凝块相关效应，却牺牲了稳定性和精确性¹⁰¹^,¹⁰²^,¹⁰³^,¹⁰⁴^,¹⁰⁵。因此，近期综述通常将EDH模型视为研究占位性病变病理生理、神经监测校准以及手术时机的工具，而非用于研究自发性脑血管卒中特异性机制¹⁰⁶。一些新兴治疗手段（例如抗HMGB1单克隆抗体）已在大鼠EDH模型中开展探索，凸显了在明确占位效应条件下测试抗炎干预措施的应用价值¹⁰⁷。总体而言，EDH模型本身对卒中的转化研究意义有限，但其在涉及占位性硬膜外血肿、ICP-CPP生理学以及手术/监测策略等问题上仍具有重要应用价值。

特殊条件模型

除了经典的缺血性和出血性范式外，多种特殊条件模型可用于研究脑血管疾病中具有重要临床意义但较为少见的情况。当临床问题并非局限于梗死区域大小，而是涉及血管病变的演变（如动脉瘤/动静脉畸形）、慢性低灌注与白质损伤、发育易损性或卒中后遗症时，这些模型尤为有价值，通常需要采用纵向和多模态的终点指标进行评估。

脑动脉瘤诱导

颅内动脉瘤（IA）模型通常结合血流动力学刺激和血管壁弱化因素——最常见的是通过立体定位法将弹性蛋白酶递送至基底池或威尔氏环，同时诱导药理学高血压——以诱发动脉瘤的形成，在某些变体模型中还可导致破裂；相关方法还包括单侧颈动脉血流改变或颈动脉分支结扎，以增加管壁剪切应力¹⁰⁸^,¹⁰⁹^,¹¹⁰^,¹¹¹^,¹¹²。从概念上讲，这些模型最适合用于研究动脉瘤形成与不稳定性的机制（如炎症反应、细胞外基质重塑），以及利用纵向影像学评估手段对血管内治疗或抗炎策略进行临床前评价。由于动脉瘤破裂的发生率存在差异，且易受背景生理状态影响，因此标准化的严重程度评估指标和基于影像的随访对于结果解读及跨研究比较至关重要。

动静脉畸形模型

脑动静脉畸形（bAVM）模型可分为两大类，各自具有不同的优势。遗传性/血管生成模型通过在内皮细胞中敲除 Alk1 或 Eng 基因，并施加局部 VEGF 以触发巢状结构形成和高流量分流，从而模拟多种人类疾病的特征；较新的可诱导/局部化系统提高了存活率和病灶控制能力，适用于纵向研究¹¹³^,¹¹⁴^,¹¹⁵^,¹¹⁶。手术建立的分流/吻合结构（动脉-静脉）在解剖学研究或器械测试为优先目标时仍具应用价值，但在模拟自发性脑动静脉畸形发病机制方面的构建效度较低。因此，针对发病机制和药物治疗的研究问题，首选遗传性/血管生成模型；而分流模型则更适合用于工作流程/器械评估以及可控的血流动力学研究。

慢性低灌注

用于研究皮质下血管性认知障碍（VCI）和白质损伤的慢性脑低灌注模型包括：小鼠的双侧颈总动脉狭窄（BCAS）、大鼠的双侧颈动脉闭塞/狭窄，以及在较大动物中采用器械辅助的狭窄或球囊法。BCAS 可稳定地引发进行性白质疏松、胶质增生以及执行功能和工作记忆缺陷；不对称或低成本的 BCAS 改良方法可提高磁共振成像（MRI）的兼容性，并实现损伤程度的精确调控¹¹⁷^,¹¹⁸^,¹¹⁹^,¹²⁰^,¹²¹。大型动物模型的改良允许进行侵入性监测和临床模式的影像学评估，但仍需持续完善狭窄程度、长期终点指标及报告规范的标准化。

发育性卒中

发育性卒中模型针对的是未成熟大脑的独特易损性以及损伤与恢复的独特轨迹。Rice–Vannucci 新生儿缺血缺氧（HI）范式仍是啮齿类动物研究中的主要模型，可支持跨发育阶段的机制性研究和干预性研究；互补的大型动物新生儿缺血缺氧模型（例如仔猪）则提供了具有脑回结构的解剖特征、临床相关的神经生理学指标（包括癫痫发作），以及与纵向影像学技术的兼容性，有助于对治疗性低温及辅助策略进行转化评估⁷⁷^,¹²²^,¹²³。在这一背景下，长期神经行为学结局和发育里程碑是必不可少的研究终点，而非可有可无的附加指标。

卒中后并发症

脑卒中后的并发症模型旨在反映超出急性梗死阶段的长期结局。局灶性缺血（例如大脑中动脉闭塞、光化学血栓形成）后已成功复制出脑卒中后癫痫，表现为迟发性癫痫样电活动及生物标志物的检测结果变化；脑卒中后抑郁通常通过将大脑中动脉闭塞与慢性应激相结合来建模，以增强表型效度；脑卒中后吞咽困难的模型则利用局灶性皮层或脑干损伤，并结合定量吞咽功能检测方法；而针对脑卒中后认知障碍相关神经网络的研究，正日益采用多模态行为学与系统神经科学终点指标进行评估¹²⁴^,¹²⁵^,¹²⁶^,¹²⁷^,¹²⁸。这些模型的主要优势在于终点指标的临床相关性（如功能恢复和慢性症状），而其主要局限性在于模型间的异质性以及对背景因素（年龄、性别、应激暴露、免疫状态和基线认知水平）的高度敏感性，这给标准化带来了挑战。因此，此类模型的优化依赖于纵向、多模态的表型分析（包括行为学、影像学、电生理学和炎症标志物检测），以及对纳入标准和动物损耗情况的透明报告。更广泛而言，纳入衰老因素、将性别作为生物学变量，并使用合并多种共病背景的动物模型，可提高脑卒中后遗症模型的转化保真度，尤其是在免疫-脑相互作用和全身性疾病影响康复轨迹的情况下。

大型动物和非人灵长类动物模型

尽管啮齿类动物模型在临床前卒中研究中占主导地位，但大型动物和非人灵长类（NHP）模型对于连接基础研究与临床实践至关重要。犬、猪和羊具有脑回结构的大脑、更高的白质含量、与人类相当的血管尺寸，并且兼容临床使用的MRI/CT、血管造影和血管内操作流程——这些特征使得对大血管闭塞（LVO）进行真实建模和器械测试成为可能⁴³^,¹²⁹^,¹³⁰。在实际应用中，大型动物主要用于晚期验证、导管/器械可行性评估以及接近临床真实情况的围手术期生理研究，而非早期机制筛选。在绵羊模型中，可通过显微外科暴露结合夹闭或凝固方法，实现可重复的永久性或短暂性大脑中动脉（MCA）闭塞，从而支持长期神经影像学监测、颅内压（ICP）监测以及恶性脑水肿的评估¹³¹^,¹³²^,¹³³^,¹³⁴。猪模型越来越多地采用微创或血管内方法，以重现临床影像特征并促进动脉内治疗研究，从而克服了既往因奇网（rete mirabile）结构带来的局限性³⁷^,⁴³^,¹³⁴^,¹³⁵。大型动物还可在解剖学上具有相关性的背景下支持出血性卒中模型；例如，犬双出血性蛛网膜下腔出血（SAH）模型仍是研究迟发性脑血管痉挛和基于影像的生物标志物的重要工具¹³⁶。

非人灵长类动物模型（猕猴、狒狒）在解剖学、生理学、免疫基因组学和行为学方面与人类最为接近。可逆或永久性血管内大脑中动脉闭塞（MCAO）、自体血栓栓塞以及靶向皮层梗死等模型已通过多模态磁共振成像（MRI）实现标准化，能够产生临床上常见的弥散-灌注动态特征，并支持对精细运动控制、神经网络重组和高级认知功能等复杂终点进行研究¹³⁷^,¹³⁸^,¹³⁹^,¹⁴⁰。近期的非人灵长类研究整合了神经影像学、定量行为学和血清蛋白质组学，揭示了卒中后介观尺度的网络重塑过程——这类结果在非灵长类系统中难以获得¹³⁹^,¹⁴⁰。然而，这些优势也伴随着限制：高昂的成本、种群资源有限以及严格的伦理与监管审查（3R原则、麻醉/镇痛方案的优化，以及转化价值的充分论证），通常使得非人灵长类和大型动物实验主要用于后期验证、比较疗效评估以及器械/操作流程的优化，而非早期机制筛选¹⁴¹^,¹⁴²。总之，在合理使用并严谨报告的前提下，大型动物和非人灵长类模型在连接啮齿类发现与人类卒中干预之间发挥着关键的转化桥梁作用⁴³^,¹²⁹^,¹³⁰。

变量控制与方法学质量

实验性脑卒中的结局受到多种生物学变量的显著影响，这些变量反映了临床异质性。年龄、性别、品系以及常见共病（如高血压、糖尿病、血脂异常、吸烟暴露）会改变脑血管解剖结构、炎症状态和缺血耐受性，从而影响梗死体积、脑水肿、出血性转化及恢复轨迹³⁴^,¹⁴³^,¹⁴⁴。 Willis环结构和侧支循环的品系依赖性差异即使在标准化实验方案下也会引入系统性变异³⁴。由于这些因素不仅影响急性期损伤，还影响长期恢复过程，因此应将其视为实验设计变量，而非事后解释因素。性别是贯穿生命周期的重要调节因子；老年雌性和雄性在脑卒中后表现出不同的免疫反应和屏障功能变化，因此应常规纳入两种性别，并进行性别特异性分析，以符合美国国立卫生研究院关于性别作为生物学变量（SABV）的政策要求¹⁴⁴^,¹⁴⁵。在可行的情况下，采用析因设计或分层设计，以及预先设定的协变量分析策略，可提高研究的外部有效性，并明确效应修饰作用¹⁴³。

方法学严谨性应遵循当代指南（ARRIVE 2.0、STAIR、SRRR）。核心要素包括随机化、分配隐藏、盲法结局评估、预先规定的纳入/排除标准，以及经合理论证的样本量计算或功效分析；在这些方面的不足会夸大效应量并损害可重复性¹⁴⁶^,¹⁴⁷^,¹⁴⁸。为支持跨研究整合与转化，报告应优先呈现对决策至关重要的参数——例如，损伤诱导的时间/持续时间、生理目标及偏差、失访与排除情况，以及预先规定的首要终点——并透明地记录分析决策过程。多模型验证以及在可能情况下的跨实验室重复，可在临床试验升级前为结果的稳健性提供切实的压力测试²⁴^,¹⁴⁸。

围手术期护理是变异的主要来源。必须进行持续的体温监测并实施反馈控制，以避免意外的低体温或高体温，这些情况会干扰梗死指标和行为学结果¹⁴⁹。麻醉方案可能具有内在的神经血管效应（例如异氟烷介导的脑保护作用或血流动力学改变）；实验方案应标准化麻醉药物的种类、剂量、给药时间以及通气/氧合条件，并对任何偏离进行合理说明¹⁵⁰^,¹⁵¹。建议进行生理参数监测，包括血气、血压、血糖和局部脑血流量（rCBF）；高血糖会加重梗死和血脑屏障（BBB）渗漏，应予以预防或在分析中加以校正¹⁵²^,¹⁵³^,¹⁵⁴。人道镇痛是强制性要求；由于镇痛药物可能调节炎症反应状态，研究者应明确报告所用药物及其给药时间，并考虑通过预实验验证其对模型的中性影响¹⁵¹^,¹⁵⁵。

最后，结局指标的选择应优先考虑具有临床可解释性的功能恢复，同时结合组织学指标。当适用时，涵盖感觉运动、认知/情感领域以及多个纵向时间点的阶段性评估组合，能更好地反映临床终点及SRRR建议¹⁴⁸^,¹⁵⁶^,¹⁵⁷。目前，多模态表型分析（将行为学测试组合与影像学、电生理学以及炎症/血管生物标志物相结合）所提供的终点框架，相较于仅依赖梗死体积，具有更明确的机制基础并更符合转化研究需求。在条件允许的情况下，多中心的临床前研究以及标准化的核心结局指标（采用统一的标准操作流程和盲法中央分析）可进一步提高研究的可重复性，并提升向临床转化的潜力²⁴^,¹⁵⁸^,¹⁵⁹。

转化相关性与指南

卒中领域长期存在的从实验室到临床的转化鸿沟，促使学界形成了若干共识性框架，将方法学严谨性与转化一致性相结合。STAIR倡议（最新全面更新为STAIR XI）强调应优先开展剂量-效应关系和治疗时间窗研究，纳入永久性与可逆性缺血再灌注模型，进行多物种、多模型的重复验证，并且——至关重要的是——将长期功能学结局作为主要终点指标，以模拟临床试验²⁴。ARRIVE 2.0 通过明确实验设计与报告标准，补充了STAIR框架，有助于减少偏倚并提高可重复性（包括样本量论证、随机化、盲法、统计透明性以及预先设定的纳入/排除标准）¹⁴⁶。SRRR建议进一步强调以功能恢复为导向的结局指标，以及可与临床功能相对应的标准化评估方法¹⁴⁸^,¹⁵⁶^,¹⁵⁷。这些框架共同指向一种切实可行的转化逻辑：预先明确“成功”的定义，在多种合理的临床相关条件下验证结果的稳健性，并以支持重复实验和荟萃综合的方式进行报告。尽管已有进展，但文献审计显示目前遵循情况参差不齐，因此有必要推动研究方案的前瞻性注册，并对阴性结果进行透明报告，以遏制发表偏倚¹⁴⁷^,¹⁵⁴。

当临床前队列能够模拟患者的真实情况时，其临床相关性得以提升。优先事项包括系统性地纳入衰老、高血压、糖尿病/代谢功能障碍以及性别作为生物学变量——这些因素均会影响脑血管生理、梗死进展、免疫-脑相互作用以及治疗反应³⁴^,¹⁴³^,¹⁴⁴。转化研究流程不应将合并症丰富的实验设计视为可选的附加内容，而应采用分阶段验证策略：首先使用受控队列以明确机制，随后逐步过渡到老年/合并症模型及两性队列，以评估效应修饰和安全性。转化路径还可通过跨物种研究实现衔接：利用啮齿类动物进行机制探索和早期筛选；利用大型动物（如猪、羊）研究脑回结构解剖、人类尺度的血管系统以及介入操作流程；利用非人灵长类动物（NHP）研究高级行为和网络水平的功能恢复，后者通常保留在后期验证阶段，用于设备或操作流程的优化，因其成本较高且涉及伦理问题³⁷^,⁴³^,¹²⁹^,¹³⁸^,¹⁴⁰。

多模态终点指标的标准化有助于更好地与临床试验接轨。结合神经影像学（如结构/DTI、灌注/弥散、fMRI）、定量神经行为学和组织病理学——理想情况下在多中心临床前研究网络中进行——可在首次人体试验前提供可靠的“推进/终止”决策依据²⁴^,¹⁴⁸^,¹⁵⁶^,¹⁵⁷^,¹⁵⁸^,¹⁵⁹。统一的核心结局指标集和共享的标准操作程序（SOP）可减少解释上的随意性，并实现跨实验室结果的可比性，尤其在结合盲法分析时更为有效。动物模型中的随机化、盲法多中心设计已证明其在压力测试候选疗法方面的价值，能够揭示单中心研究可能遗漏的实验室特异性效应¹⁵⁸^,¹⁵⁹。在实践中，遵循STAIR/ARRIVE/SRRR指南、有意识地模拟年龄/性别/合并症因素、根据研究场景选择合适的模型，以及采用多模态、以功能为中心的终点指标，共同构成了降低后期转化失败风险的可信路径。

挑战与未来方向

尽管经过数十年的改进，临床前卒中模型仍面临三个制约转化效果的结构性局限：（i）异质性与可重复性问题，（ii）对临床复杂性的建模不足，以及（iii）终点指标局限于短期、以组织为中心的评估。实验室间的变异源于手术技术水平、动物品系选择、阻塞技术、围手术期护理及结果评估方法；即使在诸如线栓法大脑中动脉阻塞（MCAO）等广泛应用的模型中，微小的操作差异也会与侧支血管解剖结构相互作用，导致显著不同的病灶分布、动物损耗率和治疗效应，从而阻碍多中心重复实验以及“继续/终止”决策的制定³⁴^,¹⁴⁶^,¹⁴⁷^,¹⁵⁴^,¹⁵⁸。临床复杂性建模不足的原因在于，大多数研究依赖于年轻且无其他基础疾病的啮齿类动物；然而，衰老、高血压、糖尿病/代谢功能障碍以及性别因素均会影响脑血管生理、免疫-脑相互作用及对治疗的反应。这些变量目前仍缺乏一致的建模，削弱了研究的外部有效性²⁴^,¹⁴⁶^,¹⁵⁸。最后，现有终点指标往往侧重于急性期病灶的评估，而忽视了持续数月的功能恢复、康复干预反应性以及神经精神后遗症，这与临床试验的评估重点形成鲜明对比²⁴^,¹⁴⁶^,¹⁵⁸。综上所述，该领域面临的核心挑战并非缺乏动物模型，而是缺乏与特定研究场景相匹配、并与终点指标相一致的验证流程体系。

标准化与协调统一仍是当前的重点。共识性框架（ARRIVE 2.0；STAIR XI；新兴的多中心 PRISM 指南）呼吁实施随机化、分配隐藏、盲法评估、基于先验的样本量论证、透明报告纳入与排除标准、预设终点指标，以及跨模型和跨实验室的重复验证——这些实践可减少效应量的夸大，并促进可信的转化²⁴^,¹⁴⁶^,¹⁴⁷^,¹⁵⁸。下一步切实可行的举措是更广泛地采用协调统一的通用数据元素和核心结局指标集，以支持跨研究的数据整合，并减少解释上的随意性。目前，越来越多的建议支持通过多中心临床前协作组和通用数据元素，在首次人体试验前对研究结果的稳健性进行压力测试¹⁵⁸。

新兴技术在整合到连贯的验证策略中时，可为解决上述限制提供可靠的途径。首先，共病富集、基因修饰及人源化模型可提高特定治疗类别的结构效度。基因编辑技术能够模拟血管风险和小血管疾病生物学（例如 NOTCH3；COL4A1/A2），而人源化免疫系统可在体内支持对免疫调节干预措施的机制性评估³⁴^,¹⁶⁰^,¹⁶¹^,¹⁶²^,¹⁶³^,¹⁶⁴^,¹⁶⁵^,¹⁶⁶。其次，人源性实验系统可作为可扩展的转化桥梁，而非替代手段。血管化脑类器官、微生理系统以及经受氧糖剥夺的类器官/离体组织制备物可用于人类细胞的功能检测与筛选；当与体内模型双向联合使用时，可验证跨系统保守的机制，并排除在不同系统间无法普适的靶点¹⁶¹^,¹⁶²^,¹⁶³。第三，多组学与系统生物学方法——特别是以患者队列为锚点的跨物种分析——可识别保守的损伤–修复通路及候选生物标志物，从而更好地将动物研究结果与临床表型相连接¹⁶⁷。第四，人工智能/机器学习（AI/ML）方法在临床前研究流程中的应用日益可行，可实现行为学的自动化定量分析、标准化影像读数以及功能结局的预测，从而降低测量噪声，并支持更丰富的纵向终点指标¹⁶⁸^,¹⁶⁹^,¹⁷⁰。关键的是，这些工具只有在与预先设定的终点指标以及标准化的数据采集与分析流程相结合时，才能真正增加转化价值。

伦理学与“3R原则”（替代、减少、优化）仍然是研究的基石。通过类器官、微生理系统和in silico模型实现替代，可在开展in vivo测试前对候选对象进行初步筛选；通过优化镇痛/麻醉方案、基于遥测技术的内环境稳态调控以及标准化的监测手段来实现减少和优化，可提升动物福利并提高数据质量。实施3R原则不仅应被视为一种伦理责任，也应被视为提升研究严谨性的策略，因为改善动物福利通常有助于降低实验数据的变异性与损耗率。

进展将依赖于整合的、多模型、多物种、多模态的研究路线图。一种务实的流程是分阶段验证：首先在受控的啮齿类动物群中进行发现与机制研究；随后在互补模型中进行重复验证（例如，受控的局灶性缺血模型结合血栓栓塞性真实情境，或固定体积的脑出血模型结合具有扩展倾向的脑出血模型）；继而推进至老年/合并疾病及两性动物群；最后在大动物中进行有针对性的桥接研究，并在有充分依据时使用非人灵长类动物（NHPs），以实现临床工作流程/器械的真实性和更高级别的功能恢复终点评估。并行的人源细胞系统（类器官/脑片）、基于组学的靶点筛选以及人工智能辅助的结局分析，可在各阶段提供机制深度和丰富的终点指标。结合遵循ARRIVE/STAIR准则的严谨性以及明确的模型选择逻辑（表1），这种分阶段、与具体研究情境相匹配的策略，为缩小转化差距、加速中风有效治疗手段的开发提供了可信的路径。

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结论

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目前尚无单一动物模型能够完全重现人类脑卒中的全部复杂性和异质性。相反，每种模型在构建效度、可重复性、可行性以及伦理负担之间均存在不同的权衡。因此，核心原则是根据具体研究场景和终点指标来匹配模型：研究者应从临床场景和主要终点指标（如急性组织损伤、再灌注生物学、血肿扩大/毒性、血管痉挛/迟发性脑缺血或长期功能恢复）出发，选择最能准确反映相关病理机制、同时具备可接受的控制性和可重复性的动物模型（或一组互补模型）。表1 及模型选择框架旨在将这一决策逻辑具体化，并减少因操作便利性而影响模型选择的情况。

连贯的转化研究路径得益于跨尺度的整合。啮齿类动物系统仍将是发现和假设优化的主要模型；大型动物模型提供了具有脑回结构的解剖特征、人类尺度的血管系统，以及适用于成像和血管内/器械研究的操作真实性；而在符合伦理要求的情况下，非人灵长类动物（NHPs）可实现对高级行为、神经网络重组及康复反应的评估。为了更真实地反映患者情况并提高外部效度，建议采用分阶段验证策略——从受控队列逐步推进到老年化和合并症富集的设计，并开展两性分析——同时通过预先设定的标准和协调一致的结局指标...

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披露

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作者声明不存在利益冲突。

致谢

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本工作得到国家自然科学基金（编号：82260246）、云南省高层次卫生科技人才培养专项经费（编号：L-2025004）以及昆明医科大学第二附属医院人才团队项目专项经费（编号：RCTDXS-202307）的支持。

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卒中相关动物模型：方法学、应用与转化研究展望

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