Platform for preclinical screening of neuroprotective strategies: a clinically relevant ICH model and standardized functional test battery

Роман В. Деев; Олеся В. Щеблыкина; Чао Жу; Дарья А. Костина; Ван Сан; Владимир В. Гуреев; Юрий К. Слепов; Никита С. Жунусов; Лилия В. Корокина; Олег С. Гудырев; Анастасия А. Некрасова; Ольга А. Осипова; Елизавета И. Репина; Аркадий В. Нестеров; Татьяна Г. Покровская

doi:10.18413/rrpharmacology.12.1043

Авторы

Роман В. Деев НИИ морфологии человека им. Авцына Национального исследовательского центра хирургии им. Петровского https://orcid.org/0000-0001-8389-3841
Олеся В. Щеблыкина Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0003-0346-9835
Чао Жу Университет Дэчжоу
Дарья А. Костина Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0002-4505-3988
Ван Сан Университет Дэчжоу https://orcid.org/0000-0003-0780-4768
Владимир В. Гуреев Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0003-1433-1225
Юрий К. Слепов НИИ морфологии человека им. Авцына Национального исследовательского центра хирургии им. Петровского; ООО «СВИФТГЕН» https://orcid.org/0000-0003-3498-4573
Никита С. Жунусов Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0002-1969-3615
Лилия В. Корокина Belgorod State National Research University https://orcid.org/0000-0003-1030-7041
Олег С. Гудырев Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0003-0097-000X
Анастасия А. Некрасова Н.Н. Бурденко Воронежский государственный медицинский университет https://orcid.org/0009-0008-4043-7588
Ольга А. Осипова Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0002-7321-6529
Елизавета И. Репина Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0009-0000-9508-3993
Аркадий В. Нестеров Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0003-3822-4213
Татьяна Г. Покровская Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0001-6802-5368

DOI:

https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.12.1043

Аннотация

Введение: Внутримозговое кровоизлияние (ВМК) представляет собой наиболее тяжелую форму инсульта с высокой летальностью и выраженным неврологическим дефицитом. В то время как традиционные модели геморрагического инсульта воспроизводят кровоизлияние в стриатум (а именно в скорлупу (putamen)), локализация гематомы с вовлечением внутренней капсулы и бледного шара может лучше воспроизводить клинически значимые сенсомоторные нарушения вследствие более распространенного поражения базальных ганглиев и повреждения плотных скоплений белых проводящих путей.

Материалы и методы: Самцов мышей линии CD1 (возрастом 3-4 месяца, массой 30-35 г) разделили на две группы: интактный контроль (n=15) и группу с моделированным геморрагическим инсультом (n=15). ВМК моделировали посредством стереотаксической инъекцией 30 мкл аутологичной крови в правую гемисферу головного мозга (координаты: 2,3 мм латерально, 0,2 мм каудально от брегмы, глубина 3,0 и 3,5 мм). Неврологический статус оценивали с использованием модифицированной шкалы Гарсиа, тестов на размещение конечностей, тестов на удержание на горизонтальном и вертикальном стержнях, перевернутой сетке, теста угла и теста «открытое поле» на исходном уровне и в дни 1, 3, 7, 14, 21 и 28 после ВМК.

Результаты и обсуждение: Модель продемонстрировала высокую воспроизводимость с летальностью 33-40% в острой фазе. У всех животных развился контралатеральный сенсомоторно-пирамидный дефицит с преимущественным вовлечением передней конечности. Баллы по шкале Гарсиа снизились с исходных 21 до 14,83±1,72 на 1-е сутки (p<0,001) с постепенным, но неполным восстановлением к 28-м суткам (18 [18;18,5], p<0,001 против показателей интактных животных). Тест на размещение передней конечности выявил >50% дефицит в острой фазе с нелинейным характером восстановления. Дефицит задних конечностей появлялся отсроченно (3-7 сутки), но сохранялся до 21-х суток. Модифицированная шкала Гарсиа, тест на размещение передней конечности и тест «открытое поле» продемонстрировали наибольшую чувствительность для выявления функциональных нарушений и динамики восстановления.

Заключение: ВМК в базальные ганглии (скорлупу и бледный шар) с вовлечением внутренней капсулы у мышей воспроизводит клинически релевантные, воспроизводимые сенсомоторные нарушения со стойким функциональным дефицитом, что делает эту модель подходящей для доклинического тестирования нейропротекторных стратегий. Валидированная батарея поведенческих тестов эффективно отражает тяжесть острого повреждения и траекторию восстановления, обеспечивая надежную платформу для оценки терапевтической эффективности.

Графическая аннотация

Ключевые слова:

геморрагический инсульт, внутренняя капсула, шкала Гарсиа, поведенческая оценка, сенсомоторный дефицит

Библиографические ссылки

Bachour SP, Hevesi M, Bachour O, Sweis BM, Mahmoudi J, Brekke JA, Divani AA (2016) Comparisons between Garcia, Modo, and Longa rodent stroke scales: Optimizing resource allocation in rat models of focal middle cerebral artery occlusion. Journal of the Neurological Sciences 364: 136-140. https://doi.org/10.1016/j.jns.2016.03.029 [PubMed]

Balkaya M, Kröber JM, Rex A, Endres M (2013) Assessing post-stroke behavior in mouse models of focal ischemia. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism 33 (3): 330–338. https://doi.org/10.1038/jcbfm.2012.185 [PubMed] [PMC]

Chung CS, Caplan LR, Yamamoto Y, Chang HM, Lee SJ, Song HJ, Lee HS, Shin HK, Yoo KM (2000) Striatocapsular aemorrhage. Brain 123 (Pt 9): 1850–1862. https://doi.org/10.1093/brain/123.9.1850 [PubMed]

Gupta S, Xiao M, Liu N, Zhao Y, Zhao X, Huang Y, Wu Y, Lin Z, Ji Z, Xu H, Zhu M, Pan S, Huang K (2025) Involvement of the posterior limb of the internal capsule independently predicts the prognosis of patients with basal ganglia and thalamic hemorrhage. Frontiers in Neurology 15: 1475444. https://doi.org/10.3389/fneur.2024.1475444 [PubMed] [PMC]

Krafft PR, Rolland WB, Duris K, Lekic T, Campbell A, Tang J, Zhang JH (2012) Modeling intracerebral hemorrhage in mice: injection of autologous blood or bacterial collagenase. Journal of Visualized Experiments 67: e4289. https://doi.org/10.3791/4289 [PubMed] [PMC]

Liu Y, Lu G, Su XW, Ding T, Wang WL, Li YM, Poon WS, Ao LJ (2018) Characterization of axon damage, neurological deficits, and histopathology in two experimental models of intracerebral hemorrhage. Frontiers in Neuroscience 12: 928. https://doi.org/10.3389/fnins.2018.00928 [PubMed] [PMC]

Matsumura K, Kumar TP, Guddanti T, Yan Y, Blackburn SL, McBride DW (2019) Neurobehavioral deficits after subarachnoid hemorrhage in mice: sensitivity analysis and development of a new composite score. Journal of the American Heart Association 8 (8): e011699.https://doi.org/10.1161/JAHA.118.011699 [PubMed] [PMC]

Matsushita H, Hijioka M, Hisatsune A, Isohama Y, Iwamoto S, Terasawa H, Katsuki H (2013) MRI-based analysis of intracerebral hemorrhage in mice reveals relationship between hematoma expansion and the severity of symptoms. PLoS ONE 8 (7): e67691. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067691 [PubMed] [PMC]

Nesterova NI, Shcheblykina OV, Kolesnichenko PD, Nesterov AV, Shcheblykin DV, Popova IA, Yakovlev DV (2019) Neuroprotective effects of taurine and 3-hydroxypyridine derivatives in the intracerebral hemorrhage model in rats. Research Results in Pharmacology 5(3): 87–94. https://doi.org/10.3897/rrpharmacology.5.36988

Paxinos G, Franklin KBJ (2012) The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates, 4^th Academic Press, San Diego, 360 pp.

Ruan J, Yao Y (2020) Behavioral tests in rodent models of stroke. Brain Hemorrhages 1 (4): 171–184. https://doi.org/10.1016/j.hest.2020.09.001 [PubMed] [PMC]

Shcheblykina OV, Shcheblykin DV, Trunov KS, Danilenko AP, Lipatov VS (2022) Experimental study of new derivatives of 3-hydroxypyridine as pharmacological agents for the correction of ischemic brain injury after intracerebral hemorrhage. Research Results in Pharmacology 8 (1): 71–83. https://doi.org/10.3897/rrpharmacology.8.8037

Young CB, Reddy V, Sonne J (2025) Neuroanatomy, Basal Ganglia. In: StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing, Treasure Island (FL). Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK537141/

Вклад авторов

Роман В. Деев, НИИ морфологии человека им. Авцына Национального исследовательского центра хирургии им. Петровского

Cand. Sci. (Medicine), Deputy Director at Avtsyn Research Institute of Human Morphology, Petrovsky National Research Centre of Surgery, Moscow, Russia; e-mail: romdey@gmail.com; ORCID ID:https://orcid.org/0000-0001-8389-3841. Conceptualization and study design, supervision, critical revision of the manuscript for important intellectual content, final approval of the version to be published.

Олеся В. Щеблыкина, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Cand. Sci. (Medicine), Associate Professor of the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia; e-mail: sheolvi31@gmail.com; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-0346-9835. Development of the experimental design and intracerebral hemorrhage modeling protocol, supervision of the experimental work, data analysis and interpretation, drafting of the manuscript and substantial revision of its content.

Чао Жу, Университет Дэчжоу

Shandong Provincial Engineering Laboratory of Novel Pharmaceutical Excipients, Sustained and Controlled Release Preparations, Dezhou University, Dezhou, China; e-mail: zhuchao830111@163.com; ORCID ID: Provided expert consultation, contributed to the interpretation of results, and reviewed the manuscript.

Дарья А. Костина, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Cand. Sci. (Medicine), Associate Professor of the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia; e-mail: daria-f13@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-4505-3988. Primary data processing and statistical analysis, contribution to data interpretation and preparation of the Results and Discussion sections.

Ван Сан, Университет Дэчжоу

Provincial Engineering Laboratory of Novel Pharmaceutical Excipients, Sustained and Controlled Release Preparations, Dezhou University, Dezhou, China; e-mail: sunwananhui@163.com; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-0780-4768. Provided methodological and conceptual guidance, contributed to data interpretation.

Владимир В. Гуреев, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Doctor Habil. of Medical Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia; e-mail: produmen@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-1433-1225. Contribution to the development of the study concept and design, definition of the methodological approach to neurological function testing.

Юрий К. Слепов, НИИ морфологии человека им. Авцына Национального исследовательского центра хирургии им. Петровского; ООО «СВИФТГЕН»

Avtsyn Research Institute of Human Morphology of Petrovsky National Research Centre of Surgery, LLC SWIFTGEN, Moscow, Russia; e-mail: slepovurij95@gmail.com; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3498-4573. Consulting on pharmacological and statistical study design, participation in data analysis and interpretation.

Никита С. Жунусов, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Junior Researcher at the Laboratory of Genetic Technologies and Gene Editing for Biomedicine and Veterinary, Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia; e-mail: nzhunuson29@gmai.com; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-1969-3615. Animal handling, performance of procedures for intracerebral hemorrhage modeling, participation in behavioral testing and documentation of raw data.

Лилия В. Корокина, Belgorod State National Research University

Doctor Habil. of Medical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia; e-mail address: korokina@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-1030-7041. Participation in study planning and selection of scales/tests for neurological deficit assessment, critical expert evaluation of the methodology and results.

Олег С. Гудырев, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Cand. Sci. (Medicine), Associate Professor, Associate Professor at the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia; e-mail: gudyrev@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-0097-000X. Consulting on pharmacological and statistical study design, participation in data analysis and interpretation, manuscript editing.

Анастасия А. Некрасова, Н.Н. Бурденко Воронежский государственный медицинский университет

6^th year student of the faculty of Medicine, N.N. Burdenko Voronezh State Medical University, Voronezh, Russia; e-mail: nasnek111@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0009-0008-4043-7588. Collection and systematization of experimental data, and preparation of illustrative material.

Ольга А. Осипова, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Doctor Habil. of Medical Sciences, Professor, Professor of the Department of Hospital Therapy, Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia; e-mail: osipova@bsuedu.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-7321-6529. Clinico-pathophysiological interpretation of the results in the context of human stroke, comparison of experimental data with clinical observations, critical revision of the Discussion section.

Елизавета И. Репина, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Medical student, Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia; e-mail: repina.2004@gmail.com; ORCID ID: https://orcid.org/0009-0000-9508-3993. Collection and systematization of experimental data, and preparation of illustrative material.

Аркадий В. Нестеров, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Cand. Sci. (Medicine), Associate Professor at the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia; e-mail: nesterov_a@yandex.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3822-4213. Participation in the development and refinement of the intracerebral hemorrhage modeling technique, performance of stereotaxic procedures, ensuring standardization of surgical procedures.

Татьяна Г. Покровская, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Doctor Habil. of Medical Sciences, Professor, Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, Belgorod State National Research University, Belgorod, Russia; e-mail: pokrovskaia-tg@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-6802-5368. Overall scientific coordination of the project, contribution to the formulation of the study aim and objectives, critical revision of the manuscript.

Платформа для доклинического скрининга нейропротекторных стратегий: релевантная модель ВМК и стандартизированная батарея функциональных тестов