動物模型 | 冠心病動物模型的構(gòu)建
冠心?。–oronary Heart Disease,CHD)是冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的簡稱,亦稱為缺血性心臟病。是由冠狀動脈功能性改變(痙攣)或全身性動脈粥樣硬化累及冠狀動脈,導(dǎo)致管腔狹窄甚或堵塞,心肌缺血缺氧引發(fā)的心臟病。CHD因其高發(fā)病率、高致殘率和高致死率被稱為人類健康”頭號殺手“。建立合理的 CHD動物模型是進(jìn)一步探索其發(fā)病機(jī)制、病理過程、尋找有效治療途徑的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
動物的選擇
1、大鼠
大鼠具有飼養(yǎng)方便,抵抗力強(qiáng),易存活,成本較低的特點(diǎn),被廣泛用于科學(xué)研究;且大鼠屬雜食類動物,生理解剖與人類相似,來源有保證。大鼠無膽囊,對外源性膽固醇吸收率低,有自發(fā)性抗AS形成的特性,單純高脂喂養(yǎng)難致AS病變。研究中大多采用高脂喂養(yǎng)與藥物和(或)損傷聯(lián)合的方法造成AS病變。現(xiàn)已培育出脂蛋白代謝基因缺陷鼠,使得大鼠在動脈粥樣硬化模型的研究中重新受到重視。大鼠AS病變的形態(tài)以及斑塊的破裂位置(斑塊肩部)與人類非常相似。同時(shí),大鼠冠脈側(cè)支循環(huán)缺乏,心肌壞死出現(xiàn)早,重復(fù)性、穩(wěn)定性好,心肌梗死后與臨床心肌梗死和心力衰竭的病理生理過程接近。在藥物篩選階段可以選擇大鼠進(jìn)行模型制備。
2、兔
兔為最常用的高脂血癥和動脈粥樣硬化模型動物,對高脂飲食敏感,外源性膽固醇吸收率高達(dá)75%~95%,易轉(zhuǎn)化為血脂,且對血脂的清除率低。但兔為食草動物,脂質(zhì)代謝與人差異大,形成的動脈硬化斑塊主要在胸主動脈,冠狀病變主要在小動脈,而人主要發(fā)生在冠狀動脈大分支。兔心臟解剖結(jié)構(gòu)及冠脈的分支、走行、側(cè)支循環(huán)與人類相似,冠脈阻斷后發(fā)生心律失常致死率較低。
3、小型豬
除靈長類外,豬的生理解剖、血脂及AS病變與人最為接近。實(shí)驗(yàn)選用的小型豬,費(fèi)用相對較高,不宜大量使用。建議在藥物篩選完成后的藥效驗(yàn)證、臨床前新藥藥效研究階段選小型豬來制備冠心病模型。
造模方法
一、冠心病慢性動物模型
1、單純高脂飲食
常用的高脂飼料配制為:2%膽固醇、10%豬油、0.2%丙基硫氧嘧啶、0.5%膽酸鈉、87.3%基礎(chǔ)飼料。高脂飼料的配方可因動物、實(shí)際研究需要不同而異。
2、高脂飲食聯(lián)合藥物
以高脂高膽固醇飼料長期飼喂,使動物血脂升高、脂質(zhì)代謝紊亂,逐漸出現(xiàn)AS。在此基礎(chǔ)上注射腦垂體后葉素、麥角新堿、異丙腎上腺素等藥物誘發(fā)心肌缺血(Myocardial Infarction,MI)。該方法將AS和MI兩個(gè)冠心病最基本的病理改變同時(shí)體現(xiàn)在同一動物模型上,更能接近臨床冠心病病理生理學(xué)改變,便于研究冠心病的病理變化、發(fā)病機(jī)制和藥物對血脂、血管病變、心臟損傷的治療作用。
3、高脂飲食聯(lián)合冠脈結(jié)扎
在高脂喂養(yǎng)的基礎(chǔ)上采用結(jié)扎冠脈造成心肌缺血損傷,能夠形成局限性缺血,缺血范圍大致固定,相比藥物引發(fā)的彌散性缺血更接近臨床發(fā)病情況。結(jié)扎冠狀動脈對技術(shù)要求較高,需熟悉冠脈走行,控制好結(jié)扎高度,注意保持冠脈狹窄程度統(tǒng)一,建議采用超聲心電圖進(jìn)行全程監(jiān)測,保證實(shí)驗(yàn)動物模型制備的均一性。
分步結(jié)扎可避免大面積心肌缺血后突發(fā)心室顫動:第一步預(yù)結(jié)扎不完全阻斷血流,起到缺血預(yù)適應(yīng)的目的。第二次徹底結(jié)扎,形成典型的心肌缺血模型。還可在術(shù)中滴注硝酸甘油或在分離血管前推注利多卡因,手術(shù)過程中提前觀察有無心律失常。
造模方法:高脂飼料喂養(yǎng),并以脂肪乳液灌胃,連續(xù)7周,第35天進(jìn)行冠狀動脈完全結(jié)扎。觀察造模前后心電圖的改變,術(shù)后2周檢測血脂、心肌酶、血液流變學(xué)指標(biāo),測心臟指數(shù),成功復(fù)制了與人類痰瘀互結(jié)證冠心病特征相似的動物模型。模型動物存活率 80%,其中 91.7%出現(xiàn)嚴(yán)重心肌缺血。
二、冠心病急性模型
1、冠脈結(jié)扎
冠脈結(jié)扎是制備急性心肌缺血的常用方法。
冠脈夾閉法與此類似,用的是無創(chuàng)動脈夾阻斷冠脈血流,造成局部心肌壞死。該方法中麻醉劑的選擇和用量、呼吸機(jī)參數(shù)的設(shè)定、結(jié)扎的操作都會影響動物術(shù)后的存活狀況,應(yīng)特別注意。
造模方法:結(jié)扎大鼠冠狀動脈左室支,結(jié)扎后即刻在心臟表面給予利多卡因注射液。
模型組大鼠成活率82%,其中模型成功率95%。
2、藥物誘導(dǎo)
常用的藥物有腦垂體后葉素(Pit)和異丙腎上腺素(ISO)等,通過腹腔注射、尾靜脈或者舌下靜脈注,引起短時(shí)的心肌缺血,操作方法非常簡單,常用于大鼠的冠心病急性模型的制作。
總結(jié)
理想的模型應(yīng)該具備以下條件:發(fā)病過程和機(jī)制應(yīng)盡量接近臨床情況;能為研究工作提供足夠的信息量;能夠?qū)λ幬锘蛑委熓侄巫鞒隹陀^評價(jià);此外還應(yīng)具有簡便、經(jīng)濟(jì)、可重復(fù)性高的優(yōu)點(diǎn)。盡管對冠心病的研究頗多,但在模型建立方面仍舊缺乏既能模擬臨床發(fā)病情況,同時(shí)重復(fù)性好、成功率高的模型。多數(shù)模型只能反映某一階段或局部的病變,不利于探究藥物的整體療效。一些需要開胸手術(shù)的方法對技術(shù)要求較高,成模率低。冠心病模型成功與否缺乏準(zhǔn)確的綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),通常是借助冠狀動脈粥樣硬化、心肌缺血或梗死等表現(xiàn)來判斷。冠心病作為嚴(yán)重危害人類健康的疾病,受到越來越多的關(guān)注,動物模型的建立還需要進(jìn)一步探索,不斷完善。