慢性心力衰竭動物模型的制作進展

李彩紅，王永剛，羅文平，于遠望，韓 曼，鐘 偉2，，齊 婧2，，尚俊平2，

(1.陜西中醫(yī)學(xué)院2014級碩士研究生，陜西咸陽712000;2.陜西中醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院，陜西 咸陽712000;3.陜西中醫(yī)學(xué)院心腦血管病研究所，陜西咸陽712000)

慢性心力衰竭(CHF)是多種心血管疾病的終末表現(xiàn)，嚴(yán)重危害著中老年人群的健康。但是CHF發(fā)病機制尚未完全闡明，其發(fā)生發(fā)展是一個復(fù)雜的病理生理過程，建立與疾病狀態(tài)下近似的動物模型，是探求CHF發(fā)病機制、病理改變并尋求較有效治療方法的非常重要的手段。筆者歸納近10年國內(nèi)外實驗常用的心衰動物模型及其制作原理，以便于研究者在進行心衰的動物實驗研究時，可根據(jù)研究目的的不同選擇合適的動物模型。

1 藥物致心力衰竭動物模型

1.1 阿霉素誘導(dǎo)心力衰竭模型 阿霉素(ADR)是一種臨床抗腫瘤藥物，在抗腫瘤的同時，對機體正常的組織器官也有較大的損傷作用，由于ADR與心肌組織的親和力明顯高于其他組織，因此具有嚴(yán)重的心臟毒性。長期反復(fù)使用ADR對心臟的慢性毒性作用主要是擴張性心肌病和充血性心力衰竭［1］。成忠煌等［2］實驗表明，長期腹腔注射小劑量的阿霉素誘導(dǎo)的心力衰竭模型成功率75%，心衰明顯，且造模所用的時間較短。李梅秀等［3］采用阿霉素給大鼠隔日腹腔注射制作慢性心衰模型，復(fù)制成功率為80%。張靜等［4］采用靜脈注射常規(guī)劑量阿霉素建立兔心衰動物模型，成功率為67%，模型組兔精神不振、乏力，活動和進食與對照組相比較少，且兔毛大量脫落。實驗表明阿霉素腹腔注射可以通過心臟毒性來制作心力衰竭模型，此種方法較簡單，損傷小，動物均一性好，且模型的成功率較高。

1.2 異丙腎上腺素誘導(dǎo)心力衰竭模型 異丙腎上腺素通過改變后負荷及心率等，可以使心肌細胞鈣超載，興奮增強，心率收縮力增強，氧自由基損傷，引起心肌缺血［5］，復(fù)制出不同程度心功能損害的CHF模型，可用來研究心衰不同階段的病理生理和分子生物學(xué)特征［6］。任海花等［7］采用異丙腎上腺素腹腔注射7周后，模型組大鼠較正常對照組左室收縮最大速率降低，血清cTn-Ⅰ和Ang-Ⅱ水平明顯增加，出現(xiàn)大鼠心肌缺血性心力衰竭模型。趙智明等［8］采用大鼠皮下注射異丙腎上腺素18周后，普遍出現(xiàn)毛色暗黃，納食減少，體質(zhì)量增加緩慢，口鼻紫紺且有血性分泌物，明顯氣喘，足爪水腫，活動減少，抓取反應(yīng)差等特征，且大鼠心肌細胞肥大，心肌間質(zhì)結(jié)締組織增生。羅時珂等［9］采用異丙腎上腺素小劑量腹腔注射4周誘導(dǎo)心衰模型成功率為100%，心臟的結(jié)構(gòu)和血清BNP發(fā)生明顯變化。實驗表明異丙腎上腺素注射復(fù)制模型心肌彌漫性損傷以心內(nèi)膜下病變?yōu)橹鳌．惐I上腺素注射可以影響心肌收縮力和Ang-Ⅱ水平，從而導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)和功能改變，出現(xiàn)心衰。

2 容量負荷型心力衰竭模型

2.1 壓力超負荷致心力衰竭模型 本方法使動物主動脈縮窄，增加左心排出血液的阻力，導(dǎo)致心臟做功與耗氧量增加，由于壓力負荷過度導(dǎo)致心肌肥厚進而心衰，心衰從代償走向失代償，與臨床心血管疾病具有良好的相關(guān)性。李曉梅等［10］應(yīng)用主動脈弓縮窄手術(shù)致壓力超負荷心力衰竭成功率為88%，并發(fā)現(xiàn)主動脈弓縮窄組小鼠表現(xiàn)為離心性肥厚，出現(xiàn)失代償性心力衰竭。賈清華等［11］采用腹主動脈縮窄致壓力負荷及超容量負荷，4周后大鼠出現(xiàn)氣喘、尿少、食欲下降、水腫、爪甲紫紺、活動力下降等，心肌病理切片左心室心肌肥厚，肌纖維排列紊亂或斷裂，肝臟充血水腫。于遠望等［12］采用腹主動脈縮窄方法造模的成功率為90%，且模型組心肌細胞間隙增大，心肌明顯肥厚。實驗提示結(jié)扎大鼠腹主動脈可引起腎動脈供血不足，引起球旁細胞分泌腎素，通過腎素－血管緊張素－醛固酮系統(tǒng)，引起血管收縮，動脈血壓升高，心臟后負荷增加，心臟首先動用代償機制如心肌肥厚等，如失去代償能力時即可發(fā)生心衰。

2.2 容量超負荷致心力衰竭動物模型 容量超負荷使舒張期室壁應(yīng)力增高，心肌細胞初長度增加。按Frank-Starling定律，舒張期心肌纖維長度增加，必然引起收縮力增加，導(dǎo)致心腔擴大，出現(xiàn)離心性肥厚。王維亭等［13］采用清醒比格犬胸下腔靜脈縮窄方法建立心衰模型，模型動物在出現(xiàn)靜脈瘀血體征的同時，亦出現(xiàn)呼吸困難、紫紺現(xiàn)象，且LVEDP、dp/dt min變化與假手術(shù)組比較，有明顯差異。董安平等［14］改進傳統(tǒng)腹腔動靜脈造瘺術(shù)，構(gòu)建大鼠慢性容量超負荷肥大心肌心力衰竭模型成功率85%，且心臟結(jié)構(gòu)、功能和心臟質(zhì)量參數(shù)明顯改變。此方法手術(shù)較復(fù)雜，要求較高，而且改變了正常的生理結(jié)構(gòu)，模型不易重復(fù)。

3 心肌梗死后心力衰竭模型

本模型制作方法主要包括結(jié)扎冠狀動脈或冠脈內(nèi)注入微栓子。在多種動物模型上通過結(jié)扎冠狀動脈前降支或前降支分支來誘導(dǎo)心肌區(qū)域損傷和隨后發(fā)生的心衰，其左室功能和病理生理改變與臨床心肌梗死相似，可較理想地模擬臨床上心衰這一病理過程，而且操作相對簡單，模型有效且可重復(fù)［15］。張寧坤等［16］采用麻醉后開胸結(jié)扎大鼠冠狀動脈左前降支造成心肌梗死后心衰成功率為70%。李淑梅等［17］經(jīng)左心室內(nèi)注射自體微血栓、同時短暫主動脈夾閉，造成冠狀動脈微栓塞及左室微小心肌梗死，構(gòu)建大鼠實驗性左心衰竭模型成功率為68%，且出現(xiàn)精神萎靡、呼吸急促、活動及進食減少等表現(xiàn)。來于等［18］在動脈圓錐與左心耳之間的主動脈根部下2～3 mm處結(jié)扎左冠狀動脈的前降支，術(shù)后1周超聲檢測大鼠EF值＜40%表明造模成功。此種方法在實驗中較常用，操作較簡單，而且模型有效可重復(fù)。但結(jié)扎冠狀動脈手術(shù)要求高，容易出血，結(jié)扎位置的微小變化即可導(dǎo)致梗死面積發(fā)生較大的變化，且術(shù)后1周病死率較高。

4 快速起搏法

國內(nèi)外不少學(xué)者應(yīng)用快速心室起搏的方法建立了CHF動物模型，快速起搏早期心搏出量的急劇下降觸發(fā)了Frank-Starling機制引起心臟擴張，過快的心肌收縮導(dǎo)致心肌耗氧量增加，糖原和其他能量儲存耗竭［19］。何曉雷等［20］采用清醒比格犬 220～260次/min行右心室起搏誘導(dǎo)犬充血性心力衰竭，制備的心力衰竭模型的左心室結(jié)構(gòu)和血流動力學(xué)變化特點與人類心力衰竭相似。李江等［21］使用右心室起搏器程控儀，將起搏頻率設(shè)定于240次/min，持續(xù)快速起搏17 d，恒河猴心肌收縮能力顯著下降，心衰標(biāo)志物腦鈉肽水平明顯上升。高磊等［22］進行快速右室起搏240次/min，4周后的所有犬均可誘發(fā)出穩(wěn)定CHF。此種方法需要儀器較多，而且成本較高，但復(fù)制模型的心室結(jié)構(gòu)和血流動力學(xué)等變化與人類的心力衰竭較相近。

5 小結(jié)

慢性心力衰竭模型是研究心肌肥厚、心肌纖維化及血流動力學(xué)的基礎(chǔ)。心力衰竭的發(fā)生是一個長期復(fù)雜過程，心衰動物模型正是根據(jù)這些不同的病因和作用機制為制作原理來復(fù)制人類心力衰竭疾病的模型。目前常用的制作CHF動物模型的方法主要有藥物腹腔注射損傷心肌、結(jié)扎冠狀動脈左前降支造成心肌梗死、快速起搏致心動過速心肌病、通過手術(shù)建立瓣膜關(guān)閉不全或動靜脈分流造成容量超負荷及通過縮窄腹主動脈造成壓力超負荷等，但這些手術(shù)方法本身操作難度較大，損傷程度難以控制，而且模型動物個體間差異較大，具有一定的局限性［23］。研究［24］表明，中醫(yī)藥防治慢性心力衰竭具有一定的優(yōu)勢，中醫(yī)的整體觀念需要病證結(jié)合的動物模型，這樣才可以從中醫(yī)證候、證型方面辨證施治。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，逐漸開始運用基因替換、基因敲除、轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，使心臟特異基因表達改變，從而復(fù)制心衰病證結(jié)合的動物模型。

［1］QUILES J L，HUERTAS J R，BATTINO M，et al.Antioxidant nutrients and adriamycin toxicity［J］.Toxicology，2002，180(1):79-95.

［2］成忠煌，胡雪峰，彭敏，等.阿霉素誘導(dǎo)大鼠慢性心力衰竭模型給藥劑量和頻率的優(yōu)化［J］.湖北中醫(yī)雜志，2011，33(4):9-11.

［3］李梅秀，田國忠，歐葉濤，等.大鼠阿霉素慢性心衰模型的制備與心衰指標(biāo)的判定［J］.解剖學(xué)研究，2005，27(3):176-178.

［4］張靜，李庚山，李國草，等.兔阿霉素心衰模型的建立［J］.心臟雜志，2004，16(5):437-439.

［5］鄧青秀，彭成.中醫(yī)藥心力衰竭動物模型的研究現(xiàn)狀［J］.四川動物，2011，30(2):296-300.

［6］BARTHA E，KISS G N，KALMAN E，et al.Effect of L-2286，a poly(ADP-ribose)polymerase inhibitor and enalapril on myocardial remodeling and heart failure［J］.Cardiovasc Pharmacol，2008，52(3):253-261.

［7］任?；ǎ瑓墙ㄐ拢瑮盍崃?，等.異丙腎上腺素致大鼠心肌缺血型慢性心力衰竭的實驗研究［J］.大理學(xué)院學(xué)報，2011，10(2):18-21.

［8］趙智明，郭寒，郭郡浩，等.異丙基腎上腺素充血性心衰大鼠模型NE、AngⅡ的改變［J］.西南國防醫(yī)藥，2011，21(2):120-123.

［9］羅時珂，李萍，程曉曙.異丙腎上腺素誘導(dǎo)慢性心力衰竭大鼠模型的建立［J］.重慶醫(yī)學(xué)，2012，41(4):352-354.

［10］李曉梅，馬依彤，楊毅寧，等.小鼠主動脈弓縮窄模型的建立及評價［J］.中國比較醫(yī)學(xué)雜志，2008，18(11):24-29，后插2.

［11］賈清華，張萬義，魯衛(wèi)星.參芪強心口服液對慢性心力衰竭大鼠血流動力學(xué)的影響［J］.吉林中醫(yī)藥，2010，30(2):175-177.

［12］于遠望，韓曼，張淑珍，等.參附芎澤注射液對壓力超負荷大鼠血流動力學(xué)、左室質(zhì)量指數(shù)及心肌組織病理學(xué)的影響［J］.陜西中醫(yī)，2008，29(6):740-742.

［13］王維亭，徐向偉，趙專友，等.清醒比格犬胸下腔靜脈縮窄心衰模型的建立［J］.現(xiàn)代藥物與臨床，2010，25(5):354-359.

［14］董安平，李曉峰，馬愛群.大鼠慢性容量超負荷心力衰竭模型的建立［J］.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2003，24(18):1682-1684.

［15］張敬學(xué)，劉宇娜，畢勝利.大鼠充血性心力衰竭模型的制作［J］.臨床和實驗醫(yī)學(xué)雜志，2007，6(5):16，18.

［16］張寧坤，高連如，許如意，等.冷凍法與結(jié)扎法建立心力衰竭模型的比較［J］.解放軍醫(yī)學(xué)雜志，2008，33(12):1494-1495.

［17］李淑梅，曾凱，鐘玲，等.經(jīng)冠狀動脈內(nèi)注射自體微血栓構(gòu)建大鼠急性左心衰竭模型［J］.中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2007，17(14):1670-1673.

［18］來于，吳紅金，鄭思道，等.參附湯對慢性心力衰竭大鼠血流動力學(xué)的影響［J］.吉林中醫(yī)藥，2013，33(3):276-277.

［19］周淑嫻，張旭明，伍衛(wèi)，等.快速右心室起搏致心力衰竭犬模型的研制［J］.中山醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，1998，19(1):32-35.

［20］何曉雷，劉玉麗，張巖，等.清醒犬慢性充血性心力衰竭模型的血流動力學(xué)特征［J］.中南大學(xué)學(xué)報:醫(yī)學(xué)版，2009，34(6):487-491.

［21］李江，陳又南，段嘉川，等.ErbB信號與蛋白激酶B在快速起搏所致猴心衰心肌細胞損傷中的作用［J］.藥學(xué)學(xué)報，2007，42(5):470-474.

［22］高磊，盧才義，王士雯，等.充血性心力衰竭對犬肺靜脈肌袖結(jié)構(gòu)的影響［J］.心臟雜志，2008，20(4):428-431.

［23］HASENFUSS G.Animal models of human cardiovascular disease，heart failure and hypertrophy［J］.Cardiovasc Res，1998，39(1):60-76.

［24］孫睿甜.慢性充血性心力衰竭中醫(yī)藥治療進展［J］.長春中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報，2012，28(3):557-559.