藥物致心肌損傷的方法舉例與評估

閆 陽，姚 禹，陳起帆

（1.鄭州大學臨床醫(yī)學（七年制），河南 鄭州 450052；2.鄭州大學臨床醫(yī)學（五年制），河南 鄭州 450052；3.鄭州大學醫(yī)學影像，河南 鄭州 450052）

藥物致心肌損傷的方法舉例與評估

閆 陽1，姚 禹2，陳起帆3

（1.鄭州大學臨床醫(yī)學（七年制），河南 鄭州 450052；2.鄭州大學臨床醫(yī)學（五年制），河南 鄭州 450052；3.鄭州大學醫(yī)學影像，河南 鄭州 450052）

為了適應(yīng)不同研究的需要，目前已有多種致心肌損傷方法。將心肌損傷模型建立方法明確分類，并明確不同方法的基本原理和差異，對于科研工作者選用模型具有較強指導意義，是得到準確研究結(jié)論的保證。同時，由于心肌損傷是多種慢性病的嚴重并發(fā)癥，所以對于探討不同指標在心肌損傷發(fā)生發(fā)展中的價值具有重要意義。

心肌損傷；動物模型；異丙腎上腺素；垂體后葉素；多柔比星；鏈脲佐菌素

1 異丙腎上腺素

注射大劑量異丙腎上腺素可致大鼠急性心肌缺血損傷。異丙腎上腺素是作為一種β受體高效興奮劑，能通過加快心率、增強心肌收縮力等環(huán)節(jié)增加心肌耗氧量，而外周血管收縮減少供氧量而導致心肌供血供氧失衡，繼而導致心肌缺血缺氧和壞死。病理損傷機制包括：①影響線粒體代謝以及呼吸鏈功能：異枸櫞酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶活性顯著下降，三羧酸循環(huán)受到影響；呼吸鏈標志性酶包括還原型輔酶Ⅰ脫氫酶和細胞色素C氧化酶活性顯著下降，使得電子傳遞偶聯(lián)氧化磷酸化的功能下降。②氧自由基釋放增加導致心肌組織和細胞損傷。③啟動心肌細胞凋亡基因（如p38-MAPK、NF-κB、TNF-α和IL-6途徑），使細胞發(fā)生程序性死亡。④心肌細胞內(nèi)鈣超載，心肌缺氧缺血受損。

評判造模是否成功，應(yīng)結(jié)合心電圖ST段和J點以及鏡下心肌組織形態(tài)學改變程度[1]，在分子層面上需檢測線粒體脂肪酸β氧化酶類、三羧酸循環(huán)酶類、呼吸鏈細胞色素還原酶類的含量和血清及心肌組織過氧化產(chǎn)物、心肌酶水平以及血清和心肌組織抗氧化酶類和非酶類抗氧化物水平等一系列生化指標。此方法應(yīng)根據(jù)實驗室需要自行探索異丙腎上腺素的用量，過大則死亡率較高，過小則僅有心電圖的變化，無生化指標改變。由于這種損傷與人的急性心肌缺血較為相似，故可作為評價藥物抗心肌缺血的動物模型[2]。

?；撬岷筒瓒喾泳鶎Υ笫螽惐I上腺素心肌損傷具有保護作用[3]，前者是通過消除自由基，后者還與抑制腎素活性有關(guān)。銀杏內(nèi)酯能提高大鼠的耐缺氧能力，保護大鼠心肌缺血損傷，該作用可能和抗血小板活化因子及氧自由基有關(guān)[4]。

2 垂體后葉素

垂體后葉素致大鼠急性心肌缺血法是研究心肌損傷的重要而經(jīng)典的動物模型。垂體后葉素內(nèi)含縮宮素和抗利尿激素兩種化學結(jié)構(gòu)基本相似成分，在較大劑量時可收縮血管尤其是對毛細血管和小動脈作用很強，從而使心臟負荷增加，血壓升高，心肌缺血缺氧。該模型方法較多[5]，可采用舌下注射0.6 U/kg或0.7 U/kg、皮下注射10 U/kg或者腹腔注射20 U/kg。采用舌下或者腹腔注射時以心電圖S-T段抬高0.15 mv為造模成功的指標。Pit引起心電圖變化為2期，靜脈注射Pit后20 s內(nèi)為第1期，可引起T波抬高；靜脈注射Pit后20 s至數(shù)分鐘內(nèi)，以T波低平或倒置為主要表現(xiàn)并可引起心率減慢。該模型方法簡單、可以用不同量的Pit造成不同程度的心肌缺血損傷，因此廣泛用于篩選抗心肌缺血藥物的研究。

3 多柔比星

多柔比星作為一種蒽環(huán)類抗生素，可誘發(fā)心臟毒性，引起心肌退行性病變和心肌間質(zhì)水腫。制作急性心臟毒性模型時[6]，選用10～40 mg/kg藥劑量；制作慢性心肌損傷模型，采用腹腔注射2～8 mg/kg。多柔比星誘導心肌損傷主要機制包括：①氧化應(yīng)激：多柔比星在酶作用下被氧化成半醌自由基與阿霉素醌環(huán)之間形成循環(huán)，將電子傳遞給O2生成O2-，經(jīng)歧化反應(yīng)生成H2O2。O2與H2O2反應(yīng)生成大量氧自由基。氧自由基作用于細胞膜及內(nèi)膜系統(tǒng)中的膜磷脂不飽和脂肪酸，引發(fā)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，最終導致Ca2+-ATP酶活性降低，心肌細胞內(nèi)Ca2+濃度升高。②作用于DNA表達系統(tǒng)，使基因突變或者蛋白質(zhì)表達降低，進而影響心肌細胞內(nèi)抗氧化酶活性，造成自由基清除功能障礙，引起心肌細胞氧化損傷。③通過激活Fas/FasL途徑或ERK，JNK和P38通路調(diào)節(jié)線粒體Bcl-2家族表達，導致心肌細胞凋亡。同時有研究發(fā)現(xiàn)P53信號通路與多柔比星引發(fā)心肌細胞凋亡有密切關(guān)系，但其具體作用機制尚未明確。

本模型造模成功的指標是心電圖Q-T間期、超聲心動圖顯示的心臟功能以及光鏡下觀察心肌細胞的損傷程度[7]。咖啡酸苯乙酯對多柔比星所致心肌損傷大鼠心臟具有保護作用[8]。

4 鏈脲佐菌素

鏈脲佐菌素（STZ）可致“糖尿病心肌病”動物模型。該方法可靠、實用，重復性高，可操作性強，易于推廣。實驗組大鼠以55 mg/kg一次性腹腔注射STZ三周后，大鼠逐漸出現(xiàn)對外界反應(yīng)遲鈍、皮膚潰瘍且不易修復、體重明顯減輕和白內(nèi)障等一系列糖尿病癥狀[9]。生化指標除了胰島素顯著降低、血糖和尿糖顯著升高等糖尿病常規(guī)現(xiàn)象之外，血清中心肌酶（CK-MB、LDH-1）含量明顯升高且保持穩(wěn)定。但本法僅為Ⅰ型糖尿病情況，而Ⅱ型糖尿病及其他糖尿病所致心肌病的病理表現(xiàn)有待進一步探討和證實。

心肌細胞超微形態(tài)結(jié)構(gòu)在注射STZ三周之后也明顯改變——電鏡下，大鼠心肌細胞肌原纖維含量明顯減少，肌絲斷裂、扭曲、排列紊亂。線粒體局灶性代償性增多，且隨不同病程表現(xiàn)為腫脹變形、變短、嵴斷裂、甚至空泡化。心肌細胞肌漿網(wǎng)擴張并出現(xiàn)大量空泡。隨糖尿病病程延長，可出現(xiàn)心肌纖維局灶樣壞死，肌絲溶解消失。

近年來研究表明，硫化氫在血管生理學和病理生理學方面發(fā)揮重要作用。硫化氫通過保護線粒體功能減輕心肌缺血再灌損傷，同時能夠降低缺血性心力衰竭的發(fā)生率和死亡率[10]，稱作氣體信號分子硫化氫對糖尿病心肌損傷的保護作用。

5 結(jié) 語

本文對藥物致心肌損傷模型的方法進行舉例，同時介紹了各造模方法的原理差異和適用范圍。隨著對心肌損傷研究的不斷深入，其病理機制將會得以進一步闡述和證明，對心血管疾病、感染性疾病、糖尿病等的治療作用也有待得到進一步的研究和認同。實驗室工作者應(yīng)當清楚地認識到心肌損傷造模的特點與差異，合理選用實驗動物，選擇正確的動物模型制作方法，以確保實驗的客觀有效。

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[5] 辛玉虎,郭忻,在體動物心肌損傷模型述評.心血管病學進展,2009(S1):38-41.

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[7] Kobayashi,M., et al. NLRP3 Deficiency Reduces Macrophage Interleukin-10 Production and Enhances the Susceptibility to Doxorubicin-induced Cardiotoxicity. Sci Rep,2016,6:26489.

[8] 王云杰,寧潔.咖啡酸苯乙酯對多柔比星所致心肌損傷大鼠心臟的保護作用及其機制研究.中國生化藥物雜志,2015(4):28-30.

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本文編輯：李新剛

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ISSN.2095-8242.2017.31.6125.02