心力衰竭大鼠模型的研究進展Δ

陸小華，張 璐，文建霞，楊玉雪，王瑩瑩，趙艷玲

(1.成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，四川 成都 611137； 2.解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心藥學(xué)部，北京 100039； 3.浙江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，浙江 杭州 310053)

心力衰竭是指任何因素導(dǎo)致的心肌損傷，引起心肌結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，靜息或壓力期間心輸出量減少和(或)心內(nèi)壓升高，心室泵血功能降低不能滿足機體生命活動需要的臨床綜合征，是各種心臟病的終末階段[1-2]。心力衰竭發(fā)病率高，城市人群發(fā)病率高于農(nóng)村，我國心力衰竭發(fā)病率為每千人0.7～0.9，每年新發(fā)心力衰竭患者50萬例，總患者數(shù)約為1 000萬例，且隨年齡增加呈增長趨勢[3]。動物模型是研究心力衰竭發(fā)生、發(fā)展和防治的一種有效工具。選擇合適的心力衰竭模型，明確各模型的建立機制，對于研究抗心力衰竭新藥尤為重要。由于直接對心力衰竭患者進行藥物研究極大地受到醫(yī)學(xué)倫理的限制，故實驗動物心力衰竭模型受到研究者的青睞。大鼠體型小，易操作，且價格實惠，是心力衰竭動物模型中應(yīng)用最多的實驗動物。本文主要綜述國內(nèi)外建立心力衰竭大鼠模型的相關(guān)研究。

1 心肌缺血/梗死致心力衰竭大鼠模型

1.1 左前降支冠狀動脈結(jié)扎法

冠心病長期占據(jù)病因流行病學(xué)調(diào)查的首位，由于大鼠具有抗動脈粥樣硬化形成的特性，故采用大鼠建立冠狀動脈粥樣硬化比較困難。馮玄超等[4]結(jié)扎大鼠左冠狀動脈前降支高位建立心力衰竭模型，該模型在術(shù)后第7—28日可辨證為氣虛血瘀證，為中藥治療心力衰竭的動物實驗提供了一定的模型基礎(chǔ)；鐘偉等[5]也證實，結(jié)扎大鼠冠狀動脈前降支可建立心肌梗死后心力衰竭模型。

1.2 液氮冷凍法和電凝燒灼法

楊建業(yè)等[6]用液氮冷凍大鼠心臟，大鼠心肌組織出現(xiàn)凝固性壞死，繼而有肉芽組織長于梗死灶內(nèi)，最后形成疤痕；陸英等[7]用電凝燒灼大鼠冠狀動脈也出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。提示液氮冷凍法和電凝燒灼法均可成功復(fù)制心肌梗死大鼠動物模型，可用于心肌梗死發(fā)生機制和干細胞治療等方面的研究。

2 壓力超負荷(心臟后負荷)致心力衰竭大鼠模型

2.1 腹主動脈縮窄法

腹主動脈縮窄法即通過手術(shù)部分結(jié)扎腹主動脈，增加外周循環(huán)阻力，造成壓力超負荷心力衰竭。朱靈妍等[8]采用腹主動脈縮窄法復(fù)制心力衰竭大鼠模型，發(fā)現(xiàn)心力衰竭大鼠左心室收縮末期容積升高，射血分數(shù)和左心室短軸縮短率明顯降低，收縮壓、舒張壓、左心室收縮壓和左心室舒張末期壓力升高，左心室壓力最大上升速率和最大下降速率明顯降低，心肌纖維排列紊亂，細胞核增大畸形，胞漿著色深，而參蛤散可顯著改善上述情況。

2.2 主動脈或肺動脈縮窄法

通過縮窄主動脈或肺動脈，使主動脈壓力升高，后負荷增加，后期心臟失代償，最終形成心力衰竭。黃禮杰等[9]發(fā)現(xiàn)，主動脈縮窄9周后，大鼠的左心室舒張末期壓力顯著升高，心輸出量、心率均顯著降低，肺血管發(fā)生顯著重構(gòu)，管腔面積縮小，同時肺間質(zhì)型膠原顯著增加，表明通過主動脈弓縮窄術(shù)可成功復(fù)制左心疾病相關(guān)肺動脈高壓大鼠模型。

2.3 去氧皮質(zhì)酮-高鹽負荷法

李慧麗等[10]研究發(fā)現(xiàn)，將SD大鼠肌內(nèi)注射去氧皮質(zhì)酮，加高鹽飲食，大鼠左心室發(fā)生了明顯的心肌肥大，左心室收縮壓力有下降趨勢，左心室舒張末期壓力有升高趨勢，左心室壓力最大上升速率和最大下降速率均明顯降低，提示心肌內(nèi)在舒縮能力受損，該動物模型能較好地反映心力衰竭早期的病理生理變化。

3 容量超負荷(心臟前負荷)致心力衰竭大鼠模型

韓克等[11]采用大鼠腹主動脈下腔靜脈造瘺方法建立容量超負荷心力衰竭模型，造模術(shù)后8周，造瘺大鼠超聲心動圖表現(xiàn)為左心室擴大呈球形，射血分數(shù)和短軸縮短率明顯降低，左心室質(zhì)量指數(shù)增加，心體比升高；造模術(shù)后12周，造瘺大鼠舒張末期壓力升高，左心室收縮末期壓力降低，左心室壓力最大上升速率降低，說明腹主動脈下腔靜脈瘺方法能成功建立容量超負荷心力衰竭模型。

4 藥物致心力衰竭大鼠模型

4.1 阿霉素誘導(dǎo)大鼠心力衰竭模型

阿霉素是臨床常用的蒽環(huán)類抗腫瘤藥，與心肌組織具有高親和力，因此具有顯著的心臟毒性。靜脈多次注射阿霉素能夠?qū)е耂D大鼠心功能降低和心肌組織形態(tài)學(xué)改變，說明可通過尾靜脈注射阿霉素建立可靠的非缺血性慢性心力衰竭大鼠模型[12]。阿霉素還可聯(lián)合丙基硫氧嘧啶造模方法很好地建立模擬慢性心力衰竭心氣虛兼血瘀水腫證的大鼠模型[13]。

4.2 戊巴比妥鈉誘導(dǎo)大鼠心力衰竭模型

戊巴比妥鈉是一種應(yīng)用廣泛的麻醉藥，具有負性變力作用，可嚴重抑制心肌收縮功能而致心力衰竭。范連霞等[14]采用股靜脈注射0.1%的戊巴比妥鈉建立急性心力衰竭大鼠模型，注射速率1 ml/h，左心室內(nèi)壓最大上升速率和最大下降速率降至正常值的2/3左右，維持5 min，且無升高趨勢。郭瑤等[15]采用大鼠右側(cè)股靜脈恒速注射戊巴比妥鈉制備急性心力衰竭模型，大鼠的心率、舒張壓、左心室收縮壓、左心室內(nèi)壓最大上升速率和最大下降速率均顯著降低，說明心臟收縮功能下降，心力衰竭大鼠模型復(fù)制成功，給予2,5-二羥甲基-3,6-二甲基吡嗪(Liguzinediol)后，可顯著提高上述指標水平。上述方法操作簡便，重復(fù)性好，常用于建立急性心力衰竭模型，但幾乎不能反映心力衰竭臨床病理變化。

4.3 異丙腎上腺素誘導(dǎo)大鼠心力衰竭模型

異丙腎上腺素為β受體激動劑，可導(dǎo)致心肌細胞壞死、心肌纖維斷裂及變性等病理形態(tài)學(xué)，加快大鼠心率，使心肌耗氧量增大，加重心臟負荷。王賽等[16]采用皮下注射異丙腎上腺素5 mg/(kg·d)，連續(xù)注射7 d制備心力衰竭大鼠模型，大鼠左心室射血分數(shù)下降5%，左心室收縮末期內(nèi)徑和左心室舒張末期內(nèi)徑均增大，可判斷模型復(fù)制成功。異丙腎上腺素致大鼠心力衰竭模型的心肌缺血損傷漸進性及心肌酶學(xué)變化與急性心肌梗死患者的病變特征相似[17]。異丙腎上腺素所致的大鼠心力衰竭模型膠原容積百分比增加，羥脯氨酸濃度升高，心臟功能下降，心肌組織纖維化加重，芍藥苷可能通過上調(diào)人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)信號通路而改善上述癥狀。上述方法無創(chuàng)傷，易于重復(fù)，誘導(dǎo)時間短[18]。

4.4 鹽酸普羅帕酮誘導(dǎo)大鼠心力衰竭模型

鹽酸普羅帕酮可誘導(dǎo)急性心力衰竭動物模型，且以急性左心衰竭所占比例為最大，鹽酸普羅帕酮靜脈注射造模過程中可感覺到模型動物四肢和尾部發(fā)冷，呼吸微弱或急促，心率和左心室平均壓下降，左心室內(nèi)壓最大上升速率顯著降低，而左心室內(nèi)壓最大下降速率明顯升高，與心陽虛證的臨床表現(xiàn)類似，因此，認為鹽酸普羅帕酮所致急性心力衰竭動物模型歸屬于心陽虛證心力衰竭動物模型[19]。

4.5 尼莫地平誘導(dǎo)大鼠心力衰竭模型

尼莫地平是常用的鈣通道阻滯劑，可擴張外周血管，抑制心臟功能。張碩峰等[20]采用尼莫地平復(fù)制大鼠心力衰竭模型，經(jīng)股靜脈緩慢恒速注射尼莫地平15 min[速度為480 μg/(kg·h)]后，心力衰竭模型大鼠的心功能各項指標明顯改變，表現(xiàn)為左心室內(nèi)壓最大上升速率明顯降低，心率明顯減慢，提示大鼠心功能受到明顯抑制，而烏頭堿可明顯加快心率，升高左心室內(nèi)壓最大上升速率。

5 自發(fā)性心力衰竭大鼠模型

自發(fā)性高血壓大鼠左心室功能變化與心肌多維應(yīng)變及間質(zhì)纖維化發(fā)生的次序一致，自發(fā)性高血壓大鼠在增齡過程中心肌細胞凋亡指數(shù)逐漸升高，在由心肌肥厚發(fā)展至心力衰竭時，心肌細胞凋亡指數(shù)顯著升高，提示心肌細胞凋亡指數(shù)的升高與左心重構(gòu)、心肌纖維化的發(fā)展及整體心功能障礙相關(guān)，B淋巴細胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)/Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bcl-2 associated X protein，BAX)、脂肪酸合成酶(fatty acid synthase，F(xiàn)AS)水平與心肌細胞凋亡指數(shù)呈正相關(guān)，提示上述凋亡相關(guān)蛋白可能對自發(fā)性高血壓大鼠心肌細胞凋亡起調(diào)控作用[21]。

6 討論

心力衰竭是一種臨床常見的心血管綜合征，最常見的病因是冠心病，尤其是急性心肌梗死；心力衰竭的發(fā)病率與死亡率不斷升高，其危險因素包括高膽固醇、高血糖、高血壓及吸煙等，嚴重威脅著人類健康。動物實驗是臨床研究的基礎(chǔ)，選擇合適的心力衰竭動物模型是深入研究心力衰竭的重要前提。近年來，根據(jù)不同的心力衰竭發(fā)病機理，已建立多種大鼠心力衰竭模型，如采用藥物或手術(shù)誘導(dǎo)。在體實驗常使用戊巴比妥鈉或鹽酸普羅帕酮恒速靜脈注射誘導(dǎo)急性心力衰竭大鼠模型[22]。慢性心力衰竭大鼠模型中常采用靜脈注射阿霉素造成心肌損壞，主要適用于心肌病所致的心力衰竭模型。適用于心肌細胞壞死的心力衰竭大鼠模型常采用異丙腎上腺素誘導(dǎo)。遺傳性高血壓引起的心力衰竭常采用自發(fā)性高血壓大鼠，高效模擬人類高血壓導(dǎo)致心力衰竭的過程。不同程度縮窄腹主動脈可模擬因壓力超負荷引起的血管狹窄，而左前降支冠狀動脈結(jié)扎法常用于臨床上因冠狀動脈阻塞所引起的心肌梗死。各心力衰竭大鼠模型有其優(yōu)缺點，建議根據(jù)實驗要求，選擇合適的造模方法。同時，應(yīng)研究更穩(wěn)定、更貼近臨床的心力衰竭模型，為心力衰竭的發(fā)病機制、診斷和治療奠定研究基礎(chǔ)。