大鼠慢性心力衰竭模型的建立

大鼠慢性心力衰竭模型的建立

慢性心力衰竭（chf）是各種心血管疾病發(fā)生和發(fā)展的共同結(jié)局。這是現(xiàn)代社會最常見的疾病，其預(yù)后不足。及早發(fā)現(xiàn)并對其進(jìn)行干預(yù)成為目前治療的熱點(diǎn)。動物實(shí)驗(yàn)是這些研究進(jìn)入臨床階段前的必須過程,建立成熟、穩(wěn)定的心衰動物模型就顯得十分重要。引起心衰的原因很多,心衰不同階段的心功能,神經(jīng)內(nèi)分泌,血流動力學(xué)以及組織學(xué)改變不同,從而決定了心衰不同階段的治療方法不同。大鼠因其重復(fù)性、穩(wěn)定性好、費(fèi)用低而成為制作心衰模型的理想選擇。大鼠心衰造模方法多樣,選擇符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡哪Ｐ惋@得至關(guān)重要。根據(jù)文獻(xiàn)所載,已經(jīng)發(fā)展和建立起來的與冠心病病人心衰發(fā)展接近的大鼠模型主要有如下幾種:分為心肌缺血/梗塞模型、壓力超負(fù)荷模型、容量超負(fù)荷模型及藥物誘導(dǎo)模型。1人類的生命健康。據(jù)Hellermann等指出心肌梗死7~8年的患者中發(fā)生心力衰竭的人超過36%,嚴(yán)重威脅著人類的生命健康。心肌纖維化表現(xiàn)為心肌細(xì)胞間質(zhì)成纖維細(xì)胞增殖增生及心肌膠原合成與分泌增加,嚴(yán)重者可出現(xiàn)心力衰竭和心律失常,為了攻克CHF這一醫(yī)學(xué)難題,醫(yī)學(xué)界多采用大鼠模型模仿人類心衰發(fā)展過程并進(jìn)行研究。1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?0世紀(jì)50年代,Johns等報(bào)道了通過結(jié)扎大鼠左冠狀動脈建立大鼠心肌梗死模型的方法。結(jié)扎冠狀動脈法能完整模擬心肌梗死后心肌纖維化的急性期、代償期兩個病理階段,該法呈現(xiàn)的神經(jīng)內(nèi)分泌激活方式和心肌纖維化與人類心肌纖維化過程相似。目前,冠脈結(jié)扎多采用Pfeffer或施新猷等的手術(shù)方法進(jìn)行,但是這種造模方法也有弊端,大鼠心臟較小、搏動快,因此肉眼無法準(zhǔn)確辨識到其左冠狀動脈,往往導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒⑹欠癯晒χ饕Q于冠脈結(jié)扎的部位,李娟等在實(shí)驗(yàn)中選在左心耳下緣與肺動脈圓錐之間進(jìn)行結(jié)扎,手術(shù)7天后心肌組織嚴(yán)重炎性反應(yīng),心肌細(xì)胞斷裂,心肌膠原含量、羥脯氨酸含量升高,TGF-β1表達(dá)顯著增高,第42天纖維化達(dá)到高峰,解剖與病理結(jié)果均顯示模型較為成功,纖維化癥狀較顯著。冠脈結(jié)扎術(shù)建立的是低心輸出量型心衰模型,主要用于研究心肌梗死與心肌肥厚過渡到心衰時的心肌細(xì)胞和亞細(xì)胞的改變以及觀察長期服用藥物對心衰的預(yù)防作用。該方法所造模型的病理生理演變過程與充血性心衰更接近,但是相同時間下,其心衰程度較其他方法更嚴(yán)重,并且對手術(shù)者的專業(yè)知識、動手操作能力要求頗高。1.2結(jié)果穩(wěn)定,重復(fù)性郝春華等成功建立了光化學(xué)法誘導(dǎo)大鼠冠狀動脈形成血栓致心肌梗死模型,形成的血栓與患者生理病理情況比較接近,方法直觀、結(jié)果穩(wěn)定、重復(fù)性好,適用于對冠脈溶栓藥物的研究;謝曉華等給予大鼠高膽固醇飲食喂養(yǎng),8周后發(fā)現(xiàn)大鼠左室膠原蛋白生成增加。說明高膽固醇飲食可誘導(dǎo)心肌纖維化,為心衰造模提供可能。給動物喂高膽固醇飲食導(dǎo)致冠狀動脈粥樣硬化形成,這一模型最接近人類冠心病特點(diǎn),但是其發(fā)展為心衰所需時間較長,并且對心肌梗死范圍、動脈粥樣硬化發(fā)展的程度難以控制,因此較少采用。1.3可擴(kuò)張性心肌損傷大鼠心肌組織陸英等采用電凝燒灼大鼠冠狀動脈造成大鼠心肌梗死,該法手術(shù)時間短,操作方便,利于控制,可以觀察到心肌組織從核固縮、核破碎和核溶解等典型的凝固性壞死,到肉芽組織長入梗死灶內(nèi),到最后疤痕形成的動態(tài)過程,適合于研究干細(xì)胞修復(fù)損傷心肌的實(shí)驗(yàn),可用于心肌梗死發(fā)生機(jī)制和治療等方面的研究。1.4常用的心肌梗死模型楊建業(yè)等采用液氮冷凍大鼠左冠狀動脈前降支中上1/3的方法建立了適合移植干細(xì)胞再生修復(fù)心肌梗死研究的模型。該法適宜心肌梗死發(fā)生機(jī)制和干細(xì)胞移植治療等方面的研究。2壓力負(fù)荷模型心臟后負(fù)荷2.1左心室傳統(tǒng)模型通過縮窄腹主動脈,使主動脈壓力升高,增加心臟后負(fù)荷,左心室肥厚,左室舒張功能下降,心室擴(kuò)大,后期心臟失代償,形成心力衰竭,可模擬高血壓心室肥厚,該法主要用于左心舒張功能障礙的研究,能較好的模擬壓力負(fù)荷增高導(dǎo)致左心室肥厚演變過程,是心臟后負(fù)荷的理想模型。該造模方法優(yōu)勢在于:手術(shù)所用時間短,操作相對簡單,對手術(shù)者技術(shù)要求不大,所需費(fèi)用較少,模型成功率較高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)所需的時間比較長。不作為心衰心肌細(xì)胞和亞細(xì)胞變化研究的首選。胡詠梅等選用Wistar大鼠,造模時在雙腎動脈上方0.5cm處將8號針頭與腹主動脈共同結(jié)扎造成心衰模型,分別觀察4周末和8周末大鼠的平均動脈壓(MBP)、LVSP、左室重量指數(shù)(LVMI),發(fā)現(xiàn)腹主動脈狹窄心衰模型與縮窄時間密切相關(guān)。腹主動脈的結(jié)扎部位直接影響實(shí)驗(yàn)效果,王瑞芳等分別對大鼠的腎上腹主動脈和腎下腹主動脈進(jìn)行縮窄處理,發(fā)現(xiàn)腎上腹主動脈縮窄12周出現(xiàn)舒張性心力衰竭,是一種較為理想的舒張性心衰模型。2.2弓法和傳統(tǒng)平均交互作用法該法主要通過使主動脈狹窄造成左心室血液流出受阻,進(jìn)而加重左室后負(fù)荷,最終出現(xiàn)心衰。相較于腹主動脈狹窄法,縮窄主動脈弓法較快使大鼠心肌細(xì)胞從代償期到失代償期,最后到心力衰竭期。血流動力學(xué)改變對心臟的影響較腹主動脈縮窄法強(qiáng)。但是,該法同冠脈結(jié)扎法一樣,對手術(shù)者對解剖的熟悉度以及操作熟練度要求較高。因此,我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要,如需較短時間內(nèi)完成心衰模型采用縮窄主動脈弓法;如果需要觀察心肌肥大發(fā)生發(fā)展的過程,探討心肌肥大發(fā)展成心力衰竭的機(jī)制,則用腹主動脈縮窄的方法。2.3右心心力衰竭主要是通過人為縮窄大鼠肺動脈,造成大鼠右心的排血發(fā)生障礙,右心室后負(fù)荷增加,右心室肥厚最后發(fā)生右心衰竭。該方法的優(yōu)勢在于實(shí)驗(yàn)的成功率較高,缺點(diǎn)是該實(shí)驗(yàn)方法對大鼠的損害相對較大,大鼠容易出現(xiàn)肺損傷、大出血等,導(dǎo)致大鼠死亡率較高。Braun等使用雄性Wistar大鼠制造肺動脈狹窄所致心衰大鼠模型,證明了腎素-血管緊張素系統(tǒng)在肺綁扎動脈誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用。2.4和單獨(dú)腎切除大鼠心肌厚度模型本法主要用于模仿高血壓心力衰竭的研究。此法操作方便、費(fèi)用低廉。操作方法:給予大鼠鹽水并配合單側(cè)腎切除,Tiritilli、李慧麗等都用本方法成功制造了大鼠心肌肥厚模型,李慧麗等認(rèn)為該法是研究早期心衰防治的一種較好的模型。但該方法的缺點(diǎn)主要是時間長、心衰時間難以控制、心衰發(fā)生率難以控制。3通過壓力和速度分布此類型與臨床上高排血量心衰相似。該模型主要通過人為造成動靜脈瘺、二尖瓣關(guān)閉不全、主動脈瓣關(guān)閉不全、下腔靜脈狹窄以及大量快速輸液實(shí)現(xiàn)。目前大鼠實(shí)驗(yàn)主要以動靜脈瘺法為主。動靜脈瘺法,一般采用腹主動脈———下腔靜脈造瘺法,模型適用于研究心衰的代償機(jī)制和由于容量超負(fù)荷引起的不伴有收縮功能障礙的舒張功能不全。張敏莉等參考GarciaR等制作容量超負(fù)荷模型的方法并進(jìn)行改進(jìn),與壓力超負(fù)荷模型就行對比,二者均能成功制造心衰模型,并且證實(shí)動靜脈瘺法相對于其他幾種方法有其優(yōu)勢所在,手術(shù)操作簡單,所需的設(shè)備和器械簡單并且價格低廉。該實(shí)驗(yàn)亦顯示了相對室壁厚度(RWT)的增大或減小可以反映出不同類型的心臟肥大,故認(rèn)識超聲心動圖的RWT是一個判別大鼠模型心臟肥大類型的較好的無創(chuàng)指標(biāo)。王學(xué)惠等通過腹主動脈-下腔靜脈造瘺法制作心衰模型,證明給予外源性。euregulin-1β可有效減輕容量超負(fù)荷心衰大鼠的心肌損傷,保護(hù)心肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu),改善血流動力學(xué)改變,糾正大鼠心功能。4戊巴比妥鈉、心法安,以安、民法、苯乙胺、苯磺酸鈉、心法參比,以安波波試驗(yàn)及結(jié)果計(jì)算心力衰竭分為急性和慢性兩種,急性心力衰竭主要使用的藥物有:戊巴比妥鈉、心得安、維拉帕米、鹽酸普羅帕酮。丙咪嗪是一種抗抑郁藥,其作用機(jī)制是阻斷Ca2+通道和α-腎上腺素受體,從而出現(xiàn)心臟血流動力學(xué)的改變,其引起的心衰是短暫可逆的。4.1對心肌病的作用阿霉素屬蒽環(huán)類抗腫瘤藥,臨床上用于白血病、淋巴瘤等的治療,但其通過Top2b酶驅(qū)動對心臟肌肉進(jìn)行攻擊,因此具有心臟毒性,可導(dǎo)致心臟衰竭。由阿霉素誘導(dǎo)的心力衰竭大鼠主要表現(xiàn)為兩心室擴(kuò)大、心室壁變薄、射血分?jǐn)?shù)下降。主要用于心肌病、慢性充血性心力衰竭的研究及新的治療方法的評估。目前多采用小劑量多次給藥的方法,李玉玲等對阿霉素的劑量及使用時間進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)出兩種不同的制作心衰方案,腹腔注射阿霉素(4mg/kg體重,用注射用水配制成2mg/mL溶液,即2mL/kg體重),每周1次,共6周,累積總量24mg/kg體重組,大鼠的病理學(xué)結(jié)果更符合心肌病樣改變;腹腔注射阿霉素(2.5mg/kg體重,用注射用水配制成2mg/mL溶液,即1.25mL/kg體重),每周3次,共2周,累積總量15mg/kg體重組,心肌病樣改變不明顯,但心外損害比較嚴(yán)重,死亡率較高。4.2iso皮下注射法目前多用的主要是異丙腎上腺素(ISO)腹腔注射誘導(dǎo)大鼠心衰的模型。其機(jī)制是使大鼠心率加快、心肌持續(xù)強(qiáng)烈收縮,使心肌耗氧量增大,加重心臟負(fù)荷,最終引起心力衰竭?？滴幕鄣确謩e用ISO3mg/(kg·d)使用5周和ISO5mg/(kg·d)使用5周腹腔注射進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)3mg劑量組即可達(dá)到心衰程度并且大鼠成活率高。羅時珂等認(rèn)為心衰模型的成功建立以ISO皮下注射劑量為2.5mg·kg-1·d-1較為適宜。該法是一種無創(chuàng)的模型制作方法,操作簡便,僅需要保溫即可,無需呼吸機(jī)等其他輔助設(shè)備支持,可重復(fù)性高。異丙腎上腺素所誘導(dǎo)的大鼠心肌缺血損傷模型,缺血損傷的漸進(jìn)性及心肌酶學(xué)變化均類似于人類急性心肌梗死的病變特征。藥物方法誘導(dǎo)心衰操作方便,所需設(shè)備少、價格低廉,但是其不能人為的控制心梗的部位,對于一些要求準(zhǔn)確定位的研究不宜采用。5mirnas相關(guān)致病研究有研究顯示:lim蛋白剔除、TNF-α過度表達(dá)、鈣調(diào)蛋白激酶II(CaMKII)過度表達(dá)、肌動蛋白基因轉(zhuǎn)基因小鼠模型用于心肌病導(dǎo)致心衰的研究。近年研究發(fā)現(xiàn),miRNAs成為醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究的熱點(diǎn),其在心肌肥大,心肌梗死后心律失常中起作用,miRNAs的出現(xiàn)為人們認(rèn)識這一重要的疾病過程提供了全新的視角。該類模型用于了解與心衰有關(guān)的基因以及為基因治療提供依據(jù)。其不足之處是不能全面反映臨床上心衰病人的真實(shí)病因、病理情況。6種方法的臨床應(yīng)用目前,文獻(xiàn)所載制作心力衰竭大鼠模型方法