壓力超負荷法制作心力衰竭動物模型研究進展

1、壓力超負荷法制作心力衰竭動物模型研究進展孫翊1秦富忠2,3*1山西醫(yī)科大學(xué)，太原 030001，山西2山西省心血管病醫(yī)院，太原030024,山西 3山西省心血管病研究所，太原 030024，山西【摘要】心力衰竭是嚴重危害人類健康的心血管疾病之一。建立動物模型模擬病理生理過程是 研究心力衰竭的重要途徑。通過查閱近幾年文獻，本文綜述了壓力超負荷法制作心力衰竭模型 的各種方法，以深入認識造模方法，提高研究的針對性。【關(guān)鍵詞】心力衰竭；壓力超負荷；動物模型【中圖分類號】R541.6【文獻標識碼】A【文章編號】Research Progress on Ani mal Models of Pressure

2、 Overload-I nduced HeartFailureYi Sun 1 Fuzhong Qin 2,3*1 Sha nxi Medical Un iversity, Taiyuan 030001,Sha nxi, PR Chi na2 Sha nxi Cardiovascular Hospital, Taiyuan 030024, Sha nxi, PR Chi na3 Shanxi Province Cardiovascular Disease Institute,Taiyuan 030024, Shanxi, PRChina【Abstract 】Heart failure (HF)

3、 is one of cardiovascular diseases which severely does harm to huma n being s heath. Maki ng appropriate HF animal models to imitate pathophysiological process is the main method for research. Upon review of literature in rece nt years,this paper summarizes the establishme nt methods of HF by pressu

4、re overload ， in order to develop a deep understanding of animal models and promote pert inency of HF research.【Key words 】Heart Failure; Pressure Overload; Animal Models心力衰竭是各種心臟疾病的終末階段，是以左室結(jié)構(gòu)、功能改變，神經(jīng)內(nèi)分泌激活為共同 的病理生理改變，以肺循環(huán)和(或)體循環(huán)淤血，器官、組織血液灌注不足為臨床表現(xiàn)的一組 綜合征，主要表現(xiàn)為呼吸困難、體力活動受限和體液潴留。我國心衰的發(fā)病率非常高，據(jù)2014 中國心血

5、管病報告顯示，人群慢性心力衰竭患病率為0.9%，男性0.7%，女性1.0%，慢性心力衰竭住院患者30天死亡率為5.4%。據(jù)我國五十家醫(yī)院住院病例調(diào)查，心力衰竭住院率占同 期心血管病的20% ;死亡率卻占40%，提示預(yù)后嚴重。盡管心衰的治療方法在不斷進步，但 是仍有越來越多的心臟病患者發(fā)展為心衰，由于醫(yī)學(xué)倫理方面原因限制了人體體內(nèi)實驗，所以迫切需要模擬各種原因來建立動物心衰模型來探究其發(fā)生的病理生理及相關(guān)的防治工作。心力衰竭模型模型有多種制作方法，包括壓力超負荷法：縮窄升主動脈、腹主動脈、高血 壓模型；容量超負荷法：動靜脈痿、心臟瓣膜關(guān)閉不全、下腔靜脈縮窄、快速靜脈輸液等；心 室快速起搏法；心肌

6、缺血法：結(jié)扎或電凝冠狀動脈、冠狀動脈栓塞、冠狀動脈血栓形成法等； 心肌損傷法：用藥物、細菌毒素、射線等損傷心肌；基因改造法；特殊類型的心衰模型：離體灌流心衰模型、右心衰模型、舒張性心衰模型等。本文重點討論壓力超負荷制作心力衰竭的方 法。1心力衰竭模型實驗動物的選擇心力衰竭動物模型多選用小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬、貓、豬、羊等動物。小鼠基因與人 類高度同源，生化指標及調(diào)控機制與人類相似，現(xiàn)多采用基因缺陷小鼠進行心衰模型研究。但 小鼠體形較小，對手術(shù)操作要求較高。豚鼠體形適中、性情溫順，與人類在某些電生理方面較 為相似，而且在手術(shù)操作、造模時間及可重復(fù)性和實驗花費方面有一定優(yōu)勢，雖然大鼠較豚鼠 更為

7、躁動，但其更易存活且價格更為便宜，已經(jīng)成為心衰模型中的首選動物。 兔、犬、貓、豬、 羊等動物體形更大，循環(huán)系統(tǒng)更為接近人類。手術(shù)操作容易許多，造模更易成功，但也更為昂 貴。2壓力超負荷法制備心衰模型壓力負荷指心肌收縮之后遇到的阻力或負荷，主要取決于主動脈的順應(yīng)性、外周血管阻力、 血液黏度和循環(huán)血容量。主要通過主動脈縮窄術(shù)或采用繼發(fā)(自發(fā))高血壓模型來增加后負荷， 模擬了血壓升高-心肌肥厚-失代償性心衰的病理生理過程。其中，主動脈縮窄法關(guān)鍵在于選擇 合適體重的大鼠、采用不同粗細的針頭從而把握好縮窄程度，如果縮窄過松，會導(dǎo)致心衰造模 時間延長甚至造模失敗，縮窄過緊則容易形成急性左心衰竭，提高動物的

8、死亡率。2.1升主動脈縮窄Michael Ibrahim 等用200-300g大鼠，0.9mm針頭縮窄升主動脈，術(shù)后 6周左室肥厚，術(shù)后 10周引起心肌細胞肥大，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。Zolt印Szab。等用8周齡C57BL/6雄性小鼠，27G針頭縮窄升主動脈，術(shù)后8周左室射血分數(shù)(EF% ejection fraction )、心肌縮 短分數(shù)(FS% fractional shortening)下降，心臟重量 / 體重(HW/BWheart weight/bodyweight )比值升高，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，提示心臟功能低下，心肌肥厚顯著。FuzhongQin, Deborah A. Siwi

9、k等在關(guān)于活性氧在壓力超負荷心衰模型中介導(dǎo)COT-ATP酶活性降低的研究中，用10周齡小鼠，27G針頭縮窄升主動脈12周后，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，模型組心臟重量、 心臟重量/體重比值、肺臟重量、肺臟重量/體重比值均增加，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。術(shù)后超聲發(fā) 現(xiàn)，與對照組相比，左室前壁厚度(AWTd、厚壁厚度(PWTd、收縮末期容積(LVESD均 增加，左室縮短分數(shù)(LV FS%下降，術(shù)后1周起差異即有統(tǒng)計學(xué)意義。升主動脈縮窄術(shù) 手術(shù)難度較大，一般需要自制穿線器引導(dǎo)絲線縮窄于頭臂干和左頸總動脈之間，而且國內(nèi)外越來越多得采用轉(zhuǎn)基因小鼠造模，無疑對造模技術(shù)提出了更高的要求。2.2腹主動脈縮窄Ryuichi Ma

10、tsukawaa, Yoshitaka Hirooka 等用 12 周齡 Wister 大鼠，21G針頭縮窄 15 周后，測得左室舒張末期內(nèi)徑(LVDd增大，F(xiàn)S%|低，HW/BV增加，肺臟重量/體重(LW/B0 lung weight/body weight)增加，體重(BVy body weight )降低，均有統(tǒng)計學(xué)意義，提示大 鼠已經(jīng)達到心衰狀態(tài)。5該造模方法術(shù)后動物存活率較高，但術(shù)后飼養(yǎng)時間較長，造模關(guān)鍵 在于縮窄位置要位于雙腎動脈分叉以上。2.3肺動脈縮窄Shohei Ikeda, Kimio Satoh 等為證明Rho激酶通路在右心肥厚及功能障礙中的作用，用 27G針頭分別縮窄小

11、鼠肺動脈和升主動脈，約 30天，成功造成心衰模型，實驗過程中，與升 主動脈縮窄相比，肺動脈縮窄右心衰竭明顯、右心室氧化應(yīng)激更嚴重、死亡率更高。2.4腎血管性高血壓Zhu GQ等用250-300g的SD大鼠，用內(nèi)徑0.2mm銀夾縮窄右腎動脈，保留左腎，即兩腎 一夾法制作腎血管性高血壓模型，術(shù)后 4周測得模型組心臟重量（Heart weight，HW、左室 重量（Left ventricular weight， LVW、LVW/HW ratio、LVW/BW ratio、平均動脈壓（MAP均升高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，模擬了血壓升高誘導(dǎo)心衰的前期階段02.5鹽敏感性高血壓去氧皮質(zhì)酮屬于腎上腺皮質(zhì)激素類

12、藥，有增加細胞外液容積、提高Ns+濃度及降低細胞外液K+濃度的作用，對維持水鹽代謝、維持血壓起著重要作用。Alberto Tiritilli使用去氧皮質(zhì)酮鹽負荷法（DOCA-salts），即切除左腎，1周后開始肌注醋酸去氧皮質(zhì)酮，每周 5天， 每次10mg飲水用含9 g/L NaCl和2 g/L KCl的鹽水，10周后成功用豚鼠模擬了高血壓性 心肌肥厚，這是心衰的早期階段。此方法操作簡單迅速、死亡率低、費用低廉，可配合主 動脈縮窄或容量超負荷手術(shù)造成高血壓-左室肥厚-心衰的病理生理過程。Adams V等用Dahl 鹽敏感大鼠喂以8% NaCl,成功建立心衰模型9 o2.6自發(fā)性高血壓Marce

13、lo D.M.等用自發(fā)性高血壓大鼠（Spontaneously Hypertensive Rats， SHR 喂養(yǎng) 6個月后出現(xiàn)明顯心力衰竭。10并以肺淤血（肺臟重量/體重對照組均值加2倍標準差）和右 室肥大（右室重量/體重0.8mg/g）為心衰標準。1112 SHR已成為研究高血壓等心血管病變和 降壓藥物的理想動物模型，SHR出生后血壓隨鼠齡不斷升高，3-4個月時為高血壓確立期，6 個月時血壓升到最高水平，幼年 SHF交感活性增高，4周齡時雖然血壓正常但已出現(xiàn)心臟重量 增加，以后隨血壓升高進一步出現(xiàn)心血管并發(fā)癥。3結(jié)語與展望壓力超負荷法是建立動物心衰模型的最常用方法之一，以上對多種增加后負荷

14、的方法作了 簡要綜述。心力衰竭的病因很多，在心衰不同階段神經(jīng)內(nèi)分泌、心腎功能和組織學(xué)改變不同，防治措施也各有差別。在人體上難以系統(tǒng)和深入研究這些變化，利用動物模型就可解決這些問 題。要研究高血壓-左室肥厚-心力衰竭的病理生理過程，壓力超負荷是最好的造模方法，但要研究其他原因引起的心力衰竭，還要根據(jù)研究重點選取更合適的造模方法，有時還要多種方法 聯(lián)合制作心衰模型。心衰晚期，患者往往兼有多種疾病，如高血壓、心絞痛、糖尿病和高脂血癥 等,并常受吸煙、飲食、社會環(huán)境和精神因素影響。臨床不易觀察到單一因素的影響和動態(tài)變 化,而動物模型則可深入系統(tǒng)地從事這方面研究。所以，深刻認識造模方法并確保動物造模成

15、功，對于心力衰竭的病因、病理生理及疾病的防治工作具有重要的意義。北國風(fēng)光， 千里冰封， 萬里雪飄。望長城內(nèi)外，惟余莽莽；大河上下，頓失 滔滔。山舞銀蛇， 原馳蠟象， 欲與天公試比高。 須晴日，看紅裝素裹，分外妖娣。江山如此多嬌，引無數(shù)英雄競折腰。惜秦皇漢武，略輸文采；唐宗宋祖，稍遜 風(fēng)騷。一代天驕，成吉思汗，只識彎弓射大雕。俱往矣，數(shù)風(fēng)流人物，還看今朝。出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠 志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣， 不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮

16、中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛 下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事, 事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰 能”是以眾議舉寵為督： 愚以為營中之事, 悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此 事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則 漢室之隆，可計

17、日而待也 F。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于 草廬之中，咨臣以當世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間, 爾來二十有一年矣。先帝知臣謹慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之明；故五月渡 瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，當獎率三軍，北定中原，庶竭駑鈍，攘除奸兇，興復(fù)漢室，還于 舊都。此臣所以報先帝而忠陛下之職分也。至于斟酌損益，進盡忠言，則攸之、祎、允之任也。愿陛下托臣以討賊興復(fù)之效，不效，則治臣之罪，以告先帝之靈。若無興德之言，則責(zé)攸之、祎、允 等之慢，以彰其咎；陛下亦

18、宜自謀，以咨諏善道，察納雅言，深追先帝遺詔。臣不勝受恩感激。今當遠離，臨表涕零，不知所言。參考文獻1Ibrahim M, Kukadia P,Siedlecka U, et al. Cardiomyocyte Ca2+ handling and structure is regulated by degree and durati on of mecha nical load variatio nJ Cell Mol Med.2012 Dec;16(12):2910-82 Del Mon te F, Butler K, Boecker W, et al. Novel tech nique of

19、 aortic banding followed by gene tran sfer during hypertrophy and heart failure. Physiol Ge nomics.2002;9(1):49-56. Szabo Z1, Magga J, Alakoski T, et al. Connective Tissue Growth Factor InhibitionAttenuatesLeft Ven tricular Remodeli ng and Dysfu nctio n in Pressure Overload-I nduced HeartFailure. .H

20、yperte nsio n.2014 Ju n;63(6):1235-40Qin FZ, Deborah A. Siwik, David R, et al Cytosolic H2O2 mediates hypertrophy, apoptosis, and decreased SERCAactivity in mice with chronic hemodynamic overload. AmJ Physiol Heart Circ Physiol. 2014 May 15;306(10):H1453-635Matsukawaa R, Hirooka Y, Ito K, et al.Ce n

21、tral n eureguli n-1/ErbB sig nali ngmodulates cardiac function via sympathetic activity in pressure overload-induced heart failure.J Hypertens. 2014 Apr;32 (4) :817-25 Ikeda S1, Satoh K1, Kikuchi N, et al. Crucial Role of Rho-Kinase in Pressure Overload - Induced Right Ven tricular Hypertrophy and D

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