动物模型 | 冠心病动物模型的构建

与光同辉

冠心病（Coronary Heart Disease，CHD）是冠状动脉粥样硬化性心脏病的简称，亦称为缺血性心脏病。是由冠状动脉功能性改变（痉挛）或全身性动脉粥样硬化累及冠状动脉，导至管腔狭窄甚或堵塞，心肌缺血缺氧引发的心脏病。CHD因其高发病率、高致残率和高致死率被称为人类健康”头号杀手“。建立合理的 CHD动物模型是进一步探索其发病机制、病理过程、寻找有效治疗途径的关键环节。

动物的选择


1、大鼠

大鼠具有饲养方便，抵抗力强，易存活，成本较低的特点，被广泛用于科学研究；且大鼠属杂食类动物，生理解剖与人类相似，来源有保证。大鼠无胆囊，对外源性胆固醇吸收率低，有自发性抗AS形成的特性，单纯高脂喂养难致AS病变。研究中大多采用高脂喂养与药物和（或）损伤联合的方法造成AS病变。现已培育出脂蛋白代谢基因缺陷鼠，使得大鼠在动脉粥样硬化模型的研究中重新受到重视。大鼠AS病变的形态以及斑块的破裂位置（斑块肩部）与人类非常相似。同时，大鼠冠脉侧支循环缺乏，心肌坏死出现早，重复性、稳定性好，心肌梗死后与临床心肌梗死和心力衰竭的病理生理过程接近。在药物筛选阶段可以选择大鼠进行模型制备。



2、兔

兔为最常用的高脂血症和动脉粥样硬化模型动物，对高脂饮食敏感，外源性胆固醇吸收率高达75%~95%，易转化为血脂，且对血脂的清除率低。但兔为食草动物，脂质代谢与人差异大，形成的动脉硬化斑块主要在胸主动脉，冠状病变主要在小动脉，而人主要发生在冠状动脉大分支。兔心脏解剖结构及冠脉的分支、走行、侧支循环与人类相似，冠脉阻断后发生心律失常致死率较低。



3、小型猪

除灵长类外，猪的生理解剖、血脂及AS病变与人最为接近。实验选用的小型猪，费用相对较高，不宜大量使用。建议在药物筛选完成后的药效验证、临床前新药药效研究阶段选小型猪来制备冠心病模型。

造模方法


一、冠心病慢性动物模型



1、单纯高脂饮食

常用的高脂饲料配制为：2%胆固醇、10%猪油、0.2%丙基硫氧嘧啶、0.5%胆酸钠、87.3%基础饲料。高脂饲料的配方可因动物、实际研究需要不同而异。



2、高脂饮食联合药物

以高脂高胆固醇饲料长期饲喂，使动物血脂升高、脂质代谢紊乱，逐渐出现AS。在此基础上注射脑垂体后叶素、麦角新碱、异丙肾上腺素等药物诱发心肌缺血（Myocardial Infarction，MI）。该方法将AS和MI两个冠心病最基本的病理改变同时体现在同一动物模型上，更能接近临床冠心病病理生理学改变，便于研究冠心病的病理变化、发病机制和药物对血脂、血管病变、心脏损伤的治疗作用。



3、高脂饮食联合冠脉结扎

在高脂喂养的基础上采用结扎冠脉造成心肌缺血损伤，能够形成局限性缺血，缺血范围大致固定，相比药物引发的弥散性缺血更接近临床发病情况。结扎冠状动脉对技术要求较高，需熟悉冠脉走行，控制好结扎高度，注意保持冠脉狭窄程度统一，建议采用超声心电图进行全程监测，保证实验动物模型制备的均一性。

分步结扎可避免大面积心肌缺血后突发心室颤动：第一步预结扎不完全阻断血流，起到缺血预适应的目的。第二次彻底结扎，形成典型的心肌缺血模型。还可在术中滴注硝酸甘油或在分离血管前推注利多卡因，手术过程中提前观察有无心律失常。

造模方法：高脂饲料喂养，并以脂肪乳液灌胃，连续7周，第35天进行冠状动脉完全结扎。观察造模前后心电图的改变，术后2周检测血脂、心肌酶、血液流变学指标，测心脏指数，成功复制了与人类痰瘀互结证冠心病特征相似的动物模型。模型动物存活率 80%，其中 91.7%出现严重心肌缺血。



二、冠心病急性模型



1、冠脉结扎

冠脉结扎是制备急性心肌缺血的常用方法。

冠脉夹闭法与此类似，用的是无创动脉夹阻断冠脉血流，造成局部心肌坏死。该方法中麻醉剂的选择和用量、呼吸机参数的设定、结扎的操作都会影响动物术后的存活状况，应特别注意。

造模方法：结扎大鼠冠状动脉左室支，结扎后即刻在心脏表面给予利多卡因注射液。

模型组大鼠成活率82%，其中模型成功率95%。



2、药物诱导

常用的药物有脑垂体后叶素（Pit）和异丙肾上腺素（ISO）等，通过腹腔注射、尾静脉或者舌下静脉注，引起短时的心肌缺血，操作方法非常简单，常用于大鼠的冠心病急性模型的制作。

总结


理想的模型应该具备以下条件：发病过程和机制应尽量接近临床情况；能为研究工作提供足够的信息量；能够对药物或治疗手段作出客观评价；此外还应具有简便、经济、可重复性高的优点。尽管对冠心病的研究颇多，但在模型建立方面仍旧缺乏既能模拟临床发病情况，同时重复性好、成功率高的模型。多数模型只能反映某一阶段或局部的病变，不利于探究药物的整体疗效。一些需要开胸手术的方法对技术要求较高，成模率低。冠心病模型成功与否缺乏准确的综合评价标准，通常是借助冠状动脉粥样硬化、心肌缺血或梗死等表现来判断。冠心病作为严重危害人类健康的疾病，受到越来越多的关注，动物模型的建立还需要进一步探索，不断完善。