沈智潔、張志輝綜述，楊侃審校

高血壓實驗動物模型的研究進展

沈智潔、張志輝綜述，楊侃審校

高血壓是常見的心血管系統(tǒng)疾病，其患病率高，控制率低，嚴重威脅人類健康。為了更好地探究其發(fā)病機制及治療方法，人們構(gòu)建了多種高血壓實驗動物模型，主要分為基因相關(guān)模型與非基因相關(guān)模型，前者包括遺傳性和基因工程動物模型，后者包括環(huán)境性、手術(shù)性、藥物性動物模型。本文就各種模型的建模方法、發(fā)病機制、應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點作一綜述。

高血壓；動物模型

高血壓是常見的心血管系統(tǒng)疾病，我國高血壓患病率為18.8%，影響心、腦、腎等重要臟器的結(jié)構(gòu)與功能，最終可導(dǎo)致這些器官的功能衰竭。為了更好地探究其發(fā)病機制及治療方法，人們構(gòu)建了各種高血壓實驗動物模型，尤其近幾年高血壓治療領(lǐng)域熱點經(jīng)導(dǎo)管射頻消融去腎神經(jīng)術(shù)治療頑固性高血壓的有效性、安全性及作用機制研究更需要利用高血壓動物模型。本文就目前國內(nèi)外高血壓實驗動物模型的最新進展作一綜述。

高血壓動物模型可分為基因相關(guān)模型與非基因相關(guān)模型（圖1），前者包括遺傳性和基因工程動物模型。非基因相關(guān)模型指在相同或相似的遺傳背景下，通過環(huán)境、手術(shù)、藥物等各因素誘導(dǎo)得到的動物模型。

圖1 高血壓動物模型分類

1 基因相關(guān)模型

1.1 遺傳性高血壓模型

遺傳性高血壓模型可以模擬人類的遺傳現(xiàn)像，其中以自發(fā)性高血壓大鼠（SHR）最為常用。SHR成鼠血壓水平一般＞200 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），初期并沒有明確的病理性紊亂證據(jù)，后期出現(xiàn)高血壓靶器官損害[1]，是目前國內(nèi)外公認的最接近人類原發(fā)性高血壓的動物模型，其亞群包括易卒中型、抗卒中型等。SHR缺乏嚴格的血壓對照[2]，血壓正常的Wistar大鼠遺傳差異程度與SHR有很大不同，使得SHR在高血壓遺傳背景的研究中有所限制。Dahl 鹽敏感性大鼠（DS rats）由對鹽敏感的Sprague-Dawley（SD）大鼠培育而來，并在此基礎(chǔ)上培育出SS/Jr鹽敏感性大鼠，其所有遺傳基因組幾乎為100%純合子，攝入不同濃度的含鹽食物（8%或0.4% 氯化鈉）均可使其產(chǎn)生高血壓，并伴發(fā)血管和腎臟損害。DS大鼠在揭示鹽敏感高血壓的發(fā)病機制方面具有重要作用，遺傳連鎖分析發(fā)現(xiàn)鹽敏感基因連鎖位點靠近血管緊張素轉(zhuǎn)化酶基因和鳥苷酸環(huán)化酶偶聯(lián)受體A/心房利鈉因子受體基因[1,3]，提示這可能與高血壓的形成有關(guān)。此類模型遺傳背景較為明確，性狀穩(wěn)定，但與人類的種屬差異較大。目前缺乏遺傳性大動物模型，無論是賓夕法尼亞高血壓犬還是轉(zhuǎn)基因高血壓幼豬（未公開報道）遺傳背景均不清楚，如能證實其可靠性及穩(wěn)定性，其在高血壓的發(fā)病機制研究等諸多領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。

1.2 基因工程高血壓動物模型

基因工程動物是指某些遺傳性狀通過基因工程手段而被人為改造的動物，包括轉(zhuǎn)基因及基因敲除動物模型。轉(zhuǎn)基因小鼠同時含有大鼠或人類的血管緊張素原基因和腎素基因，含有人類基因的小鼠血壓明顯增高。轉(zhuǎn)基因大鼠由SD大鼠培育而來，TGR （mREN2）27即為其中一種，是研究正?；虻湍I素型高血壓的較好模型。另外，敲除血管緊張素轉(zhuǎn)化酶或血管緊張素Ⅱ1型受體基因的小鼠血壓降低，提示血管緊張素轉(zhuǎn)化酶及血管緊張素Ⅱ1型受體在高血壓發(fā)病中有重要作用。光傳感因子基因是應(yīng)激性高血壓的候選基因[4]，其敲除后小鼠血壓升高，同時伴有周圍交感神經(jīng)興奮性的改變[5]，提示其可能作為應(yīng)激性高血壓治療的潛在靶點。此類模型具有適宜的對照組，在綿羊、奶牛、山羊等大動物研究中亦有所應(yīng)用，適宜探究特定基因在高血壓發(fā)病中的機制，但該模型僅能研究單基因或雙基因的影響，所需的技術(shù)要求較高，國內(nèi)尚無高血壓基因工程大鼠模型制備成功和應(yīng)用的報道，因此，此模型應(yīng)用到人體還有待時日。

2 非基因相關(guān)性模型

2.1 環(huán)境誘導(dǎo)高血壓動物模型

環(huán)境因素在高血壓的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，人們通過將動物暴露于各種不同的環(huán)境誘導(dǎo)產(chǎn)生高血壓，主要包括以下類型：

應(yīng)激性高血壓動物模型：應(yīng)激性高血壓動物模型多利用足底電擊、噪音、震蕩籠等作為應(yīng)激原建模，我國學(xué)者金蔭昌等[6]早在上世紀(jì)60年代即通過鈴聲、電光等刺激建立了應(yīng)激性犬模型。此類模型機制與交感神經(jīng)系統(tǒng)（SNS）、腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）、延髓腹外側(cè)區(qū)膽堿能系統(tǒng)相關(guān)[2]。Porter等[7]發(fā)現(xiàn)空氣噴射壓力刺激亦可使SHR血壓升高，其機制與杏仁核中央核團、藍班功能調(diào)節(jié)及皮質(zhì)激素釋放激素陽性神經(jīng)元的作用有關(guān)（圖2）。此類方法建模時間較長，成模率低，使其應(yīng)用受到一定限制。

圖2 空氣噴射壓力致自發(fā)性高血壓大鼠血壓升高機制

飲食性高血壓動物模型：研究顯示長期給予特殊飲食可誘導(dǎo)動物產(chǎn)生高血壓。在實驗犬正常飲食中加入牛油或豬油，喂食5～6周后血壓明顯增高，血漿腎素活性及去甲腎上腺素濃度增加，伴有高血脂、高血糖、胰島素抵抗等代謝綜合征表現(xiàn)。喂養(yǎng)大鼠富含果糖的飲食亦能使血壓升高，SNS、RAS激活及水鈉潴留在這類模型中可能發(fā)揮一定作用[2]。高鹽飲食也可建立高血壓動物模型，Denton等[8]逐漸增加黑猩猩飲食中的含鹽量，觀察到實驗組動物血壓平均增高33/10 mmHg。此類模型建模時間較長，血壓升高程度有限，停止特殊飲食后，血壓不能長期維持。目前國內(nèi)多采用不同飲食混合喂養(yǎng)以提高成模率，已有大動物（犬）的相關(guān)研究，其在代謝綜合征方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

另外，低氧及寒冷環(huán)境亦可使實驗動物血壓升高。研究者通過周期性改變大鼠飼養(yǎng)艙中氧濃度建立慢性間歇低氧高血壓動物模型。該模型中動物血壓升高有低氧程度、低氧時間依賴性[9]，伴有血管內(nèi)皮功能障礙及結(jié)構(gòu)改變[10]，中樞交感調(diào)節(jié)位點直接作用增強[11]。冷環(huán)境中大鼠血漿和尿液中兒茶酚胺濃度增高，提示血壓升高可能與SNS激活有關(guān)[2]，亦有研究認為其與一氧化氮水平、內(nèi)皮素系統(tǒng)、炎癥途徑、氧化應(yīng)激等相關(guān)[12]。此類模型需對環(huán)境進行嚴格控制，在大動物飼養(yǎng)中較難做到，因此在某種程度上限制了此類模型的研究和應(yīng)用。

2.2 手術(shù)性高血壓動物模型

腎性高血壓動物模型：腎性高血壓動物模型包括腎血管性和腎實質(zhì)性高血壓模型。前者通過鉗夾腎動脈致腎動脈狹窄建模，主要包括一腎一夾、兩腎一夾、二腎二夾法。二腎二夾法保留動物雙側(cè)腎臟，鉗夾雙側(cè)腎動脈，兩腎一夾法鉗夾單側(cè)腎動脈，一腎一夾法切除一側(cè)腎臟，鉗夾另一側(cè)腎動脈。此類模型可用于大動物，可靠性高，重復(fù)性好，部分可用于房顫的相關(guān)研究[13,14]，腎臟在該模型中免除了高血壓的作用，故不適宜研究其功能及結(jié)構(gòu)損害。腎實質(zhì)性高血壓模型通過手術(shù)切除動物的部分腎臟（超過85%）、增加飲水或食物中鹽含量來使血壓升高[15]。該模型對腎功能影響較大，術(shù)后6月～1年觀察到蛋白尿進展，提示血壓增高可能與腎功能下降有關(guān)[16]。此外還可通過腎缺血、腎纖維化建立該模型。腎實質(zhì)性高血壓模型改變實驗動物正常生理機能，對腎臟損傷較大，血壓升高程度有限，需要飲食因素輔助干預(yù)，目前在國內(nèi)應(yīng)用較少。

神經(jīng)源性高血壓動物模型：Jannetta在上世紀(jì)70年代提出“神經(jīng)源性高血壓”假說，通過外科手術(shù)搏動性刺激延髓左側(cè)腹外側(cè)Ⅸ、Ⅹ對腦神經(jīng)入腦干區(qū)建立狒狒高血壓模型。此類模型中實驗動物SNS活性增加、血漿腎上腺素和去甲腎上腺素水平顯著升高，但機制仍不明確，可能與延髓腹外側(cè)區(qū)增加的血管緊張素Ⅱ與血管緊張素Ⅱ1型受體結(jié)合后致谷氨酸釋放增加有關(guān)。目前該模型主要用于犬、貓、靈長類等大動物，實驗成本較高，對手術(shù)操作及飼養(yǎng)環(huán)境要求嚴格，圍術(shù)期死亡風(fēng)險大，在我國僅有個別報道，并未廣泛開展。

2.3 藥物性高血壓動物模型

經(jīng)典藥物致高血壓動物模型：在藥物性高血壓模型中，去氧皮質(zhì)酮醋酸纖維素（DOCA）、辣椒辣素、亞硝基左旋精氨酸甲酯（L-NAME）應(yīng)用最多。DOCA、辣椒辣素可致鹽敏感性高血壓。DOCA模型通過攝入高劑量DOCA [300～1000 mg/（kg.d）]及 NaCl、切除部分腎實質(zhì)或單側(cè)腎臟建模，不依賴RAS[3]，表現(xiàn)為高容量負荷高血壓，與抗利尿激素、SNS、內(nèi)皮系統(tǒng)、氧化應(yīng)激等作用相關(guān)[2]，多用于原發(fā)性醛固酮增多所致高血壓的研究。辣椒辣素模型通過給實驗動物注射辣椒辣素，損傷感覺神經(jīng)，使其對血漿腎素活性及醛固酮的抑制性降低，從而增加鹽敏感性，其機制還與脊髓背根神經(jīng)降鈣素基因相關(guān)肽減少、水鈉潴留、局部組織血管緊張素轉(zhuǎn)化酶作用有關(guān)。L-NAME是一氧化氮合酶競爭性抑制劑，阻礙內(nèi)皮舒張因子一氧化氮生成。腹腔內(nèi)注射或溶于水中喂食L-NAME均可使血壓升高，同時伴有心臟指數(shù)、心肌細胞直徑、小動脈管徑、管壁厚度的明顯改變。該模型需長期給藥維持血壓，藥物過量可致動物體重下降過快而死亡，因此應(yīng)用受限。目前國內(nèi)外此類模型多見于大鼠，大動物相關(guān)研究較少。

RAS成分、糖皮質(zhì)激素致高血壓模型：RAS成分能成功誘導(dǎo)動物發(fā)生高血壓，給實驗犬、羊靜脈注射血管緊張素Ⅱ或醛固酮均可觀察到血壓升高，其機制與外周血管收縮有關(guān)，與中樞RAS或SNS作用可能并無關(guān)聯(lián)。此類模型建模時間短，但停藥后血壓恢復(fù)正常，如何建立長期給藥的方法有待探索。給予孕期母羊糖皮質(zhì)激素[17,18]可觀察到胎羊在成年后平均動脈壓增高，機制可能與血管緊張素Ⅱ與血管緊張素（1-7）比例失衡有關(guān)[19]。但這一方法在靈長類動物中并未得到相同結(jié)論[20]，具體原因仍不明確。該模型目前多用于研究動物產(chǎn)前糖皮質(zhì)激素使用與產(chǎn)后血壓、腎功能、內(nèi)皮功能的相關(guān)關(guān)系，但由于其實驗成本較高，國內(nèi)外應(yīng)用相對較少。

另外，其他多種藥物均可用于高血壓建模，如丁硫氨酸亞砜胺[21]、維生素D和尼古丁、苯酚、氯化鎘[22]等，其機制可能包括細胞內(nèi)鈣超載、脂質(zhì)過氧化、水鈉潴留等多個方面。在其他疾病模型如腎衰模型、多囊卵巢綜合征模型中，亦可觀察到實驗動物血壓升高。研究者可根據(jù)研究目的選用不同高血壓動物模型，研究其與高血壓的關(guān)系。

綜上所述，基因相關(guān)性高血壓模型中，SHR最接近人類原發(fā)性高血壓，因此應(yīng)用最多；基因工程動物基于單基因或雙基因的研究，為高血壓的治療提供了潛在靶點。非基因相關(guān)模型中，環(huán)境性高血壓主要與SNS、RAS激活有關(guān)，提示其在高血壓發(fā)病機制中的關(guān)鍵作用；神經(jīng)源性高血壓可避開藥物干擾，在經(jīng)導(dǎo)管射頻消融去腎神經(jīng)術(shù)治療高血壓的研究方面具有廣泛的應(yīng)用前景；藥物性高血壓建模方法相對簡單，有利于研究不同因素致高血壓的相關(guān)機制。

目前，國內(nèi)外對于高血壓動物模型的研究多集中于小動物，這與實驗成本較低，前期研究結(jié)果穩(wěn)定可靠有關(guān)。國內(nèi)僅有個別中心開展了大動物的相關(guān)研究，在大動物飼養(yǎng)條件、技術(shù)支持、指標(biāo)檢測方面還有待改進。在國外，關(guān)于大動物模型的研究較多，建模方法日趨成熟。但目前仍缺乏國際公認的原發(fā)性高血壓大動物模型，推測可能與大動物遺傳背景復(fù)雜，環(huán)境因素控制難度較大有關(guān)。另外，由于人類疾病的復(fù)雜性及特異性，動物模型并不能模擬人類高血壓疾病的所有特質(zhì)，因此人們必須徹底理解動物模型并經(jīng)過嚴格的分析才能將結(jié)果應(yīng)用于人類身上。高血壓動物模型在研究高血壓發(fā)病機制及并發(fā)癥方面起著關(guān)鍵的作用，相信隨著相關(guān)研究的不斷深入，其將進一步揭示高血壓發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，并為高血壓的治療提供幫助。

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410013 湖南省長沙市，中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院 心內(nèi)科

沈智潔 碩士研究生 主要從事于高血壓發(fā)病機制的研究 Email:847417001@qq.com 通訊作者：楊侃 Email: kanyang0731@163.com

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A

1000-3614（2014）03-0232-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2014.03.020

2013-11-14）

（編輯:王寶茹）