高金環(huán) 張 紅,2 楊洪軍 唐仕歡 衛(wèi)軍營△
(1.中國中醫(yī)科學院中藥研究所,北京 100700;2.陜西省中醫(yī)藥研究院,陜西 西安 710003)
冠心?。–HD)是全世界病死率較高的疾病之一。具有高發(fā)病率、致死率、發(fā)病快等特點,誘導受損的心肌細胞再生成為治療心肌梗死的重要臨床目標,而標準化的動物模型是心肌細胞再生醫(yī)學研究的基礎[1-3]。本病屬中醫(yī)學“胸痹心痛”“真心痛”范疇[4-5]。其主要證型包括痰瘀互結證、氣陰兩虛證、氣虛血瘀證和氣滯血瘀證。在基礎研究方面,由于CHD的許多病理生理資料難以從臨床研究中獲得,其防治上的進展有賴于基礎研究上的突破,因此利用實驗動物模型尋找有效的藥物以及心肌梗死發(fā)病機制被廣泛應用[6-7]。而建立穩(wěn)定可靠的模型是決定實驗成敗的關鍵環(huán)節(jié)。目前,常用CLM有開胸結扎冠狀動脈左前降支和開胸擠出心臟結扎方法,其中,開胸結扎冠狀動脈左前降支是公認的標準CLM。而開胸擠出心臟的方法損傷較大、要求速度快、操作難度較大、心臟在體外暴露時間過長則會影響生存率等因素導致難以推廣。筆者長期從事動物心梗、腦心血管疾病模型研究,曾進行大量開胸式冠狀動脈左前降支動脈結扎方法的動物模型制備,完成課題組重大新藥專項、國家自然基金、青年基金等多項課題,手術成功率高達90%以上。本研究結合以往的參考文獻及筆者優(yōu)化的實驗方法和累積經驗,對CLM的制備過程進行總結和探討,供心血管疾病研究者參考。
嚙齒類動物(鼠、兔等)、豬、狗、猴等均可用于CLM的制作,其中嚙齒類動物大鼠具有廉價易于購買、種系內純性好、同系大鼠間遺傳差異小、與人類有相似的血管解剖特點、有極強的抗感染能力等特點,因此實驗中最為常用,使用率超過90%[8]。實驗動物的體質量的選擇也是一個重要因素,目前國內大多數文獻認為應控制在250~350 g,但根據筆者長期實驗經驗認為應控制在270~320 g為宜,原因有三:1)體質量低于270 g以下的大鼠對麻藥耐受較差,且術后死亡率高;2)體質量大于320 g的大鼠,血管粗細程度差異明顯,影響實驗結果的一致性。3)此階段體質量的大鼠耐受性較強,可減少造模后的死亡率。
在動物模型制備中,選擇合適的器械顯得尤為重要。不合適的器械會影響模型成功率,導致生存率降低。筆者在制作模型過程中深有體會。1)直鑷:圓潤的鑷子不容易損傷心肌,鑷子太鋒利會造成心肌損傷,因此筆者一般選擇2把圓潤的直鑷,長15 cm,直徑0.5 cm,鑷子前端帶平臺,撕心包膜使用。2)眼瞼器:眼瞼器是臨床眼科用器械,由于大鼠胸部較小使用眼瞼器大小合適,眼瞼器還可調節(jié)撐開的寬度,增加手術視野,有利于模型制作。3)帶針縫合線:帶針縫合線有角針和圓針,角針更鋒利一些,圓針更圓潤損傷較小,后者更適合結扎冠狀動脈左前降支動脈,筆者實驗常用6-0的帶圓針縫合線。4)持針器:長12 cm,應選擇重量輕而細,結扎冠狀動脈左前降支時力度容易掌控。5)紗布:將紗布卷成直徑1.5 cm,長10 cm,墊在大鼠心臟下方,心臟會上移,有利于操作。 6)氣管插管:有研究[9]顯示造模時氣管插管和面罩通氣兩種不同的呼吸管理方式對于CLM的成模率和遠期成活率沒有影響。但面罩通氣要求速度快、胸腔開放時間不宜過長、比較適用于熟練操作者等因素制約,大部分實驗人員還是選擇氣管插管的方法進行造模。筆者采用臨床使用16 G的留置針,把前端尖端剪去制備成大鼠的氣管插管備用[10]。
CLM制作需要在全身麻醉的狀態(tài)下進行,而全身麻醉對動物的血液循環(huán)、呼吸、體溫、基礎代謝等均有較大的影響,甚至抑制呼吸導致死亡。因此,選擇合適的麻醉劑非常關鍵,目前國內常用的麻醉藥物有乙醚、水合氯醛、烏拉坦和戊巴比妥類等。其中乙醚,實驗人員難以控制其麻醉的時間和深度;水合氯醛對胃腸道和呼吸道有一定影響,造模后易造成腹脹及死亡,長期實驗不適合使用。筆者采用0.9%氯化鈉溶液配制1%的戊巴比妥鈉45 mg/kg腹腔注射麻醉,其麻醉量容易掌控、副作用較小、清醒速度快。但需要注意幾點:1)戊巴比妥鈉需要避光保存。2)配置過程中要求無菌操作。3)按體質量精確計算給藥劑量。4)避免注射皮下或腸腔,造成死亡或麻醉不成功。5)若麻醉不完全,可追加0.2~0.3 mL/只即可。
目前國內大部分研究認為造模前禁食不禁水12 h,但筆者發(fā)現術后大鼠進食量少,體質量減輕,死亡率增加。筆者在術前2 h禁食防止食管殘留食物,影響氣管插管操作及導致大鼠窒息術前自由飲水。保證室內溫度23~25℃,濕度55%。
CLM需要開胸操作,待大鼠進入完全麻醉狀態(tài)后,將大鼠固定在鼠板上,碘伏消毒,將腋下1.5~2 cm備皮,備用。1)準備氣管插管:將大鼠置于1個三角形的斜面上,用皮筋掛住大鼠的門齒 ,將大鼠頭部略向后仰 ,用臺燈照射大鼠的頸部,一手用鑷子將大鼠的舌頭向外牽拉,另一手用帶管芯的16 G靜脈留置針(剪去尖端)輕輕向上挑舌根,這時即可看見不斷開合的聲門 ,慢慢將插管對準聲門向前探去,但不要接觸到聲門周圍組織 ,待聲門開放的時候,勻速將管送入聲門,并拔出管芯。用一根棉花絲在管口試驗,以判斷是否在氣管中,如果不是,可將插管退出少許,不用管芯進行2次插管,如果3次都沒有插管成功,就應放棄這只大鼠。由于麻醉后大鼠體溫下降,插管成功后,需將大鼠身下放置電熱毯,溫度設置在36.5~37.0℃,用膠布將插管固定在大鼠上頜和頭部之間,連接小動物呼吸機(呼吸頻率80~90次/min,潮氣量4~6 mL/100 g,吸呼預設比1∶1),同時觀察胸廓起伏,呼吸支持建立成功的標志是胸廓的起伏要與呼吸機工作頻率一致,且聲音順暢無阻塞感[11]。檢查呼吸機連接正常后,給大鼠監(jiān)測心電圖,右上、右下、左上、左下插入針形電極連接心電圖。2)模型制作:以心尖搏動最強的點為中心 ,作一橫行切口,長度前后距胸骨和脊柱各1 cm,在切口下方,鼠的身體下墊一個自制的紗布卷,依次切開皮膚,深淺筋膜,鈍性分離胸大肌和前鋸肌,顯露肋骨,于肋骨第4,5肋間打開胸腔,用眼瞼器撐開幅度至能完全暴露心臟,撕開中心位置的心包膜,此時心臟即往上翹起,用鑷子掀開左心耳,找到肺動脈圓錐,于左心耳下1~2 mm處的位置穿線結扎冠狀動脈左前降支,結扎深度1.5 mm,寬度3~3.5 mm,結扎時掌握好打結力度,看到大面積心肌缺血室壁跳動明顯減弱,力度過大則會將心肌扎斷[12]。結扎即刻心肌明顯缺血,觀察心電圖顯示ST段太高約0.2 mV,提示模型成功。3)術后縫合:觀察大鼠5min,如果出現心律失常,可以在心臟表面滴少量的利多卡因或直接心臟按摩,多數心律失常能夠恢復。用小棉球吸出胸腔的積血,用3號線在切開肋間的中間先縫一針,再依次縫合兩端,縫合剩一針時將注射器前端連接軟管插入胸腔將空氣抽出形成負壓,恢復肺的張力[13]。觀察無異常后,縫合皮膚。4)氣管插管有報道[1]稱用硬膜外麻醉導管沿氣管插管送入,用注射器輕輕回吸,以清除呼吸道分泌物。如此時大鼠呼吸平穩(wěn),即可拔出氣管插管。但筆者實驗過程中發(fā)現,大鼠處于麻醉狀態(tài)拔出氣管插管移除呼吸機,有些大鼠不耐受則會在清醒前死亡。筆者建議待大鼠清醒后移除呼吸機,拔出氣管插管,將大鼠舌頭拉出,用棉簽清理大鼠痰液,保持呼吸道暢通,術后肌注青霉素,預防感染。大鼠清醒后可自由活動時放回鼠籠。
CLM是一種死亡率較高的疾病,加之術后可能出現心律異常,因此術后護理非常重要[14-15],應注意以下幾點:1)避免大的噪音,如大聲說話,物品突然倒地造成的聲音等都有可能造成大鼠驚嚇死亡。筆者在實驗過程中曾發(fā)生東西墜落倒地導致心梗模型后的大鼠受到驚嚇造成死亡。因此筆者建議在術后大鼠做處理時務必輕拿輕放,避免驚嚇。2)術后大鼠在運輸過程中一定注意輕拿輕放,避免大幅度晃動,以免造成死亡。3)飼養(yǎng)環(huán)境,保持溫度23~25℃之間,濕度55%,保持通風,術后需要更換新的飼養(yǎng)籠墊料避免感染,在術后飼養(yǎng)過程中定期更換,始終保持干燥。因大鼠在術后2~4 d精神狀態(tài)不佳,自由進食進水困難,故可將飼料放置在鼠籠內。術后嚴密觀察記錄大鼠精神狀態(tài),以便及時處理。
綜上所述,CLM是心肌缺血疾病的研究基礎,該模型操作可控、價格低廉、可重復性強,是心血管疾病研究者的首選。隨著心血管疾病研究的不斷深入,其模型制備方法隨之不斷的改進和優(yōu)化。由于此模型對于大鼠機體損傷較大,一個環(huán)節(jié)的疏忽將可能造成大鼠死亡,模型制備的每一步都需要認真細致,筆者在操作過程中,嚴格控制麻醉藥劑量、手術規(guī)范操作、術后及時護理等,模型成功率達到90%。本文對筆者制備CML模型的過程和經驗進行總結,以供心血管疾病研究者參考。