陳 明 魏易洪 侯玉鳴 湯 諾 鄧 兵 周 端 諸 晨 馬子霖

上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬龍華醫(yī)院，上海市 200032

心力衰竭(心衰)是各種心臟結(jié)構(gòu)或功能性疾病導(dǎo)致心室充盈或射血能力受損而引起的一組綜合征，是大多數(shù)心血管疾病的最終階段，發(fā)病率和死亡率較高，5年存活率與惡性腫瘤接近[1]。心力衰竭發(fā)病機(jī)制復(fù)雜多樣，尚未完全闡明，研究其發(fā)病機(jī)制是我們防治心衰疾病的重要途徑。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)是臨床研究的基礎(chǔ)，選擇合適的動(dòng)物模型尤為重要[2]。故本文就國內(nèi)外建立心衰動(dòng)物模型的常見方法及優(yōu)缺點(diǎn)做一簡要綜述。

1 主動(dòng)脈縮窄術(shù)

通過主動(dòng)脈縮窄制備心衰模型以胸主動(dòng)脈縮窄和腹主動(dòng)脈縮窄兩種最為常見。通過注射針頭、手術(shù)線與胸主動(dòng)脈或腹主動(dòng)脈結(jié)扎，制作縮窄環(huán)，增加心臟負(fù)荷，從而模擬心衰模型。

1.1 胸主動(dòng)脈縮窄術(shù) Li Jin等[3]對(duì)CD-1小鼠通過腹腔注射麻醉，手術(shù)結(jié)扎主動(dòng)脈弓，假手術(shù)組采用同樣手術(shù)方式但不結(jié)扎，8周后發(fā)現(xiàn)模型組小鼠死亡率為54%，左室收縮末徑(LVESd)和左室舒張末徑(LVEDd)較對(duì)照組明顯增大(P<0.01)，射血分?jǐn)?shù)(EF)明顯降低(P<0.01)。黃誠等[4]將C57BL/6小鼠沿胸骨正中分層打開胸腔，鈍性分離小鼠主動(dòng)脈弓，平行主動(dòng)脈弓進(jìn)行結(jié)扎。術(shù)后2周有明顯心肌肥厚，4周心衰，8周嚴(yán)重心衰，8周后模型組小鼠全部存活，較假手術(shù)組，4周后為43%，8周后31%，提示模型成功。

所以，胸主動(dòng)脈縮窄術(shù)多選用小鼠進(jìn)行心衰模型制備，模型周期多為4～8周，故可根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需動(dòng)物心衰的嚴(yán)重程度靈活選擇模型制備周期和縮窄環(huán)直徑，通過檢測小鼠心超指標(biāo)來判斷模型是否成功。

1.2 腹主動(dòng)脈縮窄術(shù) 鄭瓊莉等[5]選取SD大鼠，于劍突下沿正中線切開2～3cm，游離腹主動(dòng)脈，用7號(hào)針頭和0號(hào)手術(shù)線平行腹主動(dòng)脈結(jié)扎。以 LVEDP≥15mmHg(1mmHg=0.133kPa)作為模型成功標(biāo)準(zhǔn)。4周后模型組大鼠死亡率為13.3%，存活大鼠均造模成功。方煥松等[6]選用8號(hào)針頭同樣方法縮窄 8周。8周后大鼠死亡率為27%，模型成功率為73%。

腹主動(dòng)脈縮窄法相較于胸主動(dòng)脈縮窄法，腹主動(dòng)脈縮窄法多選用大鼠，大鼠腹主動(dòng)脈更易分離并進(jìn)行結(jié)扎，且腹主動(dòng)脈縮窄操作較易，適合上手。與胸主動(dòng)脈縮窄一樣，手術(shù)造模加上實(shí)驗(yàn)人員操作不夠?qū)I(yè)導(dǎo)致較高死亡率，故在動(dòng)物采購和飼養(yǎng)過程中要充分考慮。

2 冠狀動(dòng)脈結(jié)扎法

冠狀動(dòng)脈結(jié)扎制備動(dòng)物心衰模型是模擬人體心肌缺血或心梗而導(dǎo)致的心衰。王永霞等[7]在SD大鼠左側(cè)第3、4肋間橫向切開1.5cm，動(dòng)脈圓錐與左心耳之間1mm處對(duì)左冠狀動(dòng)脈前降支進(jìn)行結(jié)扎。4周后大鼠心超EF<50%，死亡率為18%。Xu Yan等[8]選用同樣方法，4周后模型組大鼠死亡率為13%，存活大鼠心超EF值降至34%，較假手術(shù)組明顯降低(P<0.01)，血清BNP顯著升高(P<0.01)。張躍華等[9]選用新西蘭家兔結(jié)扎冠狀動(dòng)脈，術(shù)中兩只因手術(shù)誘發(fā)室顫死亡，死亡率20%。4周后心超顯示模型組EF降至40%，較假手術(shù)組顯著下降(P<0.05)。

冠狀動(dòng)脈結(jié)扎法制備心衰模型多適用于大鼠及一些大型動(dòng)物，相較于小鼠來說更容易在造模過程中分離左冠狀動(dòng)脈前降支，但是該方法較為復(fù)雜，對(duì)于實(shí)驗(yàn)者要求較高，不易上手，需要在手術(shù)過程中密切觀察動(dòng)物心電圖的變化。該法同樣在術(shù)后進(jìn)行心超檢測，以EF值≤40%作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，相較于主動(dòng)脈縮窄法來說更加快速、高效。

3 化學(xué)藥物法

化學(xué)藥物對(duì)動(dòng)物進(jìn)行干預(yù)制備心衰模型的方法應(yīng)用廣泛，常見方法有阿霉素法、異丙腎上腺素法、鹽酸普羅帕酮法等。

3.1 阿霉素法 阿霉素臨床被廣泛應(yīng)用于各種惡性腫瘤的治療。阿霉素對(duì)心肌組織有劑量依賴性毒性，常在使用數(shù)月或數(shù)年引發(fā)嚴(yán)重心肌損害，進(jìn)而引發(fā)心衰。徐建虎等[10]選用Wistar大鼠。腹腔注射量參照2mg/kg，前2周每周注射2次，后8周每周1次。10周后模型組大鼠死亡率為25%，BNP較空白組明顯增高(P<0.01)。Jo?o Lucas O’Connell等[11]選用Wistar大鼠，采用兩種阿霉素注射方法進(jìn)行比較，對(duì)50只大鼠在2周內(nèi)進(jìn)行6次注射，累積注射量15mg/kg。對(duì)51只大鼠每周注射1次，持續(xù)9周，累積注射量18mg/kg。最終，兩種方案死亡率均高，短期組死亡率為48%，長期組49%。心超顯示短期組無明顯變化，長期組EF減少17%。長期組造模效果明顯優(yōu)于短期組。可以發(fā)現(xiàn)阿霉素注射方案各有不同，但周期過短，短時(shí)間內(nèi)用量過大不利于大鼠成模，周期多為6周以上，累計(jì)用量在15～18mg/kg。馬君等[12]選用ICR小鼠制備急性心衰模型。模型制備過程中對(duì)小鼠隔日腹腔注射阿霉素，累計(jì)用量為42mg/kg，最終死亡率為19%，存活小鼠均造模成功。

可以發(fā)現(xiàn)，阿霉素誘導(dǎo)動(dòng)物心衰模型中，大鼠和小鼠都是常用模型，注射阿霉素的劑量和頻率各異，成模后多選用心超檢測模型是否成功。相比之下，大鼠的死亡率較高，成本較大，小鼠單位重量所需給藥量高于大鼠，而且在選擇短期通過阿霉素誘導(dǎo)動(dòng)物心衰模型中小鼠優(yōu)于大鼠。

唐云等[13]經(jīng)兔耳緣靜脈注射阿霉素8周，每周2次，每次1mg/kg。造模結(jié)束后通過檢測兔EF值與正常組相比明顯降低(P<0.01)；LVESd、LVEDd較正常組明顯升高(P<0.01)，說明造模成功，但其中因腹瀉脫水死亡13只，其他原因5只，死亡率為25.7%，模型組存活家兔成功率為77%。制備兔心衰模型中阿霉素誘導(dǎo)較其他方法簡單，易上手，但是由于阿霉素的副作用會(huì)造成結(jié)腸炎和骨髓抑制，導(dǎo)致家兔嚴(yán)重腹瀉甚至因腹瀉脫水而休克死亡，導(dǎo)致模型死亡率較高。

3.2 異丙腎上腺素法 劉昕等[14]選用SD大鼠連續(xù)10d進(jìn)行腹腔注射異丙腎上腺素，劑量為50mg/kg，第11天進(jìn)行心超檢測。發(fā)現(xiàn)心衰組EF值由85%降至74%，LVESd、LVEDd明顯增大(P<0.05)，大鼠死亡率35%。何芮等[15]對(duì)C57BL/6小鼠按照60mg/kg劑量持續(xù)注射4周，每日1次。結(jié)果僅6只存活，死亡率40%，模型組小鼠BNP明顯增高，EF值降至51%。

目前來看，異丙腎上腺素誘導(dǎo)心衰模型，無論是大鼠還是小鼠死亡率都極高，因異丙腎上腺素為β受體阻滯劑，若對(duì)動(dòng)物進(jìn)行過量使用可導(dǎo)致動(dòng)物心衰，故嘗試用其進(jìn)行心衰制備模型，但是發(fā)現(xiàn)大鼠或小鼠對(duì)該藥物耐受性較差，或者目前研究中注射頻率和劑量還不成熟，動(dòng)物死亡率遠(yuǎn)高于阿霉素法，且心超EF值等指標(biāo)觀察心衰模型效果也弱于阿霉素法。但該法成模較快、操作簡單，如果可以探索出更好的用量及頻率，有機(jī)會(huì)達(dá)到較好效果。

3.3 鹽酸普羅帕酮法 普羅帕酮為抗心律失常藥物，但過量使用會(huì)導(dǎo)致心律失常，可能引起急性心衰，故嘗試構(gòu)建動(dòng)物心衰模型。李文文等[16]分離SD大鼠右頸總動(dòng)脈，結(jié)扎后進(jìn)行左心室插管，記錄大鼠左心室內(nèi)壓和動(dòng)脈壓。術(shù)后15min，大鼠舌下靜脈予以16.5mg/kg鹽酸普羅帕酮，當(dāng)左心室內(nèi)壓最大上升/下降速率(±dp/dtmax)下降為2/3以下，在右側(cè)頸外淺靜脈注射鹽酸普羅帕酮，劑量為0.19mg/(kg·min)，最后(±dp/dtmax)保持5min即表明模型成功。Lu Zhang等[17]在術(shù)中記錄心率和(±dp/dtmax)，當(dāng)心率和(±dp/dtmax)值降至50%時(shí)停止鹽酸普羅帕酮注入。降低的(±dp/dtmax)值穩(wěn)定5min后，認(rèn)定心衰模型建立成功。

鹽酸普羅帕酮法較阿霉素和異丙腎上腺素法實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器要求更高，對(duì)實(shí)驗(yàn)人員技術(shù)和熟練度要求極高，且目前相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道較少，在模型制備過程中動(dòng)物存活率及模型效果不是很清楚，所以該法還有更多的探索空間。

4 心室快速起搏法

在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶l(fā)展過程中發(fā)現(xiàn)犬科動(dòng)物相較于嚙齒類動(dòng)物能夠更好代表人類生理學(xué)。BaoXi Gao等[18]對(duì)5只比格犬通過快速右心室起搏誘發(fā)心力衰竭。比格犬正常心跳約90次/min，對(duì)比格犬植入240次/min頻率的起搏器，開啟4周。4周后，動(dòng)物均存活，EF值為30%，提示造模成功。Da Luo等[19]結(jié)扎犬左前降支近端，造成犬急性心肌梗死，心梗后1h在左心室側(cè)壁上縫合一枚180～220次/min頻率的電極，維持6h。所有犬EF值均降到35%以下，但在術(shù)中因心律失常導(dǎo)致2只死亡。Urszula Paslawska等[20]選用15只大白豬進(jìn)行連續(xù)右心室起搏。起搏器設(shè)定為170次/min。每月對(duì)心衰癥狀和體征進(jìn)行評(píng)估，并檢測心超。結(jié)果全部存活，其中7只輕度心衰[起搏(9±4)周]、4只中度心衰[起搏(18±2)周]和4只重度心衰[起搏(24±9)周]。

心室快速起搏法主要用于大型動(dòng)物如犬、豬等心衰模型的構(gòu)建，可以發(fā)現(xiàn)該法較傳統(tǒng)手術(shù)方法創(chuàng)傷小、精確度高、動(dòng)物存活率極高。通過心超等方法檢測發(fā)現(xiàn)模型效果非常理想，可以很好用于后續(xù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。且大型動(dòng)物模型更具代表性，更加貼近人類，但相應(yīng)科研成本也更高，技術(shù)要求高，需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)和具有極高熟練度，才能達(dá)到理想效果。

5 總結(jié)

本文針對(duì)心衰常見動(dòng)物模型構(gòu)建方法和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡要綜述。目前常見方法有主動(dòng)脈縮窄術(shù)、冠狀動(dòng)脈結(jié)扎法、化學(xué)藥物法、心室快速起搏法，每種方法都有各自優(yōu)缺點(diǎn)和不同的適用范圍。從造模方法上看，大動(dòng)物中犬和豬多采用快速起搏右心室的方法，該法克服了以往開胸手術(shù)造成創(chuàng)傷大、死亡率高的缺點(diǎn)，具有創(chuàng)傷小、精確度高、較易上手、成功率高的優(yōu)勢，但是這種方法相較于其他方法成本較高、實(shí)驗(yàn)難度大、需要專業(yè)技術(shù)人員才能達(dá)到理想效果。主動(dòng)脈縮窄術(shù)和冠脈結(jié)扎法創(chuàng)傷較大，導(dǎo)致動(dòng)物死亡率較高，但成本較低，較易上手，臨床應(yīng)用比較成熟?；瘜W(xué)藥物法相較于其他三種方法最為簡單，但死亡率較高，毒副作用較大。其中阿霉素應(yīng)用最廣泛，大鼠、小鼠、兔等都是其常見的動(dòng)物心衰模型，異丙腎上腺素法和鹽酸普羅帕酮法還需深入研究。從動(dòng)物模型來看，動(dòng)物模型可分為大、小動(dòng)物模型，大動(dòng)物模型在病理、生理、解剖等方面更接近于人類，所構(gòu)建的模型對(duì)于研究心衰機(jī)制更加可信，但是也要考慮研究具體方向、經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)難度等來決定選用哪種動(dòng)物模型。小動(dòng)物模型中，大鼠憑借造模方法多樣、操作較為簡便、成本較低等優(yōu)勢成為目前的主要模型。從評(píng)判模型成功標(biāo)準(zhǔn)來看，無論哪種動(dòng)物如條件允許，多采用心超檢測相關(guān)指標(biāo)，EF值應(yīng)用尤為廣泛，也可通過心電圖、血清BNP等方法加以評(píng)判。因此，各種動(dòng)物模型、方法都有自身優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇合適的動(dòng)物模型和方法，從而更好地探索心力衰竭作用機(jī)制，是我們以后的努力方向。