心肾综合征动物模型研究进展

王 蕾，郝 迪，李 旭，王 梓

(天津市医药科学研究所，天津 300020)

经典制备急、慢性心衰动物模型的方法包括:通过手术造成前、后负荷加重;采用冠状动脉结扎导致缺血性心肌病;通过心肌毒性化学物质直接损伤心肌细胞;基因敲除或转基因。制备肾衰动物模型则多采用肾脏单侧全肾或部分肾组织切除、肾蒂或肾动脉永久结扎或缺血/再灌、化学物质合并肾脏切除术等方法。以上各方法均可模拟不同程度的心、肾功能损伤，用来进行不同药物作用机制研究。本文拟对现有心肾功能损伤的动物模型予以综述。

1 单一手术方法模型

1.1 肾脏切除术肾衰模型的制备常选用不同程度的肾脏组织切除［2］。单侧肾切除(unilateral nephrectomy，UNX)导致较轻度肾功能损伤，常不伴有蛋白尿和组织结构病变。但存留一侧肾脏的代偿功能与性别和月龄有密切关系［3］。♂大鼠UNX后，代偿侧肾脏的生理及病理变化轻微，仅为肾小球系膜细胞局灶性轻度增生为主;♀UNX组代偿侧肾脏的肾小球系膜细胞局灶节段性中、重度增生，系膜基质增多。2～3月龄及10～12月龄的大鼠UNX组术后1个月尿蛋白/肌酐比值较正常组升高，术后3个月比值下降至正常范围，但肾小球均有硬化性病变;4～6月龄大鼠UNX组术后3个月内无尿蛋白/肌酐比值的异常变化，组织病理亦无变化;7～9月龄大鼠术后尿蛋白/肌酐比值有明显异常，但无明显病理改变。由于肾素由肾小球旁器释放，经肾静脉进入血液，因此，肾脏的切除对肾素水平的影响较大。给食蟹猴进行UNX术后，血浆中只含有肾素原［4］，注射重组的肾素原并未引起肾素原向肾素转化;这与Krop等［5］报道临床肾脏切除术后血浆中只能检测到肾素原，而没有肾素的结果一致。随着肾素的降低，血管紧张素也随之减少，术后1～2 d，肾素和血管紧张素浓度才能恢复至术前的5% ～10%，肾素原浓度恢复至25% ～30%，肾组织内的肾素(原)总量是血浆中的10倍。

与UNX相比，部分肾切除(subnephrectomy，SNX)导致的肾脏损伤较为严重，并最终转归为尿毒症或慢性肾脏疾病并发症［6-7］，肾脏组织结构也有变化，该病理改变与人类自发的肾小球局灶节段硬化极为相似。在对ACEI与ARB联合作用研究中，大鼠5/6肾切除10周后，肾功能降低、收缩压升高的同时，心脏也出现明显病变，表现为心脏重量(及指数)、左室重量(指数)均增加，肌纤维排列紊乱，间质增生，心肌细胞肥大，部分心肌纤维化［8］。

1.2 肾脏缺血/再灌注(ischemia-reperfusion，I/R)I/R导致急性肾损伤(acute kidney injury，AKI)模型，AKI可转归为慢性肾脏疾病(chornic kidney disease，CKD)，然而AKI与CKD之间病理生理转化过程尚未明确。再灌24h内，肾脏血流量(renal blood flow，RBF)下降50% ～75%，同时伴随血清肌酐急剧升高，但术后1～2周恢复至正常水平［9］，2～4周内肾小管结构分化重建［10］。蛋白尿和肾间质纤维化改变是由AKI向CKD转变的内在修复过程［11］，管周毛细血管稀疏是纤维化之前的恢复阶段，但可加重缺氧，从而向CKD发展。为观察肾 I/R损伤后对 AngII敏感性的变化，David等［12］报道将大鼠双侧肾蒂结扎40 min后再灌造成I/R损伤，对低剂量AngII敏感度明显高于未损伤组。

1.3 心脏左冠状动脉结扎术左冠状动脉结扎术制备心肌梗死(myocardial infarction，MI)大鼠模型是目前最常用于研究心肌损伤的动物模型。该模型的特点为术后3～5周心输出量降低、左室功能损伤，血流动力学和神经激素的变化均与临床病理特点接近，因此，是研究RAAS阻滞剂的理想模型。该模型使心肌功能受损的同时，还可导致肾脏功能进行性降低，表现为血清肌酐增加［13］。

1.4 腹主动脉结扎术(abdominal aortic cross clamping，AAC)肾下腹主动脉(infrarenal abdominal aortic cross，IAA)缺血后再灌，心脏组织中AngII升高［14］，亦可使血清肌酐(Cre)、尿素氮(BUN)含量明显升高，造成肾损伤，肾上腺髓质素可对其改善［14-15］。腹主动脉阻断时间对心肾功能损伤也有影响。比较结扎时间在50 min以上与50 min以下的血清肌酐和肌钙蛋白，两者具有明显差异，表明延长腹主动脉阻断是导致术后心肾损伤的影响因素［16］。将左肾与右肾动脉之间部位的腹主动脉结扎至直径为0.6 mm残腔，4周后大鼠心功能受损、血流动力学改变、心肌组织AngII升高［17］。Yeung等［18］报道，腹主动脉结扎的位置亦会影响肾衰程度。该研究比较了对肾动脉近心端的腹主动脉段夹闭45 min+再灌90 min与肾动脉近心端夹闭45 min后，再对远心端的腹主动脉部分夹闭20 min后再灌70 min，后者肾动脉血流、皮质流、动脉压均高于前者，增加肾动脉远心端腹主动脉部分的夹闭过程加重了肾小管刷状缘损伤，增加管腔载脂蛋白-2等。

2 合并术式加重脏器损伤程度

2.1 心肌梗死术合并单侧肾切除术(UNX+MI)MI术后1周合并UNX可使大鼠心肌损伤的同时，使残留侧肾脏损伤较单一UNX更重，尿中蛋白含量增加，肾小球硬化，血肌酐水平增加。然而，该合并模型却不能加重心梗程度。若增加大鼠心肌梗死面积，其肾脏损伤亦随之加重。总之，该模型未观察出心功能伴随肾功能减退的进行性损伤，而肾功能的损伤也相对较轻［2］。

2.2 部分肾切除术合并心肌梗死术(SNX+MI)SNX导致大鼠蛋白尿、肌酐清除率降低、肾小球硬化、纤维化和系膜基质扩张，2周后合并MI，未见蛋白尿和肾脏组织病变的加重，而肌酐清除率和RBF进一步降低;而心功能较单一MI术比较未见加重，心肌收缩和舒张功能、毛细血管密度的降低程度均与单一MI术式相当［9］。该模型被经常用来研究心肾综合征的肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)阻滞剂治疗作用。有报道运用该模型观察赖诺普利(ACEI-Ⅲ)治疗6周可阻止肾脏组织进行性病变甚至改善，并可恢复RBF和肌酐清除率，毛细血管密度得以增加，心脏高压得以改善。Dikow等［19］采用SNX+MI模型观察心脏组织病变，肾功能已有损伤的大鼠，其心肌更容易缺血损伤，尿毒症大鼠的心肌梗死面积明显增加，这与临床上肾脏疾病患者并发心梗死亡率更高的特点一致。

3 化学药物

3.1 阿霉素阿霉素为常用蒽类抗癌药物，具有严重心脏毒性，累积的毒性反应可引起充血性心力衰竭，可制作阿霉素心肌病模型。阿霉素导致肾损伤的模型不仅使肾功能破坏，同时心功能也受到影响［20］，符合临床心肾综合征的特点，即脏器组织结构和功能均受损［21-22］。但阿霉素导致心衰的用量远远大于致肾衰用量，因此，限制了在同一时间观察心肾共损的病变。

3.2 腺嘌呤高浓度腺嘌呤通过黄嘌呤氧化作用变为极难溶于水的2，8-二羟基嘌呤，其沉积于肾小管进而阻塞肾小管，抑制氮质化合物的排泄。该方法造成大鼠与人类CRF相类似的代谢异常，包括氮质血症、胍类化合物的蓄积、氨基酸代谢异常、电解质代谢紊乱和内分泌异常，肾近曲小管、部分远曲小管及肾小球受损，肾脏呈大白肾甚至肾固缩。但腺嘌呤造成的大鼠CRF，血浆AngII浓度变化与临床CRF不一致。有文献报道［23］腺嘌呤150 mg·kg-14周后，大鼠血浆AngII和肾素均降低。因此，该模型不适合用于RAAS系统相关的机制研究。

3.3 肾脏切除术合并化学药物虽然UNX术对肾功能损伤的程度较轻，但由于存留侧肾脏的代偿功能增加，此时，合并给予化学药物，可使模型成立周期缩短。如将大鼠UNX 2周后，腹腔注射链脲佐菌素(STZ)40 mg·kg-1可制备稳定的糖尿病肾病模型，血浆AngII浓度明显升高［24］。笔者以往的实验采用腺嘌呤合并UNX术制备大鼠慢性肾衰模型，大鼠肾功能损伤明显，血清肌酐、尿素氮均异常升高，但血浆中AngII降低，而不是升高。

4 转基因动物模型

在心肌细胞中，肾素原浓度依赖地激活信号通路，然后磷酸化热休克蛋白27(heat shock protein 27，HSP27)，HSP27激活会引起肌纤维动力学的改变，从而导致肾素原高表达的转基因动物心肌肥大的产生［25］。肾素原受体拮抗剂的作用在血管紧张素I型受体(AT1A)缺乏小鼠模型得到验证，AT1A缺乏的小鼠对AngII不再有正常的收缩反应［26］。

5 展望

综上所述，在已报道的心肾衰竭的动物模型中，“心损及肾、肾损及心”或“心肾共损”的病理程度较轻，且RAAS病理变化特点尚需深入系统研究，尤其是难以满足针对RAAS系统的新成员肾素原及其受体的研究需求。因此，需对动物模型做以下几点优化:(1)对实验动物选用适当的合并手术术式，在较短时间内实现心肾功能的共损、互损，缩短研究周期，并相应增加心肾损伤程度，高度模拟临床心肾综合征的病变特点。(2)选用化学药物造模时，要充分考虑该类化学物质导致的生化指标变化特点。针对肾素原及其受体进行研究时应选用肾素-血管紧张素系统变化符合临床心肾综合征病理特点的动物模型。(3)为进一步求证肾素原受体的非AngII途径的作用机制，需综合上述模型方法的特点，建立相应动物模型，并从血液生化、血流动力学、组织结构等指标验证其科学性和实用性，为心肾综合征的研究提供新的支撑。

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