心肌缺血动物模型实验研究进展*

范英兰 胡丽萍 朱竟赫 刘 禾 武晓琳 赵文婷 袁 宇

(1.辽宁省中医药研究院，沈阳 110034)(2.辽宁中医药大学，沈阳 110034)

近年来，心肌缺血性疾病严重威胁着人类的健康，如心律失常、心肌梗死、冠心病等。其发生率和死亡率呈逐年上升趋势，严重影响着人们的生命健康安全。成功复制心肌缺血实验动物模型的重要性在心肌缺血性疾病的研究与治疗方面有着不可比拟的重要性。在构建一个恰当的实验动物模型前提下，应尽可能接近人类心肌缺血性疾病的发生发展特征，为探索心肌缺血性疾病奠定理论基础，进一步明确心肌缺血性疾病病因、发病机制，并为其防范与治疗提供良好的研究平台。目前，心肌缺血实验动物模型主要有：急性心肌缺血模型、慢性心肌缺血模型和离体心肌缺血模型。

1 急性心肌缺血模型

急性心肌缺血在临床上主要表现为急性心绞痛、急性心肌梗死等症状，严重者可危及到患者的生命[1]。此模型满足心肌缺血性疾病的发病特点，但仅仅适用于短期实验观察研究。主要通过开胸手术、闭胸手术和药物等方法建立[2-4]。

1.1 开胸手术法

开胸手术法是对实验动物实施麻醉，做气管插管后连接到呼吸机，开胸后，通过结扎等手段阻塞一处冠状动脉左前降支(LAD)或其他分支，从而造成梗死性心肌缺血。该法手术创伤较大，因此实验动物存活率并不理想。其中，冠脉结扎法是开胸手法中最常用的方法。不同动物应选择各自适宜的结扎部位。如大鼠选择在肺动脉圆锥左缘与左心耳下缘2 mm处进针用6～0无损伤缝线结扎[2]；兔在冠状动脉左室支主干第1、2对角支之间结扎[5]；犬于冠状动脉左前降支第二角支处穿线结扎[6]；小型猪结扎部位为LAD中远1/3处[7]。

1.2 闭胸手术法

闭胸冠状动脉插管手术法一般是动脉穿刺后将栓塞物通过导管沿预先置入冠状动脉内的导丝送入靶血管。该法创伤较小，有利于实验动物后期的恢复，动物存活率较高，但要求实验技术人员必须具备丰富的心导管实验经验。此法常运用于犬、小型猪等体型较大的动物。常用的方法有球囊堵塞法及血栓堵塞法等。潘伟民等[8]自制铜网圈支架，利用球囊导管将其送入靶血管，成功构建犬急性心肌缺血模型。用Seldingers法从右下肢根部切开分离股动脉，置入动脉鞘导丝，置入6F动脉鞘管，可成功复制球囊堵赛法模型[9-10]。刘建勋等[3]研究证实采用心导管介入技术，经左冠状动脉前降支注入自体血栓，成功制备小型猪心肌缺血模型。

1.3 药物造模法

药物造模法通过药物减少或阻断实验动物心脏冠状动脉的血流量，是目前较为常用的造模方法。该法的优点是比较接近人心绞痛的病理状态，简单有效，且给药剂量比较小时动物恢复时间较短，因此同一实验动物可进行多次反复实验研究。

常用的造模药物有脑垂体后叶素(Pit) 和异丙肾上腺素(ISO)。Pit可造起冠状动脉血管痉挛，外周阻力增加，心脏负荷加重，进而引起供血不足性心肌损伤。赵静等[11]选用Wistar大鼠，腹腔注射Pit 20 U/kg体质量成功制备心肌缺血模型。王静等[12]选用家兔，耳缘静脉注射Pit 2.5U/kg，用0.9%生理盐水稀释至3 mL， 注射完毕后，持续静脉滴注垂体后叶素注射液(Pit 18U加入0.9%的生理盐水250 mL中)，成功制备家兔急性心肌缺血模型。杨巧巧等[13]选用SD大鼠，舌下静脉快速推注Pit 0.5 U/kg(1U/mL)成功复制心肌缺血大鼠模型。

ISO为人工合成的β受体强激动剂，大剂量应用能诱导心肌产生不可逆的缺血性损伤模型，其机制与脂质过氧化损伤、膜通透性改变、增加心肌耗氧量、心肌钙超载等因素有关[14-15]。但ISO具体有效使用剂量、给药方式及给药次数尚不统一。丁莹等[16]发现腹腔注射盐酸ISO 30 mg /kg可成功制备大鼠心肌缺血模型。李洪斌等[17]发现腹腔注射异丙肾上腺素4 mg/kg可成功诱导心肌缺血大鼠模型。赵悦等[18]皮下注射盐酸异丙肾上腺素10 mg/kg，连续注射3 d后成功诱导出大鼠急性心肌缺血模型。杨勇等[19]通过不同注射方式及不同给药剂量研究发现，腹腔注射ISO 3 mg/kg，连续注射2 d，可复制出模型稳定的小鼠的急性心肌缺血模型。

2 慢性心肌缺血模型

由于冠状动脉渐进性阻塞或狭窄逐渐导致形成心肌缺血病变。与急性心肌缺血模型相比，更加符合临床缺血性心脏病的临床症状及病理生理过程，慢性心肌缺血模型适宜较长时间的心肌功能观察和多次给药[20]。制备方法主要有以下几种。

2.1 冠脉外慢性收缩法

常用Ameriod收缩环制备慢性心肌缺血模型，将Ameroid缩窄环套于冠状动脉血管外，多数为左冠状动脉回旋支(LCX)以逐渐闭塞该血管，亦有少数于前降支(LAD)。张波等[21]选用实验用巴马小型猪，采用胸腔镜技术，在左冠状动脉回旋支主干放置Ameroid缩窄环，术后第6周经选择性冠状动脉造影证实造模成功率达80%。王建礼等[22]选用雄性新西兰大白兔，体质量(2.5±0.5)kg，在左冠状动脉回旋支上放置Ameroid缩窄环。21 d后通过冠状动脉血管造影证实兔心肌组织发生慢性缺血。王勇等[23]采用冠状动脉前降支第一间隔起始部远端放置Ameroid缩窄环，术后12周通过冠状动脉造影、超声等手段证实已建立稳定慢性心肌缺血模型。施冰等[24]选用健康实验用小型猪，体质量(22.6±4.3)kg，雌雄不限。于左侧第3肋间前外侧切口，剪开心包，游离左回旋支起始部约2～3 cm并在该处套入Ameroid缩窄环，术后5周经心电图检查、冠状动脉造影、心脏核磁共振检查及病理学检查，证实慢性心肌缺血模型构建成功。

2.2 冠脉内慢性狭窄法

冠脉栓塞法是较为常用的方法之一。于实验动物前降支内注入微栓塞球，利用血管造影及CFR测量等检验技术，随时间推移逐渐栓塞冠状动脉，造成慢性心肌缺血。该法存在闭塞或狭窄程度不易控制的缺点，故常与高脂饮食法联合应用造成慢性心肌缺血模型。刘建勋等[25]先给予小型猪高脂饲料喂养2周后，以Launcher 6F右冠导引导管置于左冠状动脉开口，造影后置入球囊导丝，在导丝指引下置入2.5 mm或3.0 mm球囊至LAD中部，以10 atm打开球囊堵闭LAD，扩张3次。术后继续给予高脂饲料2月，制备小型猪慢性心肌缺血模型。

2.3 不完全冠脉结扎法

冠状动脉结扎法是复制急性心肌缺血模型的主要方法之一，但因其使冠脉完全闭塞，致使手术创伤较大，动物死亡率较高。基于此方法的缺陷性，目前应用不完全冠脉结扎法用以制备慢性心肌缺血模型。赵庆斌等[26]将兔用5/0无损伤带针缝合线穿过左前降支下方， 将直径不同的粗、细丝线各一根置于左前降支前缘，将丝线与左前降支一起结扎，随后迅速抽出细丝线，相当于血管90%狭窄。观察左前降支远端血管充盈不明显，左心室前壁和心尖部心肌颜色稍变暗，表明不完全结扎成功。

2.4 药物法

目前ISO用于制备慢性心肌缺血模型是一种较为简单及常用的方法，但其有效使用量国内外报道各不同，且剂量差别较大[27-29]。本实验室采用比格犬三次小剂量(1.1 mg/kg)皮下注射ISO,心电检测末次造模后0、0.25、0.5、1、2、4、6、12、24、48、72、96、120 h及144 h多个时间点的变化，证实成功建立稳定的慢性心肌缺血模型[30]。李晶华等[31]选用雄性杂种犬，臀大肌注射ISO 0.4 mg/次，每日2次，连续5 d后，通过心电图检测及病理检测证实成功复制了犬慢性心肌缺血模型。大鼠腹腔注射异丙肾上腺素4μg/kg，12 h 1次，连续48 h可成功制备大鼠慢性心肌缺血模型[32]。严标文等[33]选用SD大鼠，腹腔注射ISO 0.04 mg/kg，连续6 d，通过心电检测、心肌酶检测及病理检测证实成功制造了大鼠慢性心肌缺血模型。

2.5 高脂饮食与VD3、ISO联合诱导法

潘永明等[34]选用小型猪适应6 周后，在饲喂高脂饮食的同时，于造模 0、4、8 周时耳缘静脉注射5 万IU /kg VD3，从第 12 周开始每周 1 次耳缘静脉注射ISO 25 μg /kg，直至第 24 周结束。连续饲养24 周后，通过测定动物体质量、心电图、活动、血脂、心肌酶、血液流变学、炎症、心脏指数(CI) 和心肌缺血面积(MIS) 表明成功构建了痰瘀互结证慢性心肌缺血小型猪模型。

3 离体心肌缺血模型

主要通过Langendorff灌注系统完成，根据不同研究目的，选择缺氧(或缺血)，一定时间后再恢复给氧(或再灌注)，通过仪器记录心肌功能的变化规律。该法可排除机体代谢对实验的影响，能够更加真实准确地反映出心肌耗氧状况，给药剂量及浓度易于掌控。家兔心脏体积适中，模型复制性好，因此，本法常选用家兔作为研究对象。王灵哲[35]选用新西兰家兔离体心脏，行主动脉插管结扎，固定于改进的Langendorff灌流装置，待离体心脏复跳稳定后，结扎左冠状动脉前降支，并使用BF-420F生物机能实验系统同步记录家兔心电图及左心室内压动态变化，结果表明家兔心肌缺血模型复制成功。

4 小结

成功构建适宜的实验动物模型对于人类疾病的研究有着不可取代的重要性，多种构建方法逐步开发，在拥有各自优点的同时也均存在诸多局限性。其中，急性心肌缺血造模法均是借助物理、化学方法使血管急性阻塞造成心肌急性缺血，与临床心肌缺血性疾病的发生发展的病理过程有着较大差异，此法受多种客观因素的影响致使实验动物存活率很低，而且此模型只适宜短期实验观察研究；离体心肌缺血造模法由于采用离体实验，破坏了机体本身的完整性，因此与整体动物的真实状况存在着无法排除的差异性，而且离体心脏也无法长时间存活；慢性心肌缺血造模法虽然与人类心肌缺血性疾病的发生发展过程更为接近，但制备周期一般较长，且对实验人员的技术要求较高。因此，建立与人类心肌缺血性疾病的发生发展特点相近，制备周期较短，并能进行长时间观察的造模方法还有待于进一步的探索与完善。