心衰病证动物模型的研究现状述评*

钟森杰 李 静 李 琳 黄淑敏 邱 宏 程 彬 胡志希

（湖南中医药大学，湖南 长沙 410208）

心衰是多种心血管疾病发生发展的共同结局，并发症多，致死率高，患病率逐年上升［1-2］。心衰的病理机制极其复杂，目前尚未形成行之有效的理想治疗方案，因此成为心血管领域长期以来的研究热点［3-4］。建立稳定而成熟的心衰病证模型，是开展心衰动物实验研究的关键前提。现阶段心衰病证模型的制备方法较多，通过多种手段以模拟人类的病理过程，且诱导原理各异，不同方法所诱导模型的病理特点也各不相同。本文对常用的心衰病证模型制备方法及原理进行归纳总结，探讨其存在的优势与局限，以期为心衰动物模型的合理选择提供借鉴。

1 心衰疾病模型的研究现状概述

1.1 药物诱导

1.1.1 阿霉素（ADR）诱导 ADR是一种广谱抗肿瘤化疗药物，具有严重的心脏毒性，可导致剂量依赖性不可逆的心肌损害和心功能衰竭［5-6］。ADR诱导适用于建立充血性心衰、心肌病心衰模型，方法较为简便易行，且可预测心衰的形成时间。胡思远等［7］通过腹腔注射ADR（每周2次，共7周，累计总量为21 mg/kg）的方法成功制造心肌病心衰大鼠模型，并发现该模型的血清NT-proBNP、TNF-α水平显著升高。朱奔奔等［8］以剂量递增式腹膜内注射ADR（每2天1次，共8次，累计总量为20 mg/kg）的方式成功建立心衰大鼠模型。

纵观现阶段的相关文献报道发现，ADR的给药剂量、给药周期等方面并不统一，导致模型的成功率、死亡率、成模质量有所差异。近年来有部分学者对ADR的不同给药方案进行了探索，如徐建虎等［9］探讨6种ADR给药方案的成模效果，结果发现与单次给药剂量无显著关系，累计总剂量为关键因素，当累计剂量低于12 mg/kg时难以导致心衰。另有学者［10］对比ADR小剂量（每周2次注射，共7周，累积总量为21 mg/kg）与ADR大剂量（每周1次注射，共6周，累积总量为24 mg/kg）干预的效果异同，结果发现长期小剂量给药的成模效果较好，且死亡率显著低于大剂量给药。现有的研究证据表明，ADR诱导心衰主要是由于药物的累积作用而非单次剂量的高低，因此建议采用低剂量、多次给药的方案。

1.1.2 异丙肾上腺素（ISO）诱导 ISO为β受体激动剂，长期使用可诱导心肌细胞纤维化和坏死，并导致心室重构，最终引发心衰［11］。ISO诱导可模拟交感兴奋性增高引起心衰的病理过程，且具有诱导时间较短的优势。现阶段已有大量关于ISO诱导心衰模型的研究报道，但注射方式、注射剂量、干预时间等方面仍存在较大差异。如就注射方式而言，既有皮下注射与腹腔注射等常用方式，亦有静脉点滴［12-14］。康文慧等［15］比较了两种ISO给药方案，结果发现ISO 3 mg/（kg·d）腹腔注射5周即可发展成心衰大鼠模型，而在5 mg/（kg·d）用量下心衰程度更为严重，低剂量的存活率显著高于高剂量。制备此类模型的具体方案仍有待进一步规范化与标准化，建议在正式实验前开展预试，以确定最佳制备方案。

1.1.3 戊巴比妥钠诱导 戊巴比妥钠具有负性变力作用，可通过严重抑制心肌收缩功能而致心衰，此方法适用于建立急性心衰模型［16］。胡剑江等［17］两次静脉注射戊巴比妥钠以降低大鼠心肌收缩力，继而以低剂量继续维持的方法制备急性心衰模型，并发现该模型左心室内压、心率等指标的变化较为符合急性心功能不全的特点。郭瑶等［18］以右侧股静脉恒速注射戊巴比妥钠的方法成功研制了急性心衰大鼠模型。因大剂量注射戊巴比妥钠会过度抑制动物的呼吸、循环系统，易导致死亡，故常采用微量静脉注射的方法。

1.2 特殊饮食诱导

1.2.1 高盐饮食诱导 此方法适用于模拟高血压病发展成慢性心衰的病理过程，但对动物品种有特殊要求，常采用Dahl盐敏感性大鼠。Dahl盐敏感性大鼠是一种遗传性高血压大鼠，只需在其生长过程中给予高盐饮食即可发展成高血压模型，通过20周以上的持续饲养逐步演变为慢性心衰模型［19］。李欣春等［20］以高盐饲料（8%氯化钠）喂养Dahl盐敏感性大鼠20周的方法成功建立高血压心衰模型，发现其左心室射血分数中轻度下降且基本维持在50%以上，提示该模型为射血分数保留的心衰。此种制备方法的优点在于无须手术或药物干预，方法简便且成模率较高，但亦存在造模周期长及动物成本高等问题。

1.2.2 高脂饮食诱导 脂类物质的过度摄入易导致体内脂质堆积，心血管壁狭窄及血流受阻；另一方面，亦可致心肌细胞中脂肪酸与葡萄糖的代谢紊乱，能量利用效率降低，多方面因素均可诱发心衰［21］。薛礼美等［22］通过高脂饲料（90%标准饲料混合10%脂肪）喂养新西兰白兔12周建立了舒张性心衰模型，并发现该模型与舒张功能相关的多个指标出现改变。此方法造模时间较长，且病理变化程度不易控制，故有研究人员先以高脂饮食喂养制备高血脂模型，随后再以其他方法联合诱导，以制备更为理想的心衰模型［16］。

1.3 手术诱导

1.3.1 冠状动脉结扎 冠状动脉结扎的具体方法是以缝合丝线结扎实验动物的左冠状动脉或左前降支，结扎后4～8周可发展成心衰模型，其诱导原理是通过减低心排血量进而造成心衰［23］。如李文佳等［24］对大鼠左心耳根部下方约2 mm处进行结扎，术后6周从心体比、血流动力学、心肌细胞结构等指标判定已成心衰模型。此方法能较好地模拟心肌梗死后心衰的病理过程，但结扎后死亡率较高，同时对实验人员的技术水平有较高要求，且结扎部位是影响模型成功与否的关键因素。周政等［25］提出最佳的结扎位点在左心耳下1～2 mm处，并且需要结扎速度快，而当结扎位点低于心耳下4 mm或结扎到血管分支处时，会可能因梗死程度不足而无法导致心功能衰竭。

1.3.2 腹主动脉缩窄 腹主动脉缩窄是将缩窄环或注射针头与腹主动脉进行捆绑，致使腹主动脉部分狭窄，增加外周循环阻力，造成压力超负荷而诱导心衰。现有研究证据表明，注射器针头型号的选择与大鼠腹主动脉的缩窄程度密切相关，如9号针头可致35%～50%狭窄、8号针头可使腹主动脉管腔环形缩窄约50%～60%［23］。目前研究人员常采用在双侧肾动脉上方0.5 cm处将8号注射器针头与腹主动脉共同结扎的方法制备心衰模型，并从血压、左室收缩压、左室舒张末期压、左室等容期压力变化速率峰值等指标变化进行评判［26-27］。此方法制备的模型确切，应用较为广泛，但与前文提及的冠状动脉结扎相类似，对实验人员的技术水平有较高要求。

1.4 其他制备方法

除上述常用方法外，还有肺动脉缩窄、乙醇诱导、转基因诱导等心衰模型的制备方法，但存在较为明显的局限性，如肺动脉缩窄术对实验动物存在较大的损伤，易致严重的肺损伤及大出血，围手术期的死亡率较高［28］；转基因诱导则存在研究成本高、所造模型与临床实际存在较大差距等局限。因此上述制备方法的应用范围较小，相关的研究文献略少，研究方案及技术手段有待进一步的优化与完善。

2 心衰证候模型的研究现状概述

2.1 在心衰疾病模型上施加与“证”相关的干预因素

现阶段心衰证候模型的建立，多是将能够导致“证”形成的单重或多重因素施加于稳定的心衰模型上，以模拟“证”的发生发展过程，有明确目标地建立某一证候模型。如徐攀等［29］以腹主动脉缩窄术建立慢性心衰大鼠模型，并联合寒冷刺激法（每天-5℃下刺激2 h，连续刺激3周）模拟中医学的“寒象”，达到损伤阳气的目的以制备慢性心衰心阳虚证模型。林家茂等［30］基于西医病理因素与中医证候因素相叠加的造模思路，运用阿霉素联合丙基硫氧嘧啶的双重干预方法研制慢性心衰心气虚兼血瘀水肿证大鼠模型。余洪等［31］以阿霉素诱导心衰模型，同时联合低温刺激（每天置于-4～-2℃冰柜2 h，共5周）达到“寒邪伤阳”，以建立慢性心衰心阳虚证动物模型。

在稳定而可靠的疾病模型基础上，施加与“证”相关的干预因素，是病证结合模型研究的经典方法与思路。此方法下所构建的动物模型，在具备心衰病理特点的同时亦能反映出中医证候特征，更符合中医药现代化研究的要求。但有部分学者提出，过多的造模因素可能会影响模型的稳定性与可靠性，使原有疾病发生改变，最终导致模型的“病”与“证”表现都难以达到既定要求［32］。

2.2 在心衰疾病模型上观察与“证”相关的表现特点

鉴于上述问题的存在，因此在心衰疾病模型建立的基础上，不施加额外的干预因素，观察或检验模型的证候特点，从而确立心衰模型的证候属性，亦是当前许多学者的主要研究思路。如王振涛等［33］从心率、呼吸、心功能、耐疲劳程度等方面对左冠状动脉结扎诱导的心梗后左心衰大鼠进行量化观察，发现上述指标的变化较能体现出心气虚证的证候特点。王萧等［34］通过导管术诱导了充血性心衰家兔模型，并从心率、呼吸、心电图表现、饲料消耗指数和体质量增加指数等指标进行评判，认为该模型可作为心气虚证模型进行研究。但因实验动物与人体在解剖结构、生理功能等方面存在显著差异，实验动物的部分四诊信息难以提取，且尚未形成标准化、规范化的辨证体系，导致此方法的主观性较强，其证候评判结果的说服力不足。

2.3 “以方测证”法

“以方测证”是中医学认识证候的常用研究手段，其原理是基于“方证对应”理论，观察应用方药后所出现的药效反应，从方药功效逆向推导出证候属性［35］。有研究团队以“以方测证”法检验经典心衰模型的证候属性，其中高盐饮食诱导的高血压心衰大鼠属心气阴虚证，冠状动脉结扎诱导的心梗后心衰大鼠属瘀阻心脉证，阿霉素诱导的心肌病心衰大鼠属心阳虚证［36-38］。“以方测证”法在医理上具有可靠性，但鉴于方药功效的多效应性与多靶点性，有学者提出“以方测证”所得出的并不是必然性的结果，此研究方法所得结论未必可靠［39］。目前对于“以方测证”法的合理性与可行性仍存在争议，在运用“以方测证”进行研究时应注重设立对照实验、丰富疗效的评价指标、选用功效明确的方药等，进一步优化研究方案以提高结果可信度。

3 存在问题与展望

在现有的技术条件下，心衰病证动物模型的研究已取得较大的进展，形成了多元化的模型制备方法与评价体系，为病证的诊疗提供了实验依据。在心衰疾病模型的制备方面，使用较为广泛的方法是ADR诱导、戊巴比妥钠诱导、冠状动脉结扎、腹主动脉缩窄等，上述方法的可操作性强，所致模型较为稳定。此外，近年来有部分学者将目光聚集于斑马鱼心衰模型的制备，斑马鱼具有胚胎发育快、周期短、成本低等优点，且胚胎体外发育的第1周无须依赖血液循环，目前已探索出部分斑马鱼心脏损伤模型的制备方法，其在心衰研究领域的应用前景广阔［40］。值得注意的是，心衰多由基础性心脏疾病发展而来，其病理变化是一个相对缓慢的过程，且不同病理阶段的生物学表现差异显著［41］。目前并没有一种模型能完全模拟心衰的自然发展进程，每一种制备方法均有其独特的优势与局限性，研究人员应综合考虑研究目的与实验条件，从而选择合适的模型。

另一方面，心衰证候模型尚未形成统一、规范的标准，缺乏可反映“证”的特异性客观指标，这亦是该研究领域的发展重点。今后应在实验动物选择、证候诱导因素的合理化、证候评价标准的规范化等方面进一步优化创新。笔者建议还应注重对实验动物宏观体征的量化评价，无论采用何种研究方法，只有当模型的宏观表征贴近临床实际表现的基础上，方可确立模型的证候属性。同时，应对较能准确诊断心衰各证型的微观指标实现“金指标化”，实现宏观表征与客观指标的联合运用及协同判定，以期建立起完善的心衰证候模型研究体系。