心肌梗死的动物模型制作

【关键词】 心肌梗死 模型 动物

心肌梗死是严重危害人类健康的心血管疾病，也是主要致死因素之一。在心血管疾病 研究 中，动物模型被广泛用于发病机制和药物 治疗 研究。研究目的不同则所需的动物模型平台亦不同，心肌梗死动物模型的有效建立是完成相关实验的前提，对研究急、慢性心肌梗死的病理演变过程、诊断及治疗均有重要意义。

目前 国内外常见的建立心肌梗死动物模型的 方法 主要有两大类：⑴采用各种方法直接造成冠状动脉狭窄或堵塞，其试验周期短，可以观察梗死后再灌注对心肌细胞的损伤。⑵诱发冠状动脉粥样硬化形成狭窄与梗死，其试验周期长，死亡率较高。

通过开胸结扎不同部位冠状动脉建立急性心肌梗死模型已沿用多年[1～5]，结扎大鼠冠状动脉是医学实验中已得到公认、最常用的心肌梗死模型。国外多采用jons法[6]即在自主呼吸下，开胸迅速挤出心脏，结扎冠状动脉。结扎时固定部位于左心耳下缘与肺动脉圆锥间，以左冠状静脉主干为标志，连同一小束心肌一同结扎，于左心耳根部下方2mm处进针，在肺动脉圆锥旁出针，深度为0.3mm～0.5mm，过浅缝线易于脱落、血管结扎不完全，过深易致传导阻滞。由于大鼠冠状动脉发育变异较大，血管常显示不清，此时可固定部位盲扎，亦可达到结扎目的。观察近心尖的左室前壁，是否失去原有光泽，而显暗灰色或青紫色；收缩力是否降低或消失。观察心电图是否逐渐出现st 段弓背向上抬高及q波等，心电图变化才能说明冠脉结扎情况，只有看到上述肯定结果，才可关闭胸腔，否则需重新结扎冠脉。此法结扎冠状动脉后心电图及病理表现相似，多为广泛前壁心肌梗死，稳定性较好。

在开胸状态下直接用缝合线结扎冠状动脉分支，造成该支配区域的永久性缺血。此法动物创伤大、死亡率高，要求术者技术娴熟，动作快，难度大。大鼠右肺四叶，左肺一叶，呈海绵状，有时左肺将心脏大部分覆盖，因此在开胸时最易伤及充气的肺组织。因而宜在短时间内调小潮气量，结扎冠脉时需拉开肺组织，稍有不慎，手术器械或拉钩就可能损伤肺。因大鼠无纵隔结构，开胸后造成开放型气胸；还需注意气管插管时避免暴力损伤气道，以免形成气管瘘，注射654-2控制分泌物等。这些都是 影响 模型建立是否成功和术后存活率的主要因素之一。

有人在此基础上进行改进，即在开胸状态下用缝合线环套冠状动脉分支，拉紧闭环可造成冠状动脉分支支配区域的缺血，闭环松开后，血管再通[7]。这种拉线法心肌缺血再灌注模型简单易行，可以对缺血时间进行精确的控制，从而量化心肌缺血负荷的大小。

为避免了麻醉引起的死亡现象，每一只动物均严格称重，精确 计算 麻醉药量。对衰弱和过胖动物，将单位体重所需剂量适当调小。由于在麻醉期间动物的体温调节机能受到限制，出现体温下降，会影响实验结果的准确性，应给麻醉动物采取保温措施[8]，一般使用40w灯泡照射。麻醉药尽量做到现有现配，或配少量短期内使用，防止日久变质。术中动物出血应及时予以补充温热葡萄糖溶液，加速麻醉药代谢速度。

褚俊等[9]采用自制的可控微电流刺激仪刺激血管外膜的方法建立心肌梗死模型。其原理是刺激开胸暴露的血管外膜后，可导致血管内膜内皮细胞受损，刺激和损伤可导致二磷酸腺苷、儿茶酚胺等活性物质的释放，激活血液中血小板诱发凝血过程，形成血小板聚集物。血小板活化是血栓形成加速和扩大的重要机制，中性粒细胞和单核细胞的活化是作为组织损伤区修复的一种炎症反应，也可促成组织凝血因子的表达，最终导致急性血栓形成，造成急性心肌梗死。shetler等[10]则通过静脉内注射凝血物质造成冠脉内血栓形成。curbel[11]提出一个理想的冠状动脉血栓模型应包括以下几点：(1)提供稳定的血栓；(2)合并内膜损伤；(3)死亡率低；(4)溶栓治疗有效；(5)技术简单。

类似的也有单纯用儿茶酚氨类化学药物诱导建立大鼠心肌梗死模型的报道[12]，其机制与心肌心包钙超载、氧自由基损伤及血小板功能和代谢增强有一定关系。有作者[13] 应用 异丙肾上腺素成功复制心肌梗死模型，而且操作非常简单。此方法的不足之处在于不能人为的控制心肌梗死的部位，使得一些要求准确定位的研究难以进行。

麻醉动物模型存在麻药影响自主神经系统、冠状动脉血流状态和机体对血管活性药物反应的缺点，为此有学者建立了体外可控式的心肌缺血模型。他们将气囊式或者液压式梗阻器安装在分离出来的冠状动脉分支上，连接在梗阻器上的导管则通过皮下引至肩胛骨之间固定。通过导管充气或充水时，梗阻器膨胀，压迫冠状动脉分支，形成缺血；抽气或抽水后，血管再通，缺血缓解[14,15]。这种方法需要将冠状动脉分支游离出来，所以较多运用于猪、狗等大中型动物，使得实验成本较高。1994年，cohen[16]将方法改进，将气囊式梗阻器成功的安装在兔心左冠状动脉的分支上，最先建立了小动物的体外可控式心肌缺血模型。手术5～7d后，通过由皮下引出的导管注气，将冠状动脉分支压迫，心电图显示st段抬高；抽气后，st段抬高消失。也有学者将气囊安装在猫心左冠状动脉分支上[17]，研究了冠状动脉无狭窄基础时，长期短暂反复心肌缺血对冠状动脉侧支血管生长的影响[18]。该模型具有消除麻药对冠状动脉血流的影响，可对心肌进行长期的缺血刺激，可按需要制定缺血方案的优点。

早在1966年，popovsky等[19]就使用ameroid缩窄器建立了渐进性心肌缺血模型。ameroid缩窄器是一种不锈钢环，内衬具有亲水性的酪蛋白衍生物，可以吸水缓慢向内膨胀，在两三周后逐渐压迫置入环内的靶血管，乃至闭塞。该模型对冠状动脉分支的阻断是一个慢性过程，模拟了脂质在冠状动脉壁沉积，造成动脉管腔狭窄并最终闭塞的病理过程[20]。一般多用的ameroid法基本操作如下[21～25]:取左侧第3，4肋间切口进路，必要时可断开肋骨；采用小切口进胸后剪开心包暴露心脏；游离lad或lcx后放置ameroid缩窄器；完全关闭心包后关胸。虽然开胸影响心肺功能，且需要一定的设备，手术操作也有一定的技术难度。但是此方法标准、可靠，重复性高，造成的损伤亦较小，术后恢复较快，有利于模型建立后的进一步实验研究。

有报道应用电凝烧灼[26]或冷冻法[27～29]制作心肌梗死的报道。方法为开胸暴露心脏后，应用小高频刀的电灼电极在左前降支深部电凝1～2s。也有用探头直径为10mm的co2冷冻枪[27]或液氮在心尖及近心尖前壁建立4个紧密相连的冷冻损伤模型，冷冻时间各20s。其机理是心肌细胞在超高温/超低温条件下损伤坏死，而非缺血坏死，与心肌梗死 自然 发病过程有较大差异。优点是稳定，不受冠脉侧支循环的干扰。当试验动物的冠状动脉细小以至于无法结扎时，烧灼或冷冻法不失为好方法，因而更多地应用于小鼠心肌梗死模型中。kim等[28]用液氮冷冻法研究了心肌梗死部位接受内皮细胞移植后血管再生情况。ismayil等[29]采用冷冻心肌损伤在犬心肌梗死模型中研究评价心肌干细胞移植。

随着冠状动脉造影、经皮冠状动脉栓塞及成形等技术日臻成熟，介入性闭胸法建立心肌梗死模型的报道越来越多，尤其是较大动物的心肌梗死模型。通过经股动脉切开穿刺或seldinger 技术穿刺股动脉插入导管，将导管送至冠状动脉内， 经导管注入栓塞剂或采用球囊导管充气闭塞冠状动脉，注入链激酶等溶栓或排除气囊内气体的方法制成再灌注模型。栓塞方法常用的是金属线圈栓子[30～32]，金属栓子的缺点是限制了某些特定方法如mri的检查，也有应用明胶海绵栓塞法[33]建立起胸腔闭合型心肌梗死动物模型的报道。运用球囊堵闭法[34～35]制作模型稳定可靠，可重复性强，缺血再灌注简便，是一种比较理想的方法。

诱发性心肌梗死动物模型的创建始于watanabe 等[36]对遗传性高脂血症家兔(watanabe-heritable hyperlipidemic rabbit，whhl)的报道，用富含胆固醇和脂肪的饲料饲养以模拟冠状动脉粥样硬化的自然进程。遗传性高脂血症心肌梗死(whhlmi) 家兔心肌病变广泛分布于左心室、右心室及室间隔。在很多的whhlmi 家兔中，可以见到慢性心肌梗死的陈旧性梗死病变，并伴有新发病变(复合型心肌梗死)。新发心肌梗死病变包括充血、心肌细胞嗜酸性变性和中性粒细胞浸润等急性心肌梗死特征。这些病变存在于心内膜区心肌纤维化附近。在陈旧性病变中，有很明显的钙化和心内膜下的梗死，而这经常会在人类的陈旧性心肌梗死中见到，另外在右后区及室间隔部位有心肌细胞死亡及纤维化。而在外侧壁会观察到左室壁变薄及透壁梗死病变。此方法主要适用于小动物模型，存在无法标准化且在大动物上费用高、耗时长等缺点[37]。

【 参考 文献 】
1. williams do, boatwright rb, rugh ks, et al. myocardial blood flow, metabolism, and function with repeated brief coronary occlusions in conscious ponies [j]. am j physiol, 1991; 260(1 pt 2):h100-109.

2. mursato y， nagamoto y， urabe t， et al. effects of lidicaine and diltiazem on recovery of electrophysiologic activity during partial reperfusion following severe myocardial ischemia in canine hearts [j]. j electrocardiol, 1997; 30(2): 113-125.

3. 肖践明，张敏，王中明. 猪心肌梗死模型的建立[j]. 云南医药, 2001; 22 (2): 82-85.

4. 孙立军，刘莹、赵海涛，等. 急性心肌梗塞后缺血心肌血管生成的实验 研究 [j]. 中国 ct和mri杂志, 2003;1(1):27-30.

5. fujita m, morimoto y, ishihara m, et al. a new rabbit model of myocardial infarction without endotracheal intubation [j]. j surg res, 2004; 116(1):124-128.

6. jons tnp, olson bj. experimental myocardial infarction: a method of coronary occlusion in small animals [j]. ann surg, 1954; 10(5):675-682

7. 马兰香，张清，赵国新，等. 胰岛素对缺血再灌注心肌超微结构和细胞凋亡的 影响 [j]. 中国临床康复, 2004; 8(12):2248-2249.

8. 施新猷. 医学动物实验 方法 . 北京：人民卫生出版社, 1980: 101.

9. 褚俊，徐美清，何华，等. 犬急性心肌梗死模型制备的方法学研究[j]. 安徽医学, 2002; 23(2):6-8.

10. shetler tj, bailey bd, jakubowski ja. intravenous administration of the glycoprotein ⅱb-ⅲa receptor antagonist 7e3 indece reperfusion of an acute thrombotic occlusion of the canine coronary artery [j]. thromb res, 1998; 90(2): 95-100

11. curbel pa, maccord cs, anderson rd, et al. a canine model of acute coronary artery thrombosis for the evaluation of reperfusion strategies [j]. cardiology, 1994; 84(1): 1-8.

12. singal pk, kapur n, dhillon, ks, et al. role of free radicals in catecholamine induced cardiomyopathy [j]. can j physiol pharmacol, 1982; 60(10):1390-1397.

13. arteaga de mc, ferro fg, villanueva so, et al. 99mtc-glucarate for detection of isoproterenol-induced myocardial infarction in rats [j]. int j pharm, 2002; 233 (1): 29-34.

14. wynsen jc, kenny d, brooks hl, et al. regional myocardial function after repetitive brief episodes of ischemia: effect of altering the duration of the reperfusion period [j]. am heart j, 1991; 121(5): 1331-1338.

15. lee bh, kim wh, choi mj, et al. chronic heart failure model in rabbits based on the concept of the bifurcation/trifurcation coronary artery branching pattern [j]. artif organs, 2002; 26(4): 360-365.

16. cohen mv, yang xm, liu y, et al. a new animal model of controlled coronary artery occlusion in conscious rabbits [j]. cardiovasc res, 1994; 28(1): 61-65.

17. 章建梁，章同华，秦永文，等. 清醒猫可控制冠状动脉阻塞模型的建立[j]. 第二军医大学学报, 1997; 18(1):80-81.

18. 章建梁，章同华，秦永文，等. 长期反复短暂心肌缺血致猫冠状动脉侧支血管生长的实验研究[j]. 中华心血管病杂志, 1998; 26(3):229.

19. popovsky j. gradual occlusion of mesenteric vessels with ameroid clamp [j]. arch surg, 1966; 92(2): 202-205.

20. o’konski m s, white fc, longhurst jc, et al. ameroid constriction of the proximal left circumflex coronary artery in swine [j]. am j cardiovasc pathol, 1987; 11(1): 69-77.

21. yang ht, ogikvie rw, terjung rl, et al. exercise training basic fibroblast growth factor-induced collateral blood flow [j]. am j physiol, 1998; 274(6pt2): h2053-2061.

22. patel sr, lee ly, mack ca, et al. safety of direct myocardial administration of an adenovirus vector encoding vascular endothelial growth factor [j]. hum gene the r, 1999; 10 (8):1331-1348.

23. laham rj, rezaee m, post m, et al. intrapericardial delivery of fibroblast growth factor-2 induces neovascularization in a porcine model of chronic myocardial ischemia [j]. j pharmacol exp ther, 2000; 292 (2):795-802.