幾種常用的肺動脈高壓動物模型簡述

1、幾種常用的肺動脈高壓動物模型簡述李彥川【摘要】Pulmonary hypertension( PH )is a disease with the main characteristics of pulmonary artery vasospasm, intmial hyperplasia and remodeling lesions, microthrombosis formation and increased pulmonary vascular resistance,which leads to right-sided heart failure,functional limitatio

2、ns,and ultimately death. The methods for animal models construction including:chronically hypoxic,monoerotatine injection,surgical shunt and so on. Here is to describe the principle of each model,production methods, advantages and disadvantages to provide references for selection of the appropriate

3、animal model.% 肺動脈高壓(PH) 是一類以肺小動脈的血管痙攣、內(nèi)膜增生及重構(gòu)、微血栓病灶形成、肺血管阻力進 行性增高為主要特征的一種疾病,能夠?qū)е掠倚乃ソ?、功能受限、最終死亡的疾 病.PH動物模型的制作方法包括慢性低氧法、野百合堿注射法、分流手術(shù)等方法. 現(xiàn)分別介紹各模型原理、制作方法、優(yōu)缺點,為進行PH研究時選擇合適的動物模 型提供參考.期刊名稱】 醫(yī)學綜述年(卷),期】 2012(018)001【總頁數(shù)】3頁(P121-123)關(guān)鍵詞】 肺動脈高壓;動物模型;模型特點作 者】 李彥川【作者單位】天津天士力研究院,天津,300410【正文語種】中文【中圖分類】R541肺動脈高

4、壓(pulmonary hypertension , PH)是以肺小動脈的血管痙攣、肺小動脈 的血管增生和重構(gòu)為主要特征的一種疾病。肺小動脈的血管增生和重構(gòu)致使肺血管 阻力進行性增加，患者往往最終死于右心衰竭。美國國立衛(wèi)生研究院規(guī)定PH診斷 標準:右心導管測定靜息狀態(tài)下平均肺動脈壓25 mm Hg(1 mm Hg=0 . 133 kPa)，或運動后平均肺動脈壓 30 mm Hg1。由于人運動后肺動脈壓力數(shù) 值差別很大，肺動脈壓力的正常值界定非常困難，為了利于臨床和實踐的統(tǒng)一，在 2008年第四次PH會議上取消了運動后肺動脈壓的診斷標準，只以靜息狀態(tài)下右 心導管測定的肺動脈平均壓25 mm Hg

5、作為診斷標準2,其有助于臨床PH 診治水平的不斷提高。研究PH常用的實驗動物有大鼠、犬、綿羊、牛、豬等3- 4 。目前常用模型制作方法有慢性低氧法、野百合堿(monocrotaline , MCT)注 射、分流手術(shù)等，以及近年報道的新生內(nèi)膜產(chǎn)生的重度PH造模方法?，F(xiàn)主要介紹 幾種常用的PH動物模型，總結(jié)歸納各模型的制備方法，病理生理學特點以及各模 型對臨床PH的模擬性。1 慢性低氧法大鼠、犬、綿羊、豬都可以用于建立低氧性PH模型，按造模時間可分為急性(約 2周)或慢性(34周)低氧性PH模型。此模型多是根據(jù)薛全福等5 的方法并加 以改進，當動物吸入低氧氣體后造成肺泡缺氧，短時間的低氧刺激可引起

6、肺血管收 縮反應，而低氧性肺血管收縮反復持續(xù)出現(xiàn)時，促使肺血管重構(gòu)，造成右心室肥厚， 其過程是一個惡性循環(huán)過程。實驗方法是將動物放入低氧倉或通過氣管插管吸入低 氧氣體，持續(xù)一定時間，然后根據(jù)研究目的進行肺循環(huán)和體循環(huán)血流動力學檢測、 對動靜脈進行血氣分析6。有文獻證明7，慢性持續(xù)低氧和間斷性低氧都 可導致動物肺動脈異常重構(gòu)，從而引起PH甚至肺衰竭。劉銀花等8 將雄性SD大鼠置于常壓低02高C02艙內(nèi)（艙內(nèi)02濃度維持在 9%11% , C02濃度為5%6%），每天8 h,每周6 d,共4周，4周后麻醉， 以右心導管測定大鼠肺動脈平均壓，分離右心室和左心室+室間隔，計算右心室重 量與左心室+室間

7、隔重量的比值右心室/（左心室+室間隔）,并觀測肺血管結(jié)構(gòu) 變化，測定血漿中硫化氫水平，觀察肺小動脈及支氣管胱硫醚-Y-裂解酶的表達， 結(jié)果顯示,與正常組相比模型組大鼠的肺動脈平均壓、右心室/（左心室+室間隔）、 肺細小動脈管壁面積/管總面積比值和肺細小動脈中膜厚度顯著性升高,證明造模 成功。該方法操作易掌握,但周期較長,鑒于儀器容積大小所限,常無法同時進行 大量動物的造模操作。模型PH的嚴重程度，常隨缺氧時間的延長而惡化。低氧性 PH最主要的病理生理特征是肺血管收縮和肺血管重構(gòu)。2 MCT注射法MCT造PH常采用雄性Wistar大鼠。實驗原理是MCT的毒性損傷肺動脈，它屬 于雙吡咯類生物堿，在

8、肝臟內(nèi)經(jīng)P450單氧化酶轉(zhuǎn)化后，經(jīng)血液循環(huán)到達肺臟，可 引起肺動脈血管不可逆性損傷。肺動脈血管內(nèi)皮細胞被認為是MCT的靶細胞，其 損傷在肺動脈血管重構(gòu)過程中起著關(guān)鍵作用9-10 。MCT誘導大鼠PH過程中， 炎性反應在其發(fā)病機制中起著重要作用11-12。該模型很接近結(jié)締組織相關(guān)的 PH發(fā)病機制的動物模型，應用其對結(jié)締組織相關(guān)PH的發(fā)病機制及藥物干預實驗 進行研究,是比較理想的選擇。MCT造PH模型中，造模劑MCT溶液的配制通常有兩種方法。朱少平等13 和孫丹丹等14將MCT結(jié)晶用乙醇和生理鹽水（多為2:8）混合液配成1%2% 溶液，大鼠按50 60 mg/kg，一次性腹腔或皮下注射，一般在給藥

9、后23周， 即可形成PH，發(fā)生肺動脈重構(gòu)。梁晨等15 將MCT先溶于1 mol/L濃鹽酸， 加1 mL的去離子水，然后用1 mol/L的氫氧化鈉調(diào)至為pH7.4,最后加5 mL 去離子水。MCT組大鼠一次性腹腔注射MCT(60 mg/kg) , 3周后成功復制PH模 型。熊邁等16 研究發(fā)現(xiàn)，雌激素能抑制MCT的作用，故雌性鼠對MCT較不 敏感，且雌激素血濃度有周期性變化，會影響病理模型的穩(wěn)定性。該法操作簡單、難度小、試劑易獲得、花費較低，一般給藥后34周模型即可成 功，且可在較短時間內(nèi)進行大量動物的造模操作，但單純用該法復制的PH模型亦 不能形成肺小動脈新生內(nèi)膜。3手術(shù)分流術(shù)動脈與肺動脈間的

10、分流 大、中動脈壓力要高于肺動脈的壓力，在動脈與肺 動脈間建立分流可以有效使體循環(huán)的血液向肺循環(huán)內(nèi)分流，使得肺循環(huán)血液增多， 達到左向右分流的目的。該造模方法多采用豬、羊、犬等體型較大的動物，采用左 鎖骨下動脈與左肺動脈、左肺動脈分支與降主動脈行端側(cè)吻合、左鎖骨下動脈與左 下葉肺動脈行端端吻合、在主動脈與肺動脈之間放置移植物行側(cè)側(cè)吻合等手術(shù)。Rendas等17 對412周齡的豬進行胸主動脈與肺動脈主干吻合術(shù)，術(shù)后經(jīng)1 3個月發(fā)現(xiàn)4周齡豬PH更加嚴重，認為該模型能夠模擬先天性心臟病的左向 右分流導致的PH。該模型較好地模擬了先天性心臟病的左向右分流，且與PH的 病理生理情況相似。但造模時血管間吻

11、合手術(shù)技術(shù)性高，難度大，創(chuàng)傷大，死亡率 較高，且實驗動物體型要求較大，成本較高。動靜脈之間的分流 動靜脈之間壓力差較大，在動靜脈之間建立吻合，動脈 血分流入靜脈，致使回流入右心血液增加，右心射入肺動脈的血液增加，最終形成 高動力型PH18。實驗常采用手術(shù)對大鼠施行腹主動脈-下腔靜脈分流，造成 體循環(huán)之間的分流19,可造成PH模型。張鳳偉等20將兔麻醉后，采用頸部正中切口，顯露右側(cè)頸外靜脈，在頸外靜 脈第一個屬支下方結(jié)扎其遠端。游離右側(cè)頸總動脈，近心端用小血管夾阻斷血流， 在頸內(nèi)、外動脈分叉處下方約o. 5 cm處結(jié)扎并斜行切斷頸總動脈。用小血管夾 阻斷頸外靜脈近心端，于頸外靜脈內(nèi)側(cè)適當位置做一

12、個約2 mm切口，使用7-0 Prolene線行頸動-靜脈端側(cè)吻合。術(shù)后3個月，兔肺動脈壓力明顯升高，右心室 肥厚，病理學檢測顯示肺血管重構(gòu)，肺小動脈出現(xiàn)中層增厚及內(nèi)膜增生，部分病變 嚴重的肺小血管出現(xiàn)管腔閉塞，證實PH模型建立成功。利用兔頸-動靜脈分流制 備動力性PH模型手術(shù)過程簡單，成功率高，與犬、豬等動物比較經(jīng)濟性好，可應 用于對先天性心臟病合并PH形成及發(fā)展機制、PH血管病變的研究。此類模型實驗動物體型不太大，一般使用大鼠即可，成本低，且手術(shù)大多不需開胸， 創(chuàng)傷較小，操作簡單，難度較各級動脈與肺動脈間的分流手術(shù)低。其他方法羅鋒等21 切除SD大鼠一側(cè)肺葉，造成對側(cè)肺循環(huán)血流量增加3,可

13、造成 PH模型。方法是麻醉及氣管插管被動呼吸，胸口消毒，打開胸腔，左肺根部用兩 把止血鉗，切除整個左肺，操作時注意不要損傷對側(cè)胸膜。然后用4號絲線結(jié)扎 近端肺門，縫合胸部切口。清醒后拔除氣管插管，縫合頸部切口， 12周后成功建 立了 PH動物模型。該研究模擬了臨床實踐中肺切除術(shù)后對患者造成的解剖上的損 傷及病理生理改變，是一種研究肺切除損傷機制，探討干預措施的實驗動物模型。 對于重度PH的研究，應該選用有新生內(nèi)膜形成的重度PH動物模型。Okada等22 報道左肺切除合并MCT注射的新生內(nèi)膜形成的PH模型。將大鼠的左肺切 除，使右肺形成高血流，術(shù)后1周再皮下注射MCT,4周后取材發(fā)現(xiàn)90%的左月

14、市 切除合并MCT注射的大鼠出現(xiàn)類似與人的重度PH肺血管新生內(nèi)膜。 Taraseviciene-Stewart等23 報道無T細胞的裸鼠合并使用血管內(nèi)皮生長因子 受體阻滯劑可導致重度PH。小結(jié)目前多種PH動物模型，包括血管內(nèi)皮毒物損傷(如MCT)或血流動力學改變(如體 動脈-腔靜脈分流)，及使用最為廣泛的低氧動物模型在內(nèi)，在病理學改變方面均不 能完全模擬人類梗阻性PH肺血管重構(gòu)模式。雖然現(xiàn)在有些模型可以模擬出臨床重 度PH肺組織的新生內(nèi)膜改變，甚至是叢狀改變，但能否完全模擬臨床PH的細胞 和分子發(fā)生機制尚需進一步研究證實。盡管現(xiàn)在可供研究的動物模型較多，但尚不 清楚哪類模型更能闡明臨床PH的病

15、理機制。因此，應把動物模型的研究和臨床實 際結(jié)合起來，針對不同類型的PH建立與之相適合的動物模型，這樣動物模型的研 究才更具有意義。參考文獻McLaughlin VV，Archer SL，Badesch DB，et alACCF/AHA 2009expert consensus document on pulmonary hypertension a report of the American College of Cardiology Foundation Task Force on Expert Consensus Documents and the American Heart Ass

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