動脈粥樣硬化的發(fā)病機制及防治

動脈粥樣硬化的發(fā)病機制及防治

動脈硬化是一種嚴(yán)重的有害健康疾病之一。在發(fā)達國家動脈粥樣硬化性心血管疾病被稱為“頭號殺手”,在發(fā)展中國家發(fā)病率也越來越高。動脈粥樣硬化(Atherosclerosis,AS)是指在動脈及其分支的動脈壁內(nèi)膜及內(nèi)膜下有脂質(zhì)沉著(主要是膽固醇及膽固醇酯),同時伴有中層平滑肌細胞移行至內(nèi)膜下并增殖,導(dǎo)致內(nèi)膜增厚,形成黃色或灰黃色狀如粥樣物質(zhì)的斑塊,可引起動脈壁增厚,變硬,失去彈性,最終可導(dǎo)致管腔狹窄,是許多心、腦血管缺血性疾病的病理基礎(chǔ)和主要病因。因此,建立AS動物模型對研究AS發(fā)病機制、病理變化、早診斷、早治療及預(yù)防均有重要意義。1豬血工酶因子及細菌AS是一種血管性病變,其形成是一個長期而復(fù)雜的過程,故要求用于研究的實驗動物與人的血管解剖特點相近,對AS易感,且生命力和抗感染能力強。目前常用的有兔、小型豬、鵪鶉、大鼠等。鵪鶉是能自發(fā)形成AS的易感動物之一,高脂飼料喂養(yǎng)鵪鶉11周即可出現(xiàn)典型的AS的病理形態(tài)學(xué)改變(田卉等,2005)。其病變與人類早期脂肪斑塊相似,而且個體小、實驗消耗藥品較少,飼養(yǎng)、管理、采血和給藥方便,是研究AS常用的動物。大鼠有自發(fā)性抗AS形成的特性,而且無膽囊,對外源性膽固醇吸收率低,難致AS病變,故一般很少用作復(fù)制AS模型。但是大鼠飼養(yǎng)方便、容易獲得、抵抗力強,食性與人相近,是調(diào)節(jié)血脂藥藥效藥理研究的主要動物模型之一(陳奇,2005)。兔對外源性膽固醇吸收率高,對高血脂清除力低,體內(nèi)低密度脂蛋白(LDL)含量高,血漿中富含膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白,肝臟只能合成載脂蛋白B100(楊麗,張小娜,2005),給高脂飼料經(jīng)3～4個月即可形成明顯的AS。豬與人類在生理、生化和解剖學(xué)方面有許多共同之處。豬血漿脂蛋白的生化性質(zhì)、LDL結(jié)構(gòu)以及載脂蛋白等也與人類相似。小型豬復(fù)制AS效果良好,其病變分布和病理形態(tài)均近似于人。因此,目前認(rèn)為兔和豬是AS研究的首選動物(楊永宗,2004)。2預(yù)防、治療問題的研究AS的動物模型研究很多,在很大程度上促進了AS病因病機、預(yù)防、治療等方面的研究。但是AS的病機尚未完全闡明,故目前還沒有一種AS動物模型能全面準(zhǔn)確地模擬人的AS病變特征,所以AS動物模型的制作仍存在一定的問題,有待進一步提高。2.1脂質(zhì)潤水法2.1.1as動物模型建立的試驗兔飼料中加入膽固醇,每日每只1.5g,4周后高血脂癥形成,出現(xiàn)AS斑塊,8周后病變更加明顯(黃華梅等,1999)。于每千克普通兔飼料加5g膽固醇和5g熟豬油,喂養(yǎng)兔18周后,血脂類指標(biāo)升高,AS動物模型建立成功(蔣明東等,2005)。采用高脂高膽固醇飼料(基礎(chǔ)飼料+2%膽固醇和10%豬油)喂養(yǎng)貴州小香豬,12個月后血脂水平明顯升高,并出現(xiàn)AS病變,且與人類病變特點相一致(劉錄山等,2006)。2.1.2高脂飼料中as的模型建立家兔灌胃給予自配含10%膽固醇、20%豬油、2%膽酸鈉和1%丙基硫氧嘧啶的脂肪乳劑,2周后動物出現(xiàn)高脂血癥及早期AS病變(馬建林,毛煥元,1999)。一般兔、鵪鶉、雞等經(jīng)飼喂高脂飼料數(shù)周或數(shù)月后可出現(xiàn)脂質(zhì)代謝紊亂,進而形成AS病變。但是,大鼠、小鼠、狗等僅僅是高脂飲食較難形成AS,一般在飼料中添加蛋黃粉、膽鹽、抗甲狀腺藥物等有助于模型的建立。一次性腹腔注射VD360萬IU/kg并飼喂含3%膽固醇、0.5%膽酸鈉、0.2%丙基硫氧嘧啶、5%白糖、10%豬油、81.3%基礎(chǔ)飼料的高脂飼料4周后大鼠主動脈出現(xiàn)AS斑塊(楊鵬遠等,2003)。自高膽固醇飼料飼喂家兔引發(fā)動脈出現(xiàn)類似AS的病變,復(fù)制出第一個實驗性AS模型以來,脂質(zhì)浸潤法復(fù)制AS模型一直沿用至今,成為AS研究中最常用、最傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｐ?并已被眾多的研究者所接受。但由于動物本身的脂質(zhì)代謝特點與人類存在差異,加之動物個體間的差異性,脂質(zhì)浸潤法也難免存在一定的缺陷。現(xiàn)有的模型多在脂質(zhì)浸潤法的基礎(chǔ)上加復(fù)合造模因素以使復(fù)制的動物模型更加符合人類AS病變。2.2免疫損傷法2.2.1高脂飼料的as兔一次性靜脈注射牛血清蛋白250mg/kg,并飼喂含30%膽固醇、10%豬油、2%脫氧膽酸鈉、2%丙硫氧嘧啶的高脂飼料6周,肉眼和光鏡均可見AS斑塊(張勇等,2001)。此法能在較短的時間內(nèi)建立典型的AS病變,模型可靠實用。2.2.2卵白蛋白as卵白蛋白皮下注射使大鼠致敏,再腹腔注射2.5mg/kg卵白蛋白1周5次,發(fā)現(xiàn)無論有無高膽固醇飲食,都可以使主動脈產(chǎn)生AS(Castellanosetal.,1991)。2.2.3cpn感染與as的關(guān)系Cpn感染和高脂飲食可促進并加重病變。兔每日飼喂高脂飼料50g(含6%花生油、2%膽固醇及0.3%3號膽鹽)并于實驗第1、3周經(jīng)鼻腔每次感染1mlCpnAR-39(106IFU/ml)及單純Cpn感染法造模相比較。12周后均能形成AS斑塊,且高脂飼料加Cpn感染組AS病變較單純Cpn感染組嚴(yán)重(王衛(wèi)群等,2000)。Cpn感染與AS的關(guān)系雖已經(jīng)被血清流行病學(xué)、病理學(xué)和分子生物學(xué)所證實,但是尚沒有直接證據(jù)證明兩者之間的因果關(guān)系。此法建立的AS動物模型一般不用于藥物療效的評價方面,但有助于研究Cpn與AS的關(guān)系,可為AS的研究提供新的思路。2.2.4腎主動脈檢查將大鼠主動脈約1.5cm切下作為移植物,移植到另一只大鼠的腹主動脈上,一端接于腎主動脈上,另一端接于腎主動脈分叉之下,分別于10、20、30、60、90、120、150、180和360d后檢查該動脈,發(fā)現(xiàn)發(fā)生類似人實質(zhì)性器官移植后的血管AS改變。此法造模時間較長,實驗操作要求較高,且其發(fā)病原理似與人類AS病變不同,一般不用于抗AS藥物療效評價的研究,僅作為研究模型應(yīng)用(郭延松,楊軍珂,2003)。2.2.5動物胸徑和管腔狹窄,有新生血管兔肌注VEGF165(2μg/kg)1次,結(jié)合高膽固醇飼料喂養(yǎng)42d后,動物胸主動脈內(nèi)可見纖維斑塊突入管腔引起管腔狹窄,斑塊呈偏心性,近斑塊處有新生血管,管腔內(nèi)可見淋巴細胞(肖敏等,2005)。此法從研究AS的機制出發(fā),證實了外源性VEGF165有促進AS斑塊形成與發(fā)展的作用。2.3機械損傷法2.3.1周動脈as變化檢測兔喂服含1.0%膽固醇和6%豬油的顆粒飼料一周后,實施頸動脈球囊損傷術(shù),術(shù)后每天每只繼續(xù)喂養(yǎng)高脂飼料120g,8周動脈可出現(xiàn)典型的AS病變(葉炳華等,2006)。高脂飼料加球囊損傷法目前主要用于腹主動脈、髂動脈及頸動脈粥樣硬化模型的建立,但是此法可造成嚴(yán)重的內(nèi)彈力板及中膜損傷,所以造模過程中要注意球囊和血管直徑的比例及手法的得當(dāng)。2.3.2飼料中as的變化兔喂養(yǎng)含1.5%膽固醇的高脂飼料1周后,對頸動脈施空氣干燥術(shù),術(shù)后每日每只繼續(xù)喂服高脂飼料150g,第2周和第4周時內(nèi)膜增生明顯,出現(xiàn)典型的AS病變(張磊等,2001)。此法損傷相對輕柔,內(nèi)皮細胞的修復(fù)與內(nèi)膜的增殖過程更接近頸動脈疾病的病理過程,可重復(fù)性好,易于確定損傷的部位及程度。2.3.3弓狀核細胞懸液的恢復(fù)研究表明損毀弓狀核可誘發(fā)AS早期變化,重新植入胚鼠弓狀核細胞懸液可使動脈壁的變化得以恢復(fù),證實下丘腦弓狀核對AS的形成具有重要調(diào)控作用(吳開云等,2000)。2.3.4限局性as斑塊血栓形成儀刺激家兔頸動脈造成內(nèi)膜損傷,并加飼喂高脂飼料4～6周,動脈內(nèi)膜損傷、受損段血管血栓形成、全身高脂血癥三者綜合作用,形成了受電刺激血管段特有的限局性AS斑塊(李秋梅等,2004)。此法建立的AS模型造模時間短,病變部位明確且程度一致,可用于抗AS藥物的研究,也可用于再狹窄動物模型的研究。2.3.5血管內(nèi)皮黏附及血管內(nèi)as斑塊的變化兔經(jīng)血管內(nèi)192Irg輻射,并飼喂2%的高膽固醇飼料。2周時被輻射的動脈有局灶性的巨噬細胞內(nèi)皮下黏附及內(nèi)皮的損傷,6周時可觀察到血管內(nèi)AS斑塊明顯增加(Cottinetal.,2001)。2.3.6穩(wěn)定性飼料模型兔飼喂高脂飼料2周后,采用手術(shù)方法在頸動脈中膜層分離和切除整個內(nèi)膜,術(shù)后繼續(xù)飼喂高脂飼料,可建立穩(wěn)定的AS再狹窄模型。此法建立的AS部位明確,并可實現(xiàn)自身左右對照,有很大應(yīng)用價值(姜煒,郭陽,2007)。2.4動脈聯(lián)邦wh和sth兔通過基因打靶技術(shù)制備的apoE基因缺失小鼠,在正常飲食下血漿總膽固醇水平比正常對照小鼠高出8倍和5倍,可自發(fā)形成AS(Plumpetal.1992;謝謹(jǐn)捷,楊婭,2008)。動脈粥樣硬化研究中常選用一些缺陷動物,常用的還有:WHHL兔和STH兔、自發(fā)性高血壓大鼠、天然突變豬、LDL受體缺陷猴等。轉(zhuǎn)基因動物模型為AS的研究提供了全新的實驗體系,對于研究基因與AS發(fā)病的關(guān)系有重要意義,但其價格昂貴且AS發(fā)病的基因?qū)W機制尚未完全闡明,故此法很少用于藥物療效的評價,多用于AS病因病機的研究。3模型評價指標(biāo)3.1血液生化指標(biāo)3.1.1hdl與血漿膽固醇水平的關(guān)系總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、載脂蛋白A(ApoAⅠ)、載脂蛋白B(ApoB)等(張勇等,2001)。高脂血癥與AS的關(guān)系已經(jīng)得到證實,AS的嚴(yán)重程度隨血漿膽固醇水平的升高而加重。LDL是血漿膽固醇的主要存在形式,能在血漿內(nèi)或動脈內(nèi)膜下經(jīng)自由基引發(fā)的脂質(zhì)過氧化而轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸揎椀腖DL(ox-LDL),ox-LDL是AS發(fā)生、發(fā)展乃至不穩(wěn)定斑塊形成的關(guān)鍵因子(魏婧婧,張亞臣,2008)。生理狀態(tài)下,HDL促進膽固醇逆轉(zhuǎn)錄,抗炎抗氧化,抗血栓并促纖溶,具有抗AS作用。所以血脂水平特別是LDL的升高和HDL的降低與AS發(fā)病率呈正相關(guān)。但最新的研究表明,在某些病理狀態(tài)下,HDL抗動脈粥樣硬化作用受損,可促進動脈粥樣硬化的形成(陳雅琴,趙水平,2008)。所以血脂水平的檢測是評價AS病變的一個公認(rèn)的、必不可少的指標(biāo)。3.1.2as的炎癥反應(yīng)C-反應(yīng)蛋白(CRP)、黏附因子、細胞白介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)(周慧等,2008)。越來越多的研究證明,AS是一種炎癥性疾病,炎癥反應(yīng)貫穿于AS發(fā)生發(fā)展的全過程。CRP是人體非特異性炎癥反應(yīng)主要的、敏感的標(biāo)志物之一,黏附分子是炎癥標(biāo)志物參與反應(yīng)者,IL-6是一種多功能細胞因子,由巨噬細胞、淋巴細胞分泌而參與機體的炎癥反應(yīng),TNF-α是人體內(nèi)一種重要的炎癥因子,可作為炎癥強度的標(biāo)志。3.1.3as的參考指標(biāo)血液流變學(xué)相關(guān)指標(biāo)(楊梅等,2006)、纖維蛋白原、丙二醛、超氧化物歧化酶、血栓素B2、前列環(huán)素PGF1α等可以作為AS的參考指標(biāo)。3.2動脈斑塊的形態(tài)觀察和光鏡觀察肉眼大體觀察動脈管壁進行病變硬化分級:0級,內(nèi)膜比較光滑,無奶油樣變化;0.5級,內(nèi)膜有廣泛奶油樣變化,但無凸出于表面的斑塊;1級,有明顯的凸起奶油樣斑塊,面積小于3mm2;2級,斑塊面積大于3mm2;3級,斑塊融合成片,大部分斑塊面積大于3mm2;4級,斑塊幾乎覆蓋整個動脈內(nèi)膜。光鏡電鏡觀察動脈粥樣硬化的典型病變:內(nèi)膜增厚、平滑肌細胞移行增殖、脂質(zhì)沉積、彈力纖維和膠原基質(zhì)的生成、粥樣斑塊形成等(管耘園等,2007)。病理學(xué)檢測是“金指標(biāo)”,是評價AS病變重要的特異性指標(biāo)。3.3as的定性定位MR掃描不僅能敏感、有效地檢測AS斑塊的性質(zhì)及成分,且信息量大,能對AS進行定性定位(李躍華等,2006)。但是檢測耗時長,花費大,并非AS動物模型實用的檢測指標(biāo)。3.4血管壁形態(tài)和形態(tài)能測定內(nèi)膜-中膜厚度,鑒定斑塊內(nèi)脂質(zhì)和纖維成分,顯示血管壁形態(tài)學(xué)的早期變化,但是不能分辨斑塊內(nèi)微小的粥樣病灶和鈣化(王家祥等,2006)。3.5脈使用動物模型單核/巨噬細胞、T淋巴細胞、內(nèi)皮細胞、樹突狀細胞等參與動脈粥樣硬化免疫反應(yīng)的細胞,可對動脈斑塊進行定性(李鴻飛,張曉剛,2008)。自1799年P(guān)arry在心絞痛死者尸檢的冠狀動脈壁上發(fā)現(xiàn)硬化的斑塊以來,動脈粥樣硬化病變發(fā)生的原因和發(fā)病機制一直是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的重要研究課題,AS動物模型研究成為研究的關(guān)鍵。但是A