心肌梗死动物模型比较分析

心肌梗死动物模型比较分析

[摘要]：心肌梗死(myocardial infarction,MI)是心血管病中最危重的急性事件，近年来的发病有明显的增高趋势，是21世纪医学亟待解决的难题之一[1]。在心血管疾病研究中，动物模型被广泛用,研究目的不同则所需的动物模型平台亦不同。MI动物模型的建立对于研究人类MI的病理生理变化、心电生理改变以及评价各种治疗方法具有重大价值。近年来，通过干细胞移植修复受损心肌成为研究热点，大量临床试验及动物实验研究表明干细胞移植可改善心肌梗死后的心脏功能，而建立心肌梗死动物模型则成为深入研究干细胞移植修复心肌损伤的重要基础。结扎左前降支制作MI模型,是一个被广泛接受近于成熟的制模方法。但随着实验技术的发展,它的一些操作步骤、评价指标等方面仍需进一步改进。因此，本文将回顾MI动物模型的进展情况，及主要探讨研究细胞移植研究用心肌梗死动物模型的选择。

[关键词] 心肌梗死；动物模型；细胞移植；WWHLMI家兔；不稳定斑块

1 目前已有报道的常用心肌梗死动物模型

目前国内外常用的建立心肌梗死动物模型的方法主要分两大类：(1)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的损害。（2）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[2-5] 结扎大鼠冠状动脉在医学实验中已得到公认，最常用的心肌梗死动物模型。国外多采用Jons法[6-7]，即在自主呼吸下，开胸迅速挤出心脏，结扎冠状动脉。这种方法需要在极短的时间内完成操作，技术要求高，难度大，难以掌握；而且由于心脏移位，容易导致血流动力学紊乱和心律失常等并发症；开胸后小动物呼吸无法得到保证，因而手术死亡率极高。此后Fisbein[8]和Pfeffer[9]在Johns法的基础上略加改进，应用小动物呼吸机维持呼吸，明显提高了手术的成活率，但是又增加气管切开的的创伤，延长手术时间势必会增加感染机会。此类试验方法符合心肌梗死的病理学改变，适合做心肌梗死的实验研究。

此后在此基础上有多种改进方法，如缝合线环套结扎冠状动脉分支法，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[10]。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。还有多种直接阻塞冠脉或直接致心梗法，如反复冷冻法[11]，暴露心脏，用浸入液氮容器充分接触左室游离壁，行心肌冷冻损伤；经皮冠状动脉内球囊封堵法[12-16]，用导引钢丝将微导管置于左前降支远端，将高分子栓塞剂与碘油混合配制成封闭胶，经微导管注入血管，造成急性心肌梗死；电凝烧灼法，在动物呼吸机辅助下，切开胸廓暴露心脏，电凝烧灼其左冠状动脉前降支致急性心肌缺血。

但对于细胞移植研究来讲，心梗早期，细胞坏死引起一系列信号

的释放，有利于干细胞趋化至损伤部位，同时心梗早期局部血管扩张，提高了干细胞在局部的聚集。干细胞炎症归巢的定向移行有赖于干细胞表面分子和损伤局部的趋化因子相互作用。但相对于心肌梗死局部，开胸术区炎症反应更为强烈；开胸造心梗模型，双重的打击，体内炎症反应严重，开胸术区于心梗局部炎症反应长期同时存在，干扰干细胞归巢。因此此类方法可能不适应于做干细胞移植的研究应用[17-20]。

自发性心肌梗死动物模型的创建

诱发性心肌梗死动物模型的创建始于Watanabe等[21]对遗传性高脂血症家兔(Watanabe-heritable hyperlipidemic rabbit，WHHL)的报道，此种家兔具有先天性LDL受体缺损的特点( L D L基因编码蛋白的半胱氨酸结合区的基因先天性缺损)，因此，血中胆固醇不能被肝脏代谢，会出现自发性高脂血症及动脉粥样硬化，成为人类家族性高脂血症的良好的动物模型。WH HL家兔模型的基础上，Shiomi等[22]又研制成功了可以产生高度冠状动脉粥样硬化倾向的WH H L家兔。后又通过系列选择性繁育WH H L家兔，建立了产生自发性心肌梗死的家兔模型，命名为遗传性高脂血症心肌梗死( WHHL myocardial infarction , WWHLMI )家兔。

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。

其动脉粥样硬化病变在所有的引起心肌梗死的冠状动脉中均可以见到，含有丰富的泡沫细胞及细胞外基质，造成严重的管腔狭窄及同心性阻塞。很多病变中可以观察到钙化和斑块内出血。在有些病变中，斑块表层发现非常脆弱的征象，上面覆盖着一个很薄的帽状结构，在其下面是大量的巨噬细胞、脂质灶及钙沉积，平滑肌细胞却很少，构成WH H I MI家兔病变的典型特征[25]。但在WHHLMI 家兔的冠状动脉斑块中尚未检测到典型的斑块破裂或血栓形成，说明斑块破裂还需要其他因素参与。

此方法主要适用于小动物模型，但存在无法标准化且在大动物上费用高、耗时长等缺点。现还有动物实验室提供的高脂饮食及其他模拟人类心梗病变病理变化的动物，都可以用来参考。

今后展望

由于成熟的心肌细胞缺乏再生能力，心肌梗死后，发生退行性左心室重构，最终导致顽固性心力衰竭。目前的药物治疗和介入方法不能从根本上修复已坏死的心肌组织，外科的心脏移植由于组织来源匾乏和移植后易发生血管病等因素使其在临床上的应用受到限制，故细胞移植修复受损心肌已成为一门新课题，目前尚处于研究阶段，已显示出良好的临床应用前景。

就目前针对细胞移植的心肌梗死动物模型主要是使用人工阻塞

左冠状动脉，使动物造成急性或慢性心肌缺血及梗死，包括冠状动脉结扎或夹闭术及冠状动脉阻塞术。此种模型实验周期短，可以观察梗死后再灌注对心肌细胞的损伤，但此种动物模型手术操作过程复杂，创伤大，心肌周围组织的切开也影响心肌梗死后的重建、干细胞向心肌梗死局部归巢等。另外，此种动物模型并无血脂升高及冠状动脉粥样硬化病变，因此，与人类由冠状动脉粥样硬化引起的心肌梗死差别较大，临床相关性较小，这是尚待改进的问题之一。我们寄希望于微创造模，以减轻其他部位炎症反应对干细胞向心肌梗死局部归巢的影响。随着心脏介入技术的发展,使用微创技术球囊封堵冠状动脉建立AM I模型已经成为可能。采用微创法对动物损伤小，与人类发病过程也基本相似，是不错的选择，但对设备及人员要求较高，需要有血管造影设备和专业的操作人员。

目前关于小鼠转基因或基因敲除法制造心梗动物模型尚在研究中，已有报道[23]载脂蛋白E基因敲除小鼠在同时敲除内皮素1受体，或NO分解酶及清道夫受体时会出现类似心肌梗死病变，此种小鼠的特点是具有严重的高脂血症及动脉粥样硬化。但小鼠的脂代谢类型与人类不同，另外，小鼠体形较小，使得一些外科手术及治疗措施的研究无法进行及运用，也是这种模型的缺点。

WH H h MI 家兔的心肌病变与人类冠心病相似，很多冠状动脉粥样硬化斑块呈现几乎破裂的征象。缺点是虽然我们观察到了大