动脉粥样硬化动物模型的综述

生科院094班 小灰灰 30 动物模型在现代医药研究中的应用

———动脉粥样硬化动物模型 【摘要】：动脉粥样硬化（AS）是引起多种心脑血管疾病的病理生理基础,随着AS发生机制和预防、治疗方面的不断深入，迫切需要建立一种简便易行、重复性好、有较典型病理改变、易于评价及适于干预治疗的动物模型。因此建立一种脂质代谢和斑块与人类相似的实验性的AS动物模型具有非常重要的意义。本文以家兔和小型猪为AS模型，从模型的优缺点、病理形态学、血脂水平评价方面加以综述。 【关键词】：动脉粥样硬化、动物模型、斑块、血脂水平。 【正文】：动脉粥样硬化(Atherosclerosis,As)是一种常见的病理现象,是引起多种心脑血管疾病的病理生理基础和主要原因。积极研究动脉粥样硬化的发病机制,开发有效防治动脉粥样硬化的药物是当今药理学研究领域的重要课题之一,研究并建立可靠的动脉粥样硬化动物模型对于探明As的病因、发病机制及防治具有重要的意义。目前，家兔和小型猪是人们用做研究动脉粥样硬化的主要动物模型。 模型建立方法 1．高胆固醇、高脂肪饲料喂养法：是目前比较常用的方法，特点是死亡率低，可长期观察，但费时久。一般在家兔、鸽、鸡等，经数周喂养就可产生明显的高脂血症，经数月就能形成早期的动脉粥样硬化病变。大白鼠、小白鼠及犬则较难形成，如果饲料中增加蛋黄、胆酸和猪油等，可用促进作用。为了促进病变的形成，在高脂饲料中还可加入甲基硫氧嘧啶、丙基硫氧嘧啶、甲亢平、苯丙胺、维生素D、烟碱或蔗糖等。具体复制方法：兔诱发模型：体重2kg左右，每天喂服胆固醇0.3g，4个月后肉眼可见主动脉粥样硬化斑块；若每天剂量增至0.5g，3个月后可出现斑块；若增至每天1g，可缩为2个月。在饲料中加入15%蛋黄粉、0.5%胆固醇和5%猪油，经3周后，将饲料中胆固醇减去，再喂3周，可使主动脉斑块发生率达100%，血清胆固醇可长高至2000mg%。大白鼠诱发模型：喂服1～4%胆固醇、10%猪油、0.2%甲基硫氧嘧啶、86～89%基础饲料，7～10天；或喂服10%蛋白黄粉、5%猪油、0.5%胆盐、85%基础饲料，7天后均可形成高胆固醇血症。小白鼠诱发模型：雄性小白鼠饲以1%胆固醇及10%猪油的高脂饲料，7天后血清胆固醇即升为343±15mg；若在饲料中再加入0.3%的胆酸，连饲7天，血清胆固醇可高达530±36mg%。鸡、鸽诱发模型：4～8周的莱克享鸡，在饲料中加入1～2%胆固醇或15%的蛋黄粉，再加5～10%的猪油，经过6～10周，血胆固醇升至1000～4000mg%，胸主动脉斑块发生率达100%。鸽喂饲胆固醇3g/kg/天，加甲基硫氧嘧啶0.1g，可以产生较多动物斑块。 2．免疫学方法：将大白鼠主动脉匀浆给兔注射，可引起血胆固醇、β-脂蛋白及甘油三脂升高。给兔注射马血清10ml/kg/次，共4次，每次间隔17天，动脉内膜损伤率为88%，冠状动脉亦有粥样硬化的病变；同时给予高胆固醇饲料，病变更加明显。兔喂饲含1%胆固醇的饮料，静脉注射牛血清白蛋白250mg/kg，可加速高胆固醇饲料引起的动脉内膜病变形成。 3．注射儿茶酚胺类药物法：给兔静脉滴注去甲肾上腺素1mg/日，时间为30分钟。一种方法是先点滴15分钟，休息5分钟后再滴15分钟；另一方法是每次点滴5分钟和休息5分钟，反复6次。以上两种方法持续两周，均可引起主动脉病变，呈现血管壁中层弹性纤维拉长、劈裂或断裂，病变中出现坏死及钙化。 4．注入同型半胱氨酸法：给兔皮下注射同型半胱氨酸硫代内脂（dl-homocysteine thiolactone）20～25mg/kg/日（以5%葡萄糖溶液配成1mg/ml的浓度），连续20～25天，成年兔及幼兔均可出现动脉粥样硬化的典型病变。冠状动脉管腔变窄、动脉壁内膜肌细胞增生、纤维组织增生、弹力纤维断裂、管壁变厚、基质中出现成堆的颗粒状和纤维状异染物质。如在饲料中加入20%的胆固醇，再同时注射同型半胱氨酸硫代内脂，则全部动物出现显著的动脉粥样硬化病变。 5．注射表面活化剂法：给大白鼠腹腔注射Triton WR1339 300mg/kg，9小时后使血清胆固醇升高3－4；20小时后雄性大白鼠血清胆固醇仍为正常的3～4倍，而雌性大白鼠却为6倍左右；用药后24小时左右升脂作用达最高点，48小时左右恢复正常。其中以甘油三脂升高最强，其次是磷脂、游离脂肪酸及游离胆固醇，对胆固醇脂没有影响。 6．胆固醇一脂肪乳剂静脉注射法：将胆固醇及猪油各3g在电磁加热搅拌下完全溶解后加入吐温-803g，搅匀，再缓缓加入丙二醇5ml和沸水的混合液，充分搅拌乳化，使成100ml，经抽滤后显微镜下检查，乳剂颗粒均匀，并小于7～8μm即可应用。给兔耳缘静脉注射5ml/kg,可见血浆胆固醇及甘油三酯立即升高。总胆固醇升高至正常的6倍，其中主要是游离胆固醇，游离胆固醇和总胆固醇的比值为90%。以后血浆总胆固醇逐渐降低，6小时时出现一低峰，后略有回升。3～4天后游离胆固醇和总胆固醇的比值接近正常（40%左右），直到7～14天血浆胆固醇恢复正常。 7．幼乳大白鼠法：一般乳幼大白鼠的血清胆固醇高于或成年大白的2～3倍，这是由于乳汁中脂肪含量很高，而甲状腺功能尚不健全的缘故。若用一般饲料取代乳汁喂养，则血清胆固醇很快就能降至正常成年大白鼠的水平。选用出生25天的乳幼大白鼠，雌雄兼用，体重30～50g，在不脱离母鼠乳汁喂养的条件下，进行实验观察药物的降血胆固醇作用，与对照组比较效果。一般认为这种高胆固醇血症对甲状腺素及其衍生物类药物非常敏感，而对某些胆固醇生物合成抑制剂则不敏感。 8．其它方法：还有许多因素可诱发高脂血症及动脉粥样硬化症。例如使动物脑部缺血、电刺激中枢神经系统、高度应激状态、鸟类应用大剂量雌激素和暴露于一氧化碳环境、气囊异管损伤动脉壁内皮细胞等。 家兔脂蛋白的组成和代谢特点适合研究人的动脉粥样硬化疾病。家兔在脂代谢方面与人类具有一些相似之处，对病灶饲料的敏感性高，体内低密度脂蛋白含量高，血浆中富含CETP，而CETP在AS发生和发展中具有重要作用。兔在进食富含高胆固醇的饲料后，短时间（3-4个月）便可形成高胆固醇血症，对外源性高胆固醇吸收率高，容易产生AS斑块，且不同的饮食结构可产生不同的AS斑块。家兔AS模型建好后，其胸主动脉斑块光镜下可见：AS斑块各向同性地向管腔内占位，未见典型的纤维帽结构。斑块内大量的炎性细胞浸润和泡沫细胞混杂存在，血管壁的中膜和外膜未见典型病理形态学改变。在纤维形态学上，家兔AS的病变更接近于人类AS病变的早期病变：主要是炎性细胞浸润和泡沫细胞存在。 在确定动脉粥样硬化动物模型建立好后，对其模型的评价也具有很重要的意义。通常，血脂水平（总胆固醇、甘油三酯（TG），高密度脂蛋白HDL，低密度脂蛋白LDL， 载脂蛋白A（ApoA I）,载脂蛋白B（ApoB））是衡量模型的一个重要指标。高脂血症与AS的关系已经证实，AS的严重程度随血浆胆固醇水平的升高而加重。LDL是血浆胆固醇的主要存在形式，能在血浆内或动脉内膜下经自由基引发的脂质过氧化而转变为氧化修饰的LDL(ox-LDL)，ox-LDL是AS发生、发展乃至不稳定斑块形成的关键因子。生理状态下，HDL促进胆固醇逆转录，抗炎抗氧化，抗血栓，抗纤溶，具有抗AS的作用。所以血脂水平，特别是LDL的升高和HDL的降低与AS得发病率呈正相关。但最新研究表明，在某些病理情况下HDL抗动脉粥样硬化受损，可促进动脉粥样硬化的形成，所以血脂水平的检测是评价AS 病变的一个公认的必不可少的指标。对用高胆固醇饲料喂养法与免疫反应损伤法结合建立兔动脉粥样硬化动物模型的研究表明，饲养4周后,模型组血清中甘油三脂(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)的含量、丙二醛(MDA)的含量、超氧化物歧化酶(SOD)、一氧化氮(NO)、C反应蛋白(CRP)(P0.01)等显著性升高。 目前，应用动物模型研究人类疾病的发生、发展、预防和治疗已广泛使用。而兔动脉粥样模型的稳定性，为验证疫苗或药物的有效性提供了实验证明。有资料报道，AS病变的进程是可逆的，降脂、钙拮抗剂治疗可延缓AS进展或促进AS 的消退，在基础实验和临床方面也有报道，早期粥样动脉硬化是可逆转的。李贵才等通过喂养高脂饲料导致AS病变，在停止喂养高脂饲料的15周内是稳定的，不会完全自行消除脂质斑块而恢复正常。

但是用家兔做AS疾病模型也有些缺点，如必须使血清胆固醇达到很高的水平才能形成斑块，而这时内脏易于发生脂质沉着，动物寿命短，低抗力差，容易继发感染而死亡。再者，兔为草食动 物，其酯代谢与人体的酯代谢差异较大；实验发现其冠状动物病变主要呈现在心脏的小动脉，而人主要发生在冠状动脉的大分支。

小型猪可能是动脉粥样硬化研究较理想的动物模型，因为小型猪的冠状动脉循环在解剖学、血流动力学方面与人类很相似，猪血浆脂蛋白的生化性质、LDL结构以及载脂蛋白等也与人类相似。幼猪和成年猪可以自然发生动脉粥样硬化，其粥样变前期可与人相比，猪和人对高胆固醇饮食的反应是一样的。某些品种的老龄猪在饲喂以人的残羮剩饭后能产生动脉、冠状动脉和脑血清粥样硬化病变，与人的病变特点非常相似。单用高胆固醇、高脂肪饲料喂养，容易在相对较短的时间内（9～18个月）产生实验性动脉粥样硬化。此外，进行性的主动脉和冠状动脉粥样硬化可以用探针刺伤加上高胆固醇、高脂肪饲料即能很快产生。 在对猪动脉粥样硬化模型的研究中，猪的AS 病变在腹主动脉和髂总动脉处比较明显。肉眼可见腹主动脉髂总动脉和颈总动脉的有明显向管腔内突起的AS 斑块。其腹主动脉AS斑块的内膜明显增厚向管腔内突起，表面纤维组织增生，纤维帽深部发生变化，斑块内可见到较大的只执行粥样坏死和胆固醇结晶，可见较多的炎性细胞和大量的泡沫细胞浸润，斑块肩部校薄，斑块与中膜融合，斑块内有出血，斑块基底钙化。与上述家兔的AS模型相比，猪的AS分布特征更接近人的AS分布情况，即在腹主动脉和冠状动脉病变最为明显。 对小型猪AS模型的评价中，血脂水平作为一个重要参考指标。实验表明：与正常喂食组的小型猪比较,高脂高胆固醇组血浆甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇(HDL—C)和总胆固醇水平异常升高；动脉有明显的脂质条纹及斑块；动脉粥样硬化小型猪主动脉组织的LOX-1的mRNA及蛋白质的表达均上调(P<0.05)。 此外，应用传统的高脂高胆固醇膳食诱导建立的小型猪动脉粥样硬化模型，在研究动脉粥样硬化斑块破裂、破裂的可控性及量化研究方面均有重要的作用。为了建立类似于人类动脉粥样硬化病变的斑块模型，体外研究斑块稳定性，刘录山等对小型猪AS模型从血脂水平和斑块病理形态学特征方面用实验加以了证实。该模型中斑块与人类成熟斑块的高度相似性使其成为研究斑块稳定性和斑块破裂的较好模型。从量化比较这一出发点着手，建立了一个体外可控可量化诱导斑块破裂模型，方法简单易行，是一个较好的量化研究斑块破裂和破裂相关因素间关系的实验模型。 但用小型猪作为粥样动脉硬化模型的缺点是饲养要花一定代价，人工产生动脉粥样硬化需要类脂质代谢有一定改变，或动脉受到损伤的基础。