心衰的实验模型

心衰的实验模型 曾贵云1 3 , 徐向伟2 , 刘厚孝2 (1. 中国医学科学院、中国协和医科大学药物研究所 , 北京 100050 ; 2. 天津药物研究院 , 天津 300193) 关键词 : 心衰模型 ; 心肾功能 ; 神经激素 ; 心脏重构 中图分类号 : R965 ; R915. 2 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 0513 - 4870(2002) 07 - 0579 - 07 　　心脑血管病的发病率和死亡率在世界居首位。 这些疾病的基础和临床研究方兴未艾 ,并取得重大 进展 ,在有关动物模型的建立方面已作出了重大贡 献。 建立适当的动物模型 ,不仅能促进新药的开发 , 也为该病的发病机制和病理生理改变提供重要资 料。例如在心血管疾病中以高血压动物模型[1 ] 与高 血压病人最为接近 ,所以抗高血压药物的发展最快 , 高血压防治也取得较大成就。过去治疗心衰的药物 主要为强心药和利尿药 ,研究强心药所用动物模型 主要是用药物或毒物引起心肌抑制[2 ] 。80 年代后 , 临床研究证明转化酶抑制剂和β受体阻滞剂治疗心 衰可减少死亡率。因此迫切需要建立能反应心衰的 病理生理和药物疗效的动物模型。本文对心衰动物 模型的形成方法、病理生理改变和在药物研究中的 应用以及结合作者多年的经验作一简要综述。 过去曾用不同方法建立了多种引起心功能不全 和有明显症状的心衰动物模型[3 ,4 ] ,近年来有大量文 献报道用心脏起搏致心动过速[5～7 ] 、遗传和转基因 等[8～11 ]方法形成心衰 ,这为研究心衰发展过程中的 血流动力学改变 ,神经内分泌系统、心肌细胞和亚细 胞水平的改变提供了重要资料 ,解决了一些临床上 难以回答的有关心衰病理生理和发病机制的问题。 不同动物模型形成的方法及对方法的评价和应 用见表 1。这些方法各有优缺点 ,取什么方法 ,用哪 种动物形成心衰 (CHF)取决于研究目的和所需解决 的问题、重复性如何、与人的慢性心衰相似的程度等 方面。在研究血流动力学和神经内分泌系统改变 时 ,动物应在保留神经反射的清醒状态下进行 ;若用 麻醉动物时 ,注意不同动物所用麻醉剂有差别 ,一般 合并应用不同麻醉剂的方法 ,使动物保持良好状态。 表 1 　心衰动物模型和应用评价 动物模型 动物 应用评价 1. 压力超负荷所致 CHF 　高血压动物 　　Dahl 大鼠、SHR 大鼠 为LVH及心脏扩大模型 ,和人由高血压引起的 CHF 相似 ,用于研究 LVH 转向 CHF 的病理生理改变及药物干预 ,并用于生存率研究 　主动脉或肺动脉狭窄 兔、大鼠、犬、猫 分别形成左心和右心心衰 ,用于研究心肌肥厚过度到心衰的病理生理改变 2. 容量超负荷过度所致 CHF 犬、兔、大鼠 　动2静脉瘘 为高心输出量心衰模型 ,右心衰比左心衰明显 ,有心肌肥厚和扩大 　主动脉瓣或二尖瓣关闭不全 心衰与人相似 ,用于研究心功能和神经内分泌的改变 　下腔静脉狭窄 为低心排血量心衰 ,用于研究神经内分泌激活 3. 心脏快速起搏所致 CHF 犬、猪、羊 为左右心室功能不全 ,心脏扩大 ,与人的扩张性心肌病相似 ,为常用于评价药物 的模型 4. 结扎冠脉或注入微栓子所致 CHF 犬、猪、大鼠 形成慢性 CHF 所需时间长 ,动物死亡率高 ,用于研究心肌细胞和亚细胞水平的 预防作用 5. 遗传性心衰 大鼠、小鼠、 沙土鼠 供研究心衰时基因和亚细胞水平的改变、长期服药的预防作用 (主要有 SHHF、 Syrian 沙土鼠、转基因心衰小鼠) 6. 药物或毒物所致的心衰 猫、豚鼠 为心肌损伤性心肌病模型 收稿日期 : 2001208222.3 通讯作者　Tel : (010) 62092022 ·975·药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2002 ,37(7) :579 - 585 1 　压力超负荷所致的慢性心衰( CHF)模型 1. 1 　实验性高血压动物[ 3 ,4 ,12～14] Dahl 盐敏感性高血压大鼠 　在饮用生理盐水 条件下 ,首先出现血压升高 ,8 周后发生心肌肥厚 , 进一步发展成心脏扩大 ,15～20 周出现心衰症状 , 较短期内死亡。整体实验证明心脏收缩和舒张功能 发生障碍 ,离体心肌的收缩功能减弱。 自发性高血压大鼠( SHR) 　SHR 为遗传性高血 压大鼠 ,有明显的左心室肥厚 (LVH) ,在 1 年内心功 能保持正常 ,18～24 月后才发展成心衰 ,出现心功 能障碍 ,左心室内的纤维化细胞和凋亡细胞增多。 转化酶抑制剂能预防或逆转LVH ,减少凋亡细胞 ,延 缓心衰发展 ,降低死亡率。 肾血管性高血压大鼠 　大鼠在盐负荷下也能形 成心衰 ,但形成心衰所需时间长 ,常用于研究心肌肥 厚转变成心衰过程的病理改变 ,便于观察药物预防 心衰和对死亡率的影响 ,且动物易得、价廉。 1. 2 　主动脉狭窄[ 3 ,4 ,15] 所用动物有犬、大鼠和兔等 ,方法是分离主动脉 上升支或肾动脉分支以上的腹主动脉 ,用线结扎或 套上压缩环使主动脉口径缩小。手术后左心室血液 流出道受阻 ,左室后负荷加重 ,先出现代偿性心肌肥 厚 ,部分动物发展成心衰。 大鼠 　在主动脉狭窄后几个月才能形成心衰 , 心衰时有心肌肥厚和心脏扩大 ,心室容积增加 ,心肌 β球蛋白重链 mRNA、右心房 ANP mRNA 增加 ,左心 室 SR2Ca2 + ATPase mRNA 下降。在代偿性心衰时 , 血浆去甲肾上腺素 (NE) 正常 ;失代偿心衰时 NE 上 升 ,心肌局部肾素2血管紧张素系统 ( RAS) 激活 ,引 起 Ang II释放增加。NE 和 Ang II 在引起心肌肥厚 和促进心衰发展中起了重要作用。转化酶抑制剂和 β受体阻滞剂在不降低血压的剂量下 ,即能预防和 逆转LVH和降低死亡率。大鼠主动脉狭窄技术容 易掌握 ,费用低 ,是常用的动物模型 ,但其心肌细胞 的结构和钙转运与人有一定差异。 犬 　犬在主动脉狭窄后 ,只有部分动物发展成 为心衰 ,未形成心衰的犬再进行动静脉吻合术 ,则全 部动物形成严重心衰。异丙肾上腺素可加重心功能 障碍的程度。 1. 3 　肺动脉狭窄 肺动脉狭窄后 ,右心排血受阻 ,右室负荷增加 , 体循环回心血液不能完全进入肺循环 ,出现右心衰 竭 ,发生内脏器官充血和全身水肿等症状。 2 　容量超负荷所致 CHF[ 4 ,16～19] 2. 1 　动2静脉瘘 犬主动脉2腔静脉瘘 　肾动脉分支以下的主动 脉与下腔静脉之间 ,或腹主动脉与髂静脉一端形成 动2静脉瘘 ,体循环动脉血液直接进入静脉 ,形成回 心血量增加 ,心脏前负荷加重 ,出现神经内分泌激 活 ,从而引起代偿性心肌肥厚。手术后几周至几个 月 ,心脏扩大 ,先出现右心衰竭 ,左心衰竭发生较晚。 血流动力学改变的特点为心排出量增加 ,这与临床 高心排出量心衰相似。血流动力学改变有中心静脉 压、右心房压、肺动脉压 ( PAP) 、肺毛细血管楔压 (PCWP)和左室舒张末压 (LVEDP) 明显升高 ,LV (d pΠ d t )ΠP 降低 ,肾血流和肾小球滤过率 ( GFR) 降低。 RAS激活 ,血浆醛固酮水平升高引起 Na + 排出量减 少 ,K+ 排出量增加。出现明显的水钠潴留、水肿和 腹水 ,解剖可见肺和肝充血 ,肾小球增生。动物多因 肺水肿死亡。 大鼠主动脉2腔静脉瘘 　在大鼠肾动脉分支以 下的腹主动脉与下腔静脉之间形成动2静脉瘘 ,1 周 后心脏重量增加 35 % ,1 个月后增加 85 %。右心室 肥厚比左心室明显。心室壁厚度增加与心肌细胞长 短径增加相平行。手术后 1 周开始出现血流动力学 改变 ,右心室舒张末期压上升约 5 倍 ,1 个月后由于 代偿性心肌肥厚 ,心功能恢复正常 ,较难形成心衰 , 且死亡率高 (40 %以上) 。 2. 2 　二尖瓣关闭不全 切断犬的二尖瓣腱索或用带气囊的塑料管破坏 二尖瓣引起二尖瓣关闭不全。左心室 (LV) 收缩时 , 血液既进入主动脉 ,也返流至左心房 (LA) ,以致 LV 排出量降低 ,LA 血量增多 ,压力升高 ,逐渐产生 LA 代偿性扩大和肥厚。LV 舒张期充盈量增多 ,负荷加 重 ,LV 也逐渐肥厚扩大 ,持续发展可造成左心衰竭。 文献报道 ,犬在手术后 1 周 ,左心房容量增加 45 % , 返流分数为 (55 ±10) % ,血浆 ANP 和 BNP 水平上 升 ,局部 RAS激活 ,3 个月后出现失代偿充血性心力 衰竭 (CHF) 。LVEDP 和 PCWP 明显上升 ,左心收缩 功能降低 ,离体实验证明其 LV 心肌细胞肥大 ,收缩 力减弱。LV 心肌纤维密度下降 ,β受体阻滞剂能改 善在体LV 及离体心肌细胞的收缩功能 ,心肌纤维 密度恢复正常。 2. 3 　主动脉瓣关闭不全 主动脉瓣关闭不全的血流动力学改变是在舒张 期时血液自主动脉返流入LV ,因此LV 在舒张期时 , 要接受来自LA 及主动脉返流的血液 ,导致 LV 充盈 过度 ,LV 逐渐扩大肥厚 ,代偿期 LV 排出量高于正 ·085· 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2002 ,37(7) :579 - 585 常 ,失代偿时 ,心排出量 (CO) 降低 ,左房压和肺动脉 压升高 ,可导致左右心力衰竭。 常用家兔形成主动脉关闭不全。在麻醉的条件 下 ,将塑料管从颈动脉插至主动脉瓣尖端 ,多次拉动 导管 ,以损伤主动脉瓣 ,当血压下降至 40 mmHg ,表 示主动脉已经破坏 ,出现主动脉血返流。用超声心 动图测定心功能和心脏形态 ,发现心衰家兔的 LV 直径和室壁厚度为假手术家兔的 125 %～145 % ,LV 血容量增加 215 倍 ,主动脉返流率为 0157 ,CO 正常。 心衰家兔注射米力农后 ,主动脉返流明显减少 ,返流 和前向血流的比值下降 16 % ,LV 舒张末期的直径 减少 7 % ,左室向心缩短率增加 ,CO 保持不变。 单用破坏主动脉瓣引起血容量超负荷的方法形 成心衰 ,但需要较长的时间 (1～2 年) 。为了加快心 衰的形成 ,常进行两次手术。第一次用上述方法破 坏主动脉瓣 ,手术 14 d 后 ,压缩横膈膜下的腹主动 脉 ,引起压力负荷增加。几个月后即可形成与人相 似的 CHF ,出现心肌肥厚 ,心室扩大。β受体密度下 降 ,对儿茶酚胺的反应性减弱。心肌细胞的 Na+ Π Ca2 + 交换泵基因表达上调 ,肌浆网 (SR) Ca2 + ATPase 无明显改变。由于 Na + ΠCa2 + 交换增加 ,收缩蛋白对 Ca2 + 的利用降低 ,心肌收缩力减弱。此模型与人的 心衰相似 ,可用于研究心肌肥厚过度到失代偿心衰 过程的兴奋2收缩偶联的改变 ,也可用于评价药物的 作用 ,但手术对心脏损伤较大 ,形成心衰的时间较 长 ,死亡率较高 ,使其应用受到限制。 2. 4 　下腔静脉狭窄 将犬的胸下腔静脉狭窄约 50 %后 ,静脉血回心 受阻 ,形成低心排出量型心衰。手术 8～9 d 后出现 血流动力学改变 ,CO 明显降低 ,平均动脉压 (MBP) 稍下降 ,全身血管阻力 ( SVR) 增加 ,中心静脉压和 LVEDP 明显升高 ,右心房血容量减少 ,压力下降 , PCWP 改变不明显 ,肾血流和 GFR 降低。RAS 激活 , PRA 和血浆醛固酮增加 ,内皮素含量也比正常犬高 , 但血浆 ANP 比正常动物低。本模型的特点是心排 出量低 ,水钠潴留 ,肝肺充血、水肿 ,严重时出现腹 水。适用于研究心衰时神经内分泌系统的改变 ,也 用于评价药物的疗效。我们的实验证明 ,米力农和 重组人脑钠肽 ( rhBNP) 在 iv 给药时 ,能明显改善此 心衰犬的血流动力学。 3 　心脏快速起搏所致 CHF[ 3～7 ,20～31] 常用犬 ,也用猪和羊。在无菌条件下将起搏器 放置在两肩胛骨之间的皮下 ,起搏电极从右颈静脉 插至右心室尖部 ,国外常同时安置测定血流动力学 的各种导管和超声心动图的探头 ,所有导管经皮下 引到颈背部。在清醒状态下测定血流动力学各项指 标 ,用超声心动图测定心脏形态 ,手术前和心衰后取 心室肌进行检查 ,或处死动物后进行组织学和形态 学检查。 也可用心外膜起搏 ,即将电极缝在右心室或左 心室尖部心外膜下进行起搏 ,一般在手术后 3～7 d 开始起搏 ,形成心衰的心率一般为 220～280·min - 1 , 最常用的为 250·min - 1 。起搏后很快出现神经内分 泌激活和血流动力学改变 ,3～4 周形成失代偿性心 衰 ,2 个月后的血流动力学改变与 4 周时相似 ,但心 肌肥厚加重 ,停止起搏后 ,多种心衰指标逐渐恢复到 正常水平。 形成心衰的临床症状为心率加快 (停止起搏 30 min 后安静情况下测定) 、水肿、肺罗音、紫绀 (牙 龈) 、腹水、活动减少等。 3. 1 　血流动力学变化 起搏引起的心衰呈现出左右心室功能不全和扩 大 ,但心肌肥厚不明显。血流动力学改变呈时间依 赖性 ,起搏 1 d 后血流动力学即开始改变 ,以后逐渐 加剧 ,3 周后出现失代偿性心衰 ,5～8 周呈严重心衰 症状 :心脏扩大 ,LV 收缩和舒张末期的血容量均增 加 ,心排出量和心脏指数 ( CI) 减少 (一般减少 50 %) ,MAP ,LVSP ,LVd pΠd tmax ,LV(d pΠd t)ΠP 降低 ,肺 动脉压 (PAP) ,PCWP 和 LVEDP 则明显升高 ,可升高 4～10 倍 ,也有以 LVEDP 升高到 20 mmHg 以上作为 心衰指标。右心室的血流动力学也有明显改变 ,出 现左右心室衰竭 ,上述血流动力学改变与人的充血 性心力衰竭相似。根据超声心动图检查及尸检发现 左右心室扩张 ,心室的长径和短径均延长 ,但室壁厚 度无明显改变 ,心脏重量轻度增加是由于心脏扩大 所致。 3. 2 　神经内分泌系统的改变 与人的 CHF 相似 ,犬在起搏引起心动过速后很 快出现神经内分泌系统激活 ,此改变呈时间依赖性。 较早出现交感神经功能亢进 ,副交感神经抑制 ,血中 NE和肾上腺素水平升高 ,10～20 d 达到峰值 ,以后 缓慢升高和维持在此高水平上。局部 RAS 的激活 发生较早 ,循环血液中的肾素、血管紧张素 II 的升 高出现较晚 ,血浆醛固酮和抗利尿素增加 ,排尿减 少 ,有明显的水钠潴留、水肿和腹水等症状。血浆中 血管加压素和内皮素的浓度也增加 ,开始时是作为 代偿机制 ,以后则对失代偿心功能不全有不利影响。 在引起血管收缩的神经内分泌激活的同时 ,舒张血 ·185·药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2002 ,37(7) :579 - 585 fengyidong 文本高亮工具 管的激素也代偿性被激活 ,如血浆中 ANP 和 BNP 增 加 ,硝酸和亚硝酸水平、NO ( EDRF) 及 PGI2 等也升 高 ,这在心衰早期起到维持内环境平衡作用。当发 展成心衰后 ,血管内皮功能失常 ,对内源性收缩和舒 张血管的物质的反应减弱。 3. 3 　心肌细胞和亚细胞水平的变化 LV 心肌细胞的收缩和舒张功能均减弱 ,肌浆网 (SR)和细胞膜的钙转运发生改变 ,钙泵的表达和活 性降低 ,SR Ca2 + ATPase 表达下调 ,调节钙释放的受 体 (利诺丁 ryanoline 受体) 的密度降低 ,二氢吡啶通 道受体无改变。细胞膜的 Na + ΠCa2 + 交换蛋白的表 达增加 ,功能加强 ,导致细胞内的 Ca2 + 流失增加 ,储 存在 SR 内的 Ca2 + 释放减少 ,出现心肌细胞收缩和 舒张功能低下。细胞对 Ca2 + 的敏感性加强可部分 减轻上述心肌细胞的功能障碍。 在心衰时出现心肌细胞凋亡数增加 ,胶原含量 减少 ,细胞和细胞外基质的改变导致心脏扩大。此 外心衰后心肌β受体密度和腺苷环化酶 mRNA 表达 降低 ,心房和心室的 Ca2 + 依赖性 NOS 活性和蛋白表 达增加。严重心衰时可出现心律失常和猝死 ,这与 细胞结构改变和动作电位的延长有关。 3. 4 　药物作用[ 27～31] 此模型与人的 CHF 相似 ,是用于评价药物对心 衰血流动力学和神经体液影响的重要病理模型。 ACE抑制剂对此种模型的心功能有良好的改善作 用。iv 依那普利或培朵普利 0103～110 mg·kg - 1后 , CO 和每搏排出量 (SV) 增加 ,心率 ( HR) 、LVEDP 及 SVR 明显降低 ,等容收缩改善 ,血浆血管紧张素 I 增 加 2～8 倍 ,缓激肽增加 70 %～80 % ,血管紧张素 II 降低 ,NE 水平无明显改变 ,血流动力学的改善与血 管紧张素 II 下降和缓激肽增加有关。卡托普利也 有相似的作用 ,iv 10～100 mg·kg - 1 后 ,CO 和 SV 增 加 ,肾血流量增加 ,MAP ,SVR 及肾血管阻力下降。ig 卡托普利 614 mg·kg - 1·d - 1 ,共 3 d ,与未治疗的心衰 犬相比 ,给药组的循环充盈压降低 ,心功能曲线和心 脏顺应性改善 ,心脏前负荷也降低。福辛普利也有 相似的作用。 钙拮抗剂氨氯地平能改善心衰犬的心功能 ,增 加心排出量 ,降低 SVR ,LVd pΠd tmax增加 ,ACE 抑制剂 与钙拮抗剂合用 ,改善心功能的作用加强[28 ] 。 强心药亦能改善此种心衰犬的血流动力学 ,我 们用右心室心外膜缝合电极的方法进行起搏 (250· min - 1 ) ,形成心衰后 ,iv 米力农 011 mg·kg - 1 ,给药后 CO ,LVd pΠd tmax ,LVSP 和 HR 增加 ,MAP ,PAP ,LVEDP 和 SVR 下降 ,心功能明显改善。这与我们过去用戊 巴比 妥 钠 引 起 急 性 心 衰 犬 的 结 果[2 ] 一 致。 Toborinone 为钙敏感性磷酸二酯酶抑制剂 ,在 iv 累 加剂量的 toborinone 后 ,心功能的改善呈剂量依赖 性 ,心肌收缩力增加时 ,能量代谢无改变。 用快速心脏起搏所致的心衰模型与人的 CHF 和扩张性心肌病相似 ,出现左右心功能不全 ,心脏扩 大而无心肌肥厚 ,人的 CHF 则有心肌肥厚 ;神经内 分泌和血流动力学改变与人的 CHF 相似 ,是近年来 国际上较常用于研究心衰病理生理改变和药物干预 的病理模型。本法引起心衰所需时间较短 ,在 3～5 周即能形成稳定的心衰 ,便于药物研究 ,特别适用于 单次给药对心功能的影响。用心室内插管安置电极 的方法形成心衰的手术对心脏损伤小 ,手术简单。 若在心外膜下缝合电极 ,则需开胸 ,手术有一定难 度 ,对心脏损伤也较大。本法所用起搏装置价格昂 贵 ,对动物饲养的环境及条件要求较高 ,若在清醒状 态下进行血流动力学研究 ,难度更大。因此该模型 的应用在国内受到一定的限制。 4 　结扎冠状动脉或冠脉内注入微栓子[ 3 ,4 ,32 ,33] 4. 1 　大鼠心肌梗死心衰模型 结扎大鼠冠状动脉前降支引起心肌梗死 ,几个 月后发展成为心衰、心肌肥厚和心室扩大 ,心脏结构 和血流动力学发生明显改变 ,其变化与梗死范围大 小有关。不同品系的大鼠心肌梗死范围和变异性有 很大差别 ,实验常选用 Spraque2Dawley ( SD) 大鼠。 在结扎 SD 大鼠前降支根部后 ,梗死范围的个体差 异较大 ,梗死范围小的只能形成心肌肥厚 ,不能形成 心衰 ;梗死范围足够大才能形成心衰 ,但此时死亡率 高。Lui 等比较了 SD 大鼠和 Lewis 遗传性大鼠结扎 冠脉前降支的结果表明 ,Lewis 大鼠的梗死范围大 (4010 ±117) % ,变异小 ,死亡率低 (16 %) ;SD 大鼠在 结扎冠脉后心肌梗死范围为 (2810 ±213) % ,动物间 梗死范围差异大 ,死亡率 (36 %)较高 ,其他一些学者 报道 SD 大鼠的死亡率为 40 %～50 %。 由心肌梗死心肌肥厚发展到心衰时出现明显的 血流动力学改变 ,心排出量和左室射血分数 ( EF) 明 显降低 ( - 30 %左右) ,LVd pΠd tmax降低 ,LVEDP 和静 脉压升高。左心功能不全和神经内分泌激活与人的 心衰相似。梗死心肌周围的凋亡细胞增加 ,心肌细 胞和亚细胞的改变有 SR Ca2 + ATPase mRNA 及蛋白 下降 ,SR Ca2 + ATPase 活性降低 ,L 型钙通道受体密 度降低。 形成心肌梗死与引起心肌肥厚比较容易 ,但形 ·285· 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2002 ,37(7) :579 - 585 fengyidong 文本高亮工具 fengyidong 文本高亮工具 fengyidong 文本高亮工具 成心衰需较长时间 (几个月) ,且死亡率高 ,一般用于 研究心肌梗死与心肌肥厚过度到心衰时的细胞和亚 细胞改变。在药物研究中主要是用作观察长期服药 对心衰的预防作用 ,常以死亡率为指标 ,因此所用动 物多 ,人力耗费大。 文献报道[31 ] ,在结扎大鼠冠脉 14 d 后 ,开始 ig ACEI和 AT1 受体拮抗剂或钙拮抗剂 mibefraofil ,除 预防和逆转心肌肥厚外 ,心功能也相应得到改善 ,发 展为心衰而引起的死亡率降低。 4. 2 　犬冠脉内注入微栓子 结扎犬冠脉易引起室颤和死亡 ,故一般少用结 扎冠脉的方法 ,而用多次冠脉内注入微球的方法 ,一 般在 3～6 周形成慢性心衰。从形态学和生化检查 中发现 ,梗塞区内心肌细胞坏死 ,周边区的细胞出现 凋亡 ,正常区细胞的 SR Ca2 + ATPase 活性和表达下 降 ,致使 SR 摄取钙离子的能力降低 ,导致心肌细胞 内钙超负荷。心肌细胞的丢失和钙转运失常造成左 心功能不全、CO 和射血分数降低、LVd pΠd tmax降低 , LVEDP ,PAP , PCWP , HR 和 SVR 增加。左室收缩和 舒张末期容量增加 ,心肌肥厚和扩张 ,血浆 NE 升 高 ,3 个月形成慢性心衰时 ,NE 水平仍高于正常 ,但 PRA 及 ANP 比心衰早期低或恢复到正常水平。长 期服用β受体阻断剂和 ACEI能预防左心功能不全、 肥厚和扩张的发展 ,洋地黄制剂只能改善左心功能 , 不能防止心室扩大。 4. 3 　猪冠状动脉结扎 在结扎猪冠状动脉左旋支后 ,部分动物出现室 颤和死亡 ,存活动物在术后 3～4 周左室逐渐扩大 , 出现心功能不全 , CO , LVEF 及 LVd pΠd tmax 下降 , LVEDP 和 SVR 升高 ,LVEDP 升高约 1 倍。在结扎冠 脉的基础下 ,用起搏的方法加快心率可形成稳定的 CHF。 心衰猪在 iv 累加剂量的钙拮抗剂尼索地平后 , 能剂量依赖性地降低 LVEDP 和 SVR ,增加 CO ,钙敏 感性正性肌力药 dimokendan 增加 LVd pΠd tmax的作用 比尼索地平强。 5 　遗传性心衰模型[ 3 ,8～11] 5. 1 　自发性高血压心衰大鼠( SHHF大鼠) 18 月龄前出现心衰的 SHR ,经交配传代后形成 SHHF。当 SHR 与 Keletsky 肥胖型大鼠交配繁殖 10 余代后 , 体内产生肥胖基因 ( facp 基因 , SHHFΠ Mccfacp) 。此种动物的心衰程度、血流动力学和心 肌形态的改变比 SHHF 明显。SHHF 的血压进行性 升高 ,12 个月后开始下降 ,18 个月后下降到正常水 平。但 SHR 的血压进行性升高。SHR 和 SHHF 大鼠 的心肌肥厚呈时间依赖性加重 ,SHHF 发生心衰比 SHR 早。SHHF 在 14～18 月龄出现心衰 ,SHR 则需 24 月龄以后。肥胖型 SHHF (SHHFΠMccfacp) 在出生 5～6 个月即形成失代偿型心衰。动物出现呼吸困 难、消瘦、水肿、肺水肿和腹水 ,左右心室功能不全 , LVSP ,LVd pΠd tmax , RVd pΠd tmax LVEDP 及 PAP 升高 , 左右心室扩大和心肌肥厚 ,肾小球细胞增生 ,肾小球 膜基质增加 ,出现蛋白尿。神经内分泌系统激活后 , 血浆肾素活性 (PRA) 、醛固酮和 ANP 进行性升高 ,此 现象比 SHR 明显。心衰晚期血浆内的硝酸和亚硝 酸盐水平也升高。心肌细胞的肾素基因表达、ANP mRNA和内皮 NOS mRNA 表达均增加 ,血管内皮和 心肌细胞的 NOS活性加强。肌球蛋白异酶 V1 向 V3 转化。RAS的激活是发生 SHHF 的独立因素。 SHHF 大鼠在 ig ACEI(卡托普利)或 AT1 受体阻 断剂 (氯沙坦)后 ,血压明显下降 ,心功能改善 ,心肌 肥厚程度减轻。Ang I升压反应的量效曲线右移 ,心 肌细胞的 ANP mRNA 下降 ,血浆 ANP 降低 ,心肌细 胞球蛋白 V1 向 V3 转化减少。卡托普利和氯沙坦对 SHHF大鼠心肌肥厚基因表达的影响相似。SHHF 大鼠长期 ig 硝苯地平后 ,血压下降 ,心肌肥厚逆转 , 血浆 ANP 降低 ,皮下和腹部脂肪减少 ,体重下降。 ACEI对脂肪和体重无影响。 5. 2 　Syrian 沙土鼠 Syrian沙土鼠为遗传性扩张性心肌病心衰模 型 ,从有心肌病的沙土鼠交配繁殖而成 ,在传代几十 代后出现严重心衰 ,一般出生 30～50 d 即有心肌细 胞坏死 ,此后日益加重。150～250 d 发生心肌细胞 肥大 ,细胞外基质等增加 ,250～350 d 呈失代偿性心 衰 ,1 年内死亡 ,有皮下水肿、腹水、心包积液、心肝 肾组织都有心衰病理改变。 在心衰发生前长期 ig 氨氯地平 ,可见左心收缩 和舒张功能改善 ,血管内皮生长因子 (VEGF mRNA) 表达增加 ,微小动脉密度加大 ,微循环改善。心室内 径减小 ,重量无改变。早期 ig 维拉帕米或哌唑嗪能 减轻心脏微血管收缩 ,延长寿命。长期 igβ阻滞剂 也能提高存活率。 5. 3 　转基因心衰小鼠 通过嵌入或敲除某些基因可建立转基因小鼠 , 该鼠再通过交配繁殖可获得遗传性转基因心衰小 鼠。用微型生理学技术评估此种心衰模型的特点 , 了解与心衰有关的基因 ,可为基因治疗提供资料。 6 　药物或毒物引起的心衰 ·385·药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2002 ,37(7) :579 - 585 用抑制心肌收缩力的药物 ,如戊巴比妥钠、普萘 洛尔、维拉帕米等形成急性心衰。正性肌力药物能 加强心肌收缩力 ,使血流动力学恢复到接近正常水 平。此种方法简便但应注意药物剂量和注射速度 , 剂量低 ,心功能逐渐恢复 ,影响对药物的评价 ,剂量 大 ,动物可因心肌抑制而死亡。 抗肿瘤药阿霉素 (doxorubin) 引起家兔或大鼠心 肌细胞病变而导致心衰 ,此法死亡率较高。与人的 心衰相差较大 ,目前已较少应用。 7 　小结和展望 以上对心衰动物模型的建立和评价作了简要综 述。应用较多和进展较快的是心脏快速起搏、遗传 性和转基因动物模型 ,由长期血压升高和心肌梗死 引起的心衰也受到重视。用心肌抑制药引起的心衰 模型研究强心药的作用在国内广泛应用。在进行心 衰研究时 ,可根据实验要求选择适当模型。 引起心衰的原因很多 ,在心衰不同阶段神经内 分泌、心肾功能和组织学改变不同 ,防治措施各异。 在人体上难以系统和深入研究这些变化 ,利用动物 模型就可解决这些问题。 心血管疾病发展到晚期常出现心衰 ,心衰患者 往往兼有多种疾病 ,如高血压、心绞痛、糖尿病和高 脂血症等 ,并常受吸烟、饮食、社会环境和精神因素 影响。临床不易观察到单一因素 (包括基因)的影响 和动态变化 ,而动物模型则可深入系统地从事这方 面研究 ,从而寻找有效的防治药物。但目前所有的 动物模型尚不能满足上述需要 ,需深入开展这方面 的研究 ,以促进防治心衰药物的进一步开发。 REFERENCES : [1 ] Liu LS , Gong NS , Zeng GY, et al . 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