目前用于缺血性心脏病研究的动物以大鼠、犬、猪等最为常用,在研究缺血再灌注性心律失常时还经常用小鼠、豚鼠等,偶有用进化比较高级的狒狒、猩猩、猴子进行实验研究。
对冠状动脉阻断或缩窄形成心肌缺血和心肌梗死模型进行心电图或多点心外膜电图标测,以心电图ST段、J点、T波异常变化反映心肌缺血范围及程度的变化。
①大体标本镜下观察测定心肌梗死范围:大体标本活化染色法,以定量组织学(硝基四氨唑蓝或TTC染色或双重染色)用病理图像分析软件加以分析,可以定量心肌缺血与梗死范围,直接显示梗死区面积改变。②组织切片法,该方法相对费时费力,但能弥补大体染色法精确度不高的特点,光镜下可观测心肌病变程度和范围。③电子显微镜可观察包括细胞膜、线粒体、内质网、细胞核及染色质等心肌细胞超微结构的改变。④利用四环素能与心肌坏死细胞中的钙螯合的特点,在切片上进行荧光照相,以测定梗死范围。⑤放射自显影法观察缺血区:冠脉注入染料(N-BT)或荧光素,然后进行心肌切片观察,计算无染料(或荧光)的面积(即缺血面积)。⑥核示踪法将对心肌坏死有亲和力的物质进行核素标记来观察心肌缺血和梗死情况,常用的有 99m Tc-四环素和 99m Tc-PYP。
测定血中磷酸肌酸激酶、乳酸脱氢酶等与心肌损伤相关的酶类变化,动态观察心肌损伤情况,定量分析心肌损伤程度。
心电图、心率、动脉血压、冠脉流量、心输出量、心肌收缩力、左室做功、冠脉阻力、左室内压、左室内压最大上升速率、中心静脉压、左室射血的张力指数、左室做功指数、心脏指数、心搏指数、总外周阻力等,并可同时测定心肌耗氧量、氧利用率、耗氧指数等。无创性心功能检查:如超声心动图、阻抗图、照相等。
在光学显微镜下可观测如伪足变化、胞浆空泡形成、胞浆颗粒增加、异形(长形、纺锤形)心肌细胞的出现率等;在扫描或透射电镜下观察超微结构的变化。
包括搏动的频率、节律及强度等。
如磷酸肌酸激酶(CK)、转氨酶等的变化。
增加心肌的供氧和提高心肌的耐缺氧能力,改善心肌能量代谢是药物治疗缺血性心脏病的重要作用之一。
心肌耗氧量测定;心肌组织氧分压测定(可多部位及多层次测定);离体心脏、心肌片或心肌细胞耗氧量测定。
张力时间指数;心肌耗氧指数;正性肌力作用。耐缺氧实验:离体心脏或心肺灌流耐缺氧实验、心肌细胞培养耐缺氧实验等。
小鼠常压、低压耐缺氧等辅助实验和指标。
冠脉循环实验主要考察指标为:冠脉血流量、反流量、反流压、冠状静脉窦血流量、心肌营养血流量、心肌区域血流量、冠脉侧支循环情况等。
心肌缺血发生后常伴有血液流变学改变。因此,测定血液黏度、血浆纤维蛋白原含量、血细胞比容、红细胞沉降率、血小板黏附和聚集性等血液流变学指标,对评价药物的作用具有重要意义。血小板聚集性增强是造成血液循环障碍,导致心肌缺血发生的重要原因之一。药物对动物血小板聚集性的影响可作为药效学研究的辅助指标。实验动物一般用大鼠或兔,以二磷酸腺苷(ADP)、花生四烯酸(AA)、胶原、凝血酶等作为诱导剂,应用比浊法或其他方法测定。
冠状动脉血栓形成是直接导致心肌缺血的因素之一。对血栓形成的影响和溶栓作用应作为评价治疗心肌缺血药物药效的辅助指标。常用兔或大鼠以Chandler血栓形成法,测定血栓的湿重、干重及长度;应用大鼠以动-静脉旁路法测定血栓湿重;电刺激大鼠颈总动脉形成动脉血栓,用以观察药物对体内血栓形成时间(OT值)的影响;电刺激犬或猪的冠状动脉形成冠状动脉血栓。
可以对心肌缺血模型进行蛋白质组学研究,探索包括凋亡相关蛋白、脂质代谢调节蛋白、促进心肌稳定性蛋白等与心肌缺血的关系。
FFA、 ATP、 PGI 2 、 TXA 2 、 cAMP/cGMP、 SOD、 MDA、乳酸、钠、钾、钙、镁离子、内皮细胞及有关因子等。
证候表征是中医诊断和治疗的核心,也是中药干预的对象。病证结合动物模型的建立和评价是目前中医药临床前研究过程中的热点和难点问题。望诊是实验动物表征采集的重要方式。将患者的证候诊断指标与动物表征指标的病理意义进行比较后,对患者与动物模型进行证候属性同质性判定是目前被广泛接受的证候表征判断方式。采用Photoshop软件对数码相机拍摄的舌质图片进行分析,舌色质以舌图像转化为casmatch标准比色卡的R、G、B值进行定量分析;动物的活动度、乏力懒动等症状,以摇尾等实验进行分析(采用像机记录安静状态下每只动物的活动影像);结合一般状况如毛发、精神状况及挣扎力度等运用中医基础理论进行辨证,确定模型动物的基本证候。临床研究显示,慢性心衰患者证型及舌象分布特点与心功能分级及气虚血瘀证存在相关性。模型动物舌色、足底、耳廓的图像色度改变与血液流变学指标改变呈现显著相关。大鼠、小鼠证候指标客观化多采用舌色、足底、耳廓的图像色度改变、毛发、精神状况、活动度等建立证候评分量化表,折算证候积分。
缺血性心脏病发病机制复杂,防治的途径、方法及药物类型亦较复杂,因而需要进行的中药药效学实验较多。抗心肌缺血中药药效研究方法一般应以整体动物实验为基础,根据受试中药的功能主治、作用特点,结合临床证候与疾病的特征,选择多种不同的动物模型,包括疾病模型、病证结合模型,制定能反映受试品的主要临床运用特色和作用特点的研究方案,多方面、多层次阐明研究药物的作用及其机制。例如:
1.以扩张冠状血管作用的药物,则主要进行药物诱发心肌缺血缺氧模型,阻断或缩窄形成心肌缺血和心肌梗死模型,测定梗死范围及形态学指标。
2.以扩张外周血管,影响血流动力学,以及减少心肌耗氧量的药物,则主要进行心脏功能,血流动力学,心肌耗氧量实验,扩张外周血管及微循环实验。还可进行一些反映受试品特点的机制研究。
3.以溶解冠状动脉内血栓为主的药物,则主要进行溶栓试验,抑制血小板聚集,减低血液黏度,改善血液流变性,改善微循环等试验。
4.中医药药效学研究要分清是用急性期抢救还是用于恢复期治疗;是用于实证还是虚证;要根据本品特点,选择不同的方法,选择不同的急性、慢性模型方法及相关指标。
5.以用于恢复期,防止复发药物,则应进行慢性心肌缺血动物模型,根据中药功效进行中医补肾、祛痰,活血通络等试验,进行降脂,干预炎性反应,抗动脉粥样硬化,调节内皮细胞功能,促进心肌血管新生等试验。
6.急性缺血实验多为急性实验,允许预防性给药,但不宜所有实验均预防性给药。口服制剂为加快吸收,可十二指肠给药。慢性模型可多次给药观察时效关系。
阳性对照药常用β受体拮抗剂普萘洛尔、钙拮抗剂硫氮 酮等。中药阳性对照药,如活血化瘀药可选复方丹参制剂,精制冠心片。