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第四节
常见动物模型

心力衰竭病因较多,动物模型的复制应以这些不同的病因病机为制作原理,制作多种不同的心衰动物模型。研究中药对心力衰竭的影响时还应根据中医病因病机尽量选择病症结合动物模型进行研究。

动物模型实验方法分:整体动物心脏实验方法,离体心脏灌流方法,细胞培养方法。整体动物分急性心力衰竭、慢性心力衰竭。下面介绍主要常用的动物模型。

一、压力超负荷型心衰模型

1.原理

主动脉狭窄造成左室血液流出道受阻,左室后负荷加重,心脏首先动用代偿机制如心肌肥厚等,而左室肥厚不一定发生心衰,但这种代偿机制失去代偿能力时即可产生心衰。主动脉缩窄部位一般在肾动脉分支梢上处的腹主动脉,还可在升主动脉或直接损伤主动脉瓣。也可在结扎左冠状动脉前降支的基础上致心肌梗死产生拟似心梗后心衰模型。

2.方法

选取80~100g Wistar大鼠。用1%戊巴比妥钠3.5ml/kg腹腔注射麻醉,将麻醉的大鼠固定在鼠台上,剑突下腹正中开2~3cm,分层打开腹腔,将脏器挤压在大鼠的右侧以便找寻腹主动脉,在肾动脉分支以上钝性游离腹主动脉,4号手术线穿过腹主动脉并系一活扣,将7号注射器针头平行置于腹主动脉上,用4号手术丝线将腹主动脉和注射针头一同结扎,松紧适度,然后缓慢将注射针头撤出,逐层缝合肌肉及皮肤。术后注射青霉素(10万U/支)连续3天。4周后测定血液动力学指标:左室内压(LVSP)、左室舒张末期压(LVEDP)、左室最大上升速率(﹢d p /d t max )、左室最大下降速率(-d p /d t min )、心率(HR),结果HR加快,LVEDP升高, ±d p /d t max 降低,证实心衰模型造模成功 [12] ,见图2-3-3。

3.注意

主动脉狭窄法模型易发生心衰,操作方便、重复性较好、造价低。所致病症与临床左、右心衰症状拟似。但狭窄程度不易掌握,要经过摸索。狭窄过松,不易形成心衰,过紧则死亡率高。

图2-3-3 16导生理记录仪测试大鼠主动脉狭窄法心力

注意:模型组左心室内压、外周压、心室内压变化率降低、左室内压最大上升/最大下降速率下降,心率减慢。

二、容量超负荷型心衰模型

1.原理

正常时动脉系统压力高,静脉系统压力低。动、静脉短路使动脉系统的血液向压力低的静脉系统分流,分流值的大小主要取决于吻合口的大小和主动脉与下腔静脉的压力阶差。动、静脉血液分流,导致静脉回心血量增加,心脏前负荷加重,长期发展可致心衰。此种模型拟似临床高心输出量心衰。

2.方法

选用健康犬,戊巴比妥钠静脉麻醉(25ml/kg),仰位固定。在无菌条件下,沿中线行开腹术,打开腹腔后掀开肠腔至腹后壁,在肾动脉分支水平下即在肾动脉与骼动脉之间分离并游离腹主动脉和下腔动脉各约4cm,用血管夹夹住动脉和静脉两端以阻断血流,每条血管切开10~15mm的椭圆形口,然后用5/0丝线在切开的血管边缘进行边对边吻合。血流阻断最长在20~30分钟之间。动静脉吻合后松开血管夹,检查无出血后关闭腹腔。术后每天注射青霉素60万u和链霉素0.5g约一周。待动物出现肢体水肿、腹水、活动后呼吸困难和发绀等心衰的体征和症状后即可进行急性实验,测量血流动力学指标和组织学及病理学检查。

3.注意

动、静脉短路法建立慢性心衰模型可靠,与临床高心输出量心衰类似。但建立此种模型需要较好的条件和设备,操作较复杂,成功率决定于技术水平。

三、药物损伤心功能模型

1.原理

有些药物具有内在负性变力作用,可严重抑制心肌收缩性能。如β受体拮抗剂普萘洛尔、钙通道阻滞剂维拉帕米、Ⅰ型抗心律失常药普鲁卡因胺、中枢抑制药戊巴比妥等都可严重抑制心肌功能而致心衰。使心肌收缩力降低40%以上,左室 dp/dt max 降低,心输出量降低30%~50%,而中心静脉压升高。

2.方法

此方法选用健康杂种犬(9~18kg),戊巴比妥钠(30mg/kg)静脉麻醉,仰位固定,人工呼吸,用针形电极插入肢体皮下测心电图。沿胸骨正中切开皮肤,分离肌层,在胸骨左缘第4肋间切断肋软骨,暴露心脏,剪开心包膜,在右心室壁上缝合Walton-Brodie应力计或在心室肌外膜下植入超声晶体记录心肌收缩力,并用多巴胺(20μg/kg静脉注射),调整室壁应力计使舒张张力能产生最大效应为宜。关闭胸腔,重新建立胸内负压;然后插管分别测定左室+dp/dt max 收缩压、舒张压、中心静脉压等指标。①普萘洛尔诱发心衰:先静注普萘洛尔4mg/kg,随后用普萘洛尔静脉滴注0.125~0.25mg/(kg·min),共80分钟,动物出现心肌收缩力降低、心输出量降低、左室dp/dt max 降低、心率减慢、收缩压和舒张压降低、中心静脉压升高、血管总外周阻力升高。用普萘洛尔20分钟后开始试验。正性肌力药,如加用氨吡酮1mg/kg静注后能改善心脏功能,但对收缩压、舒张压及心率无明显影响。②维拉帕米诱发心衰:维拉帕米100μg/(kg·min)维持到心输出量明显下降后持续给药5~30分钟,然后调整剂量为25mg/(kg·min)直到心衰稳定并维持20分钟。③戊巴比妥钠诱发心衰:戊巴比妥钠5mg或10mg/kg静注,每间隔10分钟注射一次,直到心衰形成(实例一)。

3.注意

药物诱发心衰模型方法简便,重复性好,此种模型可作为药理学工具用于评价对心脏具有毒性的药物,也可用来评价某些强心药的作用。但因系急性试验模型,不一定能反映药物对慢性充血性心衰的作用与疗效。而且由于药物抑制心肌的作用有发展与消失的不同阶段,故评价药物的作用应选择适当的阶段,而且实验中要避免快速增补抑制药物。

另外采用小剂量多次腹腔给药或冠脉内注射阿霉素诱导慢性心衰,表现为双心室扩大,室壁变薄和射血分数减低,病理学、血流动力学以及激素的改变均接近于人慢性心衰时所发生的改变,此模型用来研究心肌病及心衰的发病机制以及评估新的治疗措施。

四、离体心衰模型

可采用青蛙、蟾蜍、牛蛙等两栖类动物离体心脏制作离体心脏心衰模型,主要包括斯氏(Straub)法、八木-Hartung法。采用猫、兔、豚鼠、犬离体乳头肌,考察药物对心肌收缩性能的影响,较完整心脏有其独特优点。离体豚鼠心房实验法通过应用α或β受体阻断药对抗中药增强心肌收缩力的效应,作为分析中药对α或β受体作用的方法之一。

可采用离体大鼠(豚鼠、兔)心脏制作离体心脏灌注模型(Langendorff)和工作心脏灌流模型,采用乏氧灌注、结扎冠状动脉、异丙肾上腺素等药物损伤心肌,使心脏心室功能最后处于心衰状态,此方法可用于器官水平药物影响心脏功能研究(实例二)。

可采用体外培养的大鼠乳鼠心肌细胞,通过MTT法检测细胞凋亡、激光共聚焦显微镜研究静态和激活态细胞溶质中的Ca 2+ 浓度、膜片钳技术观察心肌细胞膜离子通道电流考察药物抗心衰的作用机制。上述造模方法可参考第二篇-第一章-第四节-三、四、五、六模型的建立方法。

五、心力衰竭病证结合动物模型

1.原理

根据中医证型的特点,在切除甲状腺组织或灌服大剂量寒凉药的基础上,再给影响心肌收缩力的物理或药物的方法,建立心力衰竭不同证型的动物模型。

2.方法

(1)雄性SD大鼠切除双侧甲状腺组织以模拟肾阳虚,手术1周后持续注射阿霉素(0.02g/kg),每周3次,共两周。动物模型分别采用血清甲状腺素、心肌酶、心功能、病理学检验,建立符合临床心力衰竭心肾阳虚证大鼠模型 [13]

(2)采用结扎左冠状动脉法建立心力衰竭气虚血瘀型心力衰竭,并采用中医证候进行诊断,确立模型符合标准 [14]

(3)采用先灌服大剂量寒凉药7天,再结扎左冠状动脉前降支,逐渐缩窄升主动脉口径的方法,建立了充血性心力衰竭阳虚水停证兔动物模型 [15]

3.注意

目前心力衰竭的中医证型主要包括心肾阳虚、气虚血瘀、阳虚水停等,相关模型的复制都进行了多种病理性 “证”模型与 “病”模型结合的尝试,但尚未完全按照中医望闻问切获得中医证型客观指标,故上述模型可探索性的用于中药药效研究,对阐明中药药效有一定意义。 rr6R7NRZajhjbQlmfDmScEXsi9xbksiqha0+w8mSRIDLg3wAdkhtww7ExJ0PDlr8

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