动脉粥样硬化动物模型的建立

动脉粥样硬化动物模型的建立摘要：动脉粥样硬化(atherosclorosis,As)是一种动脉疾病，是心脑血管疾病的主要病理基础。由于确切发病原因不明，建立As动物模型成为对其病因研究及探讨治疗措施的主要方法之一。关键词：动脉粥样硬化动物模型一、疾病简介1.临床表现及危害动脉粥样硬化(atherosclorosis,As)是一种动脉疾病，是心脑血管疾病的主要病理基础。近年来有人提出As是一种慢性炎症过程。As的特征是发病缓慢，其临床症状在主要病变出现之前表现轻微。它主要造成三种临床表现：脑中风、冠心病和周围性血管性疾病。2.病理过程①低密度脂蛋白(LDL)在易损区域动脉内皮下间质内沉积。②单核细胞粘附于内皮细胞表面。③单核细胞进入内膜层增生，并吞噬氧化型LDL而转化成泡沫细胞。④泡沫细胞死亡并释放出脂质，形成坏死中心。⑤平滑肌细胞迁移、增生和聚集，并分泌纤维样物质，使形成的斑块增大。3.研究进展As发病机理的研究已经经历了一个半世纪,主要是围绕三种学说:脂质浸润学说、血栓形成学说和损伤反应学说。Virchow曾提出As是一种炎症的观点,1998年12月法国卫生研究院及Merieux基金会在法国的Annecy组织了一次感染与As研讨会。初步得出“As过程是炎症反应过程”这一基本观点。然而从现有的流行病学、病理学和动物模型的研究资料来看,感染与As之间是否存在着必然的因果关系,还不能作出最后判断。As病变中发现的病原体是直接引起病理变化还是通过免疫反应起作用尚未明确，可能与其他危险因子共同起作用。而以As是一种炎症的观点出发,就必须从解决炎症发生发展的基本环节出发,去打断这一网络形成的主要环节,才能真正达到防治的目的,当然要做到这点还需要进行大量深入的研究。4.预防及治疗阻断动脉粥样硬化的形成过程改善饮食习惯控制高脂血症改善不良习惯是防治AS的重要措施控制高血压及糖尿病阻断AS的发生和发展AS的药物治疗扩血管药抗血小板药阿司匹林溶栓与抗凝药AS手术介入治疗基因治疗及干细胞移植二、可用于建立实验模型的动物目前可以作为模型的动物有：大白兔、鸡、鼠、猪和猴等。其中猪和猴的系统发育和饮食结构类似于人．能够产生自发性的动脉粥样硬化，是研究人类AS的理想模型。家兔和鼠是现在研究AS最常用的模型动物，两者比较各有优缺点：家兔不易自发性产生AS，但它对高脂饮食特别敏感，但是家兔的As病变只与人的病变表面上相似，其病变中的脂类和巨噬细胞含量远比人类大。鼠具有抗As性，但是作为实验动物，具有经济效益比较高，生存能力强，死亡率低的特点。为此，人们不断摸索建立造型简便且重复性好的AS模型。⑴兔是最早用以制造高脂血症和动脉粥样硬化症模型的动物，至今仍然多被采用。它对外源性胆固醇的吸收率高，可达75～95%，大白鼠仅为40%，对高血脂的清除能力低，静脉注入胆固醇后脂血症可持续3～4天，大鼠仅为12小时，狗介于两者之间。只要给兔含胆固醇较高的饲料，不必附加其它因素，经3～4月即可形成明显的动脉粥样硬化症，而且与人体发生的病变相似，取血检查也较方便。但是也有些缺点，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。⑵大白鼠应用大白鼠建立高血脂及动脉粥样硬化模型，有饲养方便、抵抗力强、食性与人相近的优点。所形成的病理改变与人早期者相似，不易形成似人体的后期病变，较易形成血栓。正常大鼠的血清胆固醇平均值为92.67±1.87mg%。单纯在饲料中增加胆固醇，不易引起血清胆固醇升高，更不易发生动脉粥样硬化症，必须在饲料中同时加入胆酸以增加胆固醇的吸收，始能出现高胆固醇血症，如再加抗甲状腺药物；可使血清胆固醇进一步升高。⑶小白鼠用小白鼠制造实验模型也有较容易饲养和节省药品的优点，但是取血不便，难作动态观察，所以较少采用。⑷鸡鸡为杂食动物，食物品种接近于人，仅在普通饲料中加入胆固醇，就可形成动脉粥样硬化斑快。病变发生较快，在斑块中有时伴有钙化和形成溃疡。⑸鸽与鸡相似，饲料简单，在饲料中加入胆固醇即易产生主动脉粥样硬化斑块，并可发生心肌梗死。由于鸽的品种不同，动脉粥样硬化斑块的性质可有很大差异，可能是个体之间脂肪酶的活性不同所致。⑹猴猴与人的情况很相近，无论其正常血脂、动脉粥样硬化病变的性质和部位、临床症状以及各种药品的疗效关系等，都与人体的非常相似。但是进一步研究发现，其不同的种属对动脉粥样硬化的敏感各种有所不同。一般认为猕猴更为理想，给予高脂饮食1～3个月后，血清胆固醇水平即可达300～600mg%，并同时发现动脉粥样硬化，且可产生心肌梗死。动脉粥样硬化病变的部位，不仅在主动脉，也呈现在冠状动脉、脑动脉、肾动脉及股动脉等。⑺猪猪可能是动脉粥样硬化研究较理想的动物模型，因为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。猪模型的其它优点包括解剖学和生理学与人类相似，动脉结构相似，有若干确认的品种可供利用，多胎多仔，杂食习性等，其体形大小亦足能供各种外科手术和临床评价之用。猪也特别适合于研究应激因素与动脉粥样硬化的关系。猪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。三、模型的建立1.高脂饮食建立大鼠As模型选取健康Wistar大鼠24只，雌雄各半，体重180～200g，随机分为实验组和对照组。实验组采用高脂饲料(含15．0％脂肪、1．25％胆固醇、0．5％胆酸、0．2％甲基硫氧嘧啶)，对照组采用普通饲料饲喂。10周实验组产生明显As特点，可诱发Wistar大鼠出现粥样斑块，但是无法形成成熟斑块。2.高脂饲料及维生素D3联合应用建立大鼠As模型健康Wistar大鼠雌雄各半，体重180～200g，随机分为2组实验组和对照组。实验组：每只大鼠按700000U／kg的总剂量腹腔注射VD3，分3d给完之后，每天给予高脂饲料20g，即3%胆固醇、0.5%胆酸钠、0.2%丙基硫氧嘧啶、5%白糖、10%猪油、81.3%基础饲料。连续喂养21d；对照组：每只大鼠以等体积的生理盐水腹腔注射，3d后，每日给予标准饲料20g，连续喂养21d可建立As模型。实验3周后，处死动物，分离各组大鼠主动脉弓，置于10％中性福尔马林中固定，作HE染色及yonKossa染色，观察形态学改变。实验组可见血管内皮连续性破坏，管壁局部向管腔明显突出，形成斑块，斑块内有坏死物质形成，弹力纤维断裂，动脉外膜变薄撕裂，呈较典型的动脉粥样斑块。3.脂饲料及维生素D负荷的同时予球囊损伤动脉建立大鼠As模型健康Wistar大鼠雌雄各半，体重180～200g，随机分为2组实验组和对照组。实验组：在高脂加维生素D饮食的基础上在第7天行大鼠主动脉内膜损伤术(]将球囊导管自颈外动脉进入胸主动脉，以生理盐水充盈球囊，向外拉至颈外动脉，再进入胸主动脉，重复3次)，90d后内皮损伤组管壁内皮细胞脱落，内膜增厚，斑块表面纤维帽薄，突出的斑块内含有坏死物质，平滑肌细胞减少，纤维组织增生伴片状或点状钙化，中膜明显萎缩，呈较典型的与人类AS相似的成熟动脉粥样硬化斑块。4.载脂蛋白E基因敲除小鼠As模型载脂蛋白E基因敲除小鼠，6周龄，雌雄各半。分为实验组和对照组。实验组给予高脂膳食结构的饲料饮食(脂肪2l％、胆固醇0．15％)，对照组予普通饲料饮食，饮水不限。分别在饲养l5周龄、l9周龄、24周龄、28周龄、36周龄时随机各取等量处死，处死前一天晚上禁食不禁水。进行形态学观察，18~20周斑块形成。载脂蛋白E基因敲除小鼠形成As斑块不仅局限于主动脉根部，在冠状动脉、主动脉弓及其分叉处、颈总动脉及其分叉处、胸主动脉、腹主动脉、双肾动脉分叉处均可形成斑块，与人类全身As好发处相近。5.半胱氨酸血症大鼠As模型普通级雄性Wistar大鼠，体重200g，分实验组和对照组。实验组鼠L2蛋氨酸灌胃给药，分别给予230mg观察其引起动物血脂紊乱，病理组织化学变化。对照组同等剂量生理盐水灌胃给药。喂饲8周时主动脉弓局部内膜下水肿．引起主动脉弓内膜下的动脉硬化病变。四、总结动脉粥样硬化的发病机理至今尚未明确，这导致对于As的预防及治疗等不能对症下药达到很好的效果，因此建立与人类相似的成熟的动脉硬化模型是亟待解决的问题。参考文献：李玉，冰实验动物北京：中国环境科学出版社，2006魏红，医学动物养殖与应用上海:第二军医大学出版社，2002杨平，简明实验动物学，上海：复旦大学出版社，2003