2022年《中國心血管健康與疾病報告》指出，隨著人口老齡化加速，我國心血管疾病（Cardiovascular Diseases，CVD）發(fā)病率和死亡率在不斷升高，全國CVD死亡率高于腫瘤及其他疾病死亡率。據(jù)推算我國CVD現(xiàn)患病人數(shù)約3.3億，其中心力衰竭患者高達(dá)890萬。慢性心力衰竭（Chronic Heart Failure，CHF）是指在各種致病因素作用下，由于心肌收縮和（或）舒張功能發(fā)生障礙，使心輸出量相對或絕對下降，不足以滿足組織、器官代謝需要的病理生理狀態(tài)，是各種心血管疾病的終末期表現(xiàn)，其發(fā)病、住院、病殘及死亡率高，造成嚴(yán)重的家庭和社會經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。由于絕大多數(shù)心血管病的病因機(jī)制還不明確，同時CHF臨床治療手段的研發(fā)均需要借助實(shí)驗(yàn)，因此我們通過建立動物模型來探索其發(fā)病機(jī)制，找尋新的、有效的治療策略顯得十分有必要。
中醫(yī)學(xué)中并沒有心力衰竭的病名，我們根據(jù)臨床表現(xiàn)將其視為以“心悸、氣喘、肢體水腫”為主癥的一種病證，多繼發(fā)于胸痹、心痛、喘證、痰飲等疾病，分屬“心痹”“心脹”“心咳”“喘證”“水腫”“心水”等范疇。張機(jī)在《金匱要略》中首次提出“心水者，其身重而少氣，不得臥，煩而躁，其人陰腫”，被后世認(rèn)為是最早記載的接近心力衰竭的描述。中醫(yī)認(rèn)為心力衰竭的病因與感受外邪，飲食不節(jié)，情志失調(diào)，勞逸失度，年老體虛，稟賦異常等有關(guān)，其本質(zhì)為氣血陰陽虛衰，臟腑功能失調(diào)，心失所養(yǎng)，導(dǎo)致氣、痰、瘀血、水飲阻遏心陽的本虛標(biāo)實(shí)證。
動物模型是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究中的重要載體，在研究CHF的發(fā)病機(jī)制和治療手段中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。目前CHF動物模型通常有手術(shù)、藥物誘導(dǎo)以及轉(zhuǎn)基因的方法，同時也有幾種方法結(jié)合使用。近年來，中醫(yī)的證型結(jié)合的心力衰竭動物模型也取得了一定的進(jìn)展。
西醫(yī)心力衰竭動物模型制作方法：
手術(shù)法
冠狀動脈結(jié)扎法：通過阻斷心肌的供血誘導(dǎo)模型動物發(fā)生心肌梗死，出現(xiàn)心功能下降。分別在左冠狀動脈前降支起始點(diǎn)下方約2 mm處以及左心耳下緣3～4mm處進(jìn)行結(jié)扎，發(fā)現(xiàn)結(jié)扎的位置不同，相應(yīng)引起的心功能損傷程度亦不同。常規(guī)行左冠狀動脈前降支結(jié)扎術(shù)，術(shù)中觀察結(jié)扎線以下心肌色澤變淺、蒼白， 同時心電監(jiān)護(hù)示肢體導(dǎo)聯(lián)R波振幅及ST段明顯抬高為結(jié)扎成功，并在術(shù)后28d用多導(dǎo)生理儀系統(tǒng)進(jìn)行檢測，詳細(xì)記錄左心室舒張末壓（Left Ventricular End-diastolic Pressure， LVEDP） >15 mmHg （1 mmHg=0.133 kPa），達(dá)到診斷標(biāo)準(zhǔn)即為模型構(gòu)建成功。綜上所述，結(jié)扎左冠狀動脈前降支制作心力衰竭模型的方法可以很好地模擬人類心肌缺血或心肌梗死后導(dǎo)致的心力衰竭的病理狀態(tài)，因而更多研究者認(rèn)為這種方法是理想的心力衰竭的動物造模方法。但此方法對操作者有一定的技術(shù)要求，手術(shù)難度較大，術(shù)后存活率難以保證。
腹主動脈縮窄法：通過使腹主動脈縮窄，導(dǎo)致主動脈壓升高，心臟負(fù)荷增加，最終形成慢性心力衰竭。待大鼠麻醉后，在肋骨下緣0.5 cm處腹左側(cè)備皮，于腹正中線旁0.5 cm處行2 cm左右切口，逐層分離皮下組織，進(jìn)入腹腔，分離腸管，直至顯露后腹膜和左側(cè)腎臟，找到腹主動脈和腎動脈，在腎動脈上方分離腹主動脈，使用銀夾縮窄大鼠腹主動脈。由上可知，腹主動脈縮窄法經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，操作相 對簡單，死亡率低，還可模擬慢性充血性心力衰竭的病理過程，常作為慢性心力衰竭實(shí)驗(yàn)研究常用的模型之一，但手術(shù)過程中縮窄程度難以控制，過松不易形成心力衰竭，過緊可能導(dǎo)致死亡率升高。
主動脈弓縮窄術(shù)：主動脈弓縮窄術(shù)（Transverse Aortic Constriction，TAC）主要是利用主動脈弓縮窄后，增加了左心室的后負(fù)荷，使得心室泵出血液時阻力增大，容易造成心肌代償性肥厚，心功能下降，由代償性轉(zhuǎn)為非代償性的器質(zhì)病變。根據(jù)縮窄部位的不同，可分為通過胸骨近端微創(chuàng)小切口進(jìn)行手術(shù)、在主動脈弓放置手術(shù)夾及縫合線阻止血液流過等情形，還有學(xué)者采用在升主動脈周圍固定。TAC術(shù)后4周大鼠心肌出現(xiàn)肥大的代償性改變，在術(shù)后8周出現(xiàn)失代償，至 12周后則發(fā)展為不可逆的心力衰竭。但此方法對術(shù)者操作技術(shù)要求比較高，要熟悉大鼠的心臟結(jié)構(gòu) 才能更好地制作模型。與TAC手術(shù)增加左心室后負(fù)荷相似，肺動脈結(jié)扎術(shù)增加右心室負(fù)荷，來模擬肺動脈高壓導(dǎo)致的右心室肥大和病理性重塑。
藥物法：相對手術(shù)法制備心力衰竭模型，也有學(xué)者通過 藥物來誘導(dǎo)制作實(shí)驗(yàn)動物心力衰竭模型。藥物誘導(dǎo) 法具有操作簡單、創(chuàng)傷較小、可重復(fù)性高的優(yōu)點(diǎn)，但 是存在致死性心律失常的風(fēng)險，不良反應(yīng)較大。
阿霉素誘導(dǎo)心力衰竭模型：阿霉素（Doxorubicin，DOX）是臨床上應(yīng)用的一種抗腫瘤藥物，長時間服用會損傷人的正常生理結(jié)構(gòu)和功能。阿霉素與心肌親和力高，容易損傷心肌細(xì)胞，會造成慢性心肌損傷及心力衰竭。因此，有許多學(xué)者采用阿霉素誘導(dǎo)的方法制備心力衰竭模型。采用連續(xù)6次每隔7 d大鼠腹腔注射阿霉素（累計(jì)總藥量24 mg/kg）來建立心力衰竭模型。待大鼠出現(xiàn)不同程度的腹部脹大、進(jìn)食量減少、毛色發(fā)黃、口鼻部發(fā)紫、活動減少，心臟彩超檢查大鼠左室射血分?jǐn)?shù)（Left Ventricular Ejection Fractions，LVEF）值小于 60%，即為造模成功。通過腹腔注射阿霉素3 mg/ kg，每周1次，連續(xù)7周的方法構(gòu)建模型。以2 mg/kg的劑量，連續(xù)7周，每周1次尾靜脈注射的給藥方法構(gòu)建模型研究慢性心力衰竭大鼠腸道菌群的改變。
由于DOX誘導(dǎo)在途徑、給藥方式和累積劑量方面的不一致導(dǎo)致模型具有不同的成功率、死亡率和質(zhì)量。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，通過尾靜脈注射阿霉素，累積劑量18 mg/kg 時，建立的心力衰竭模型更為穩(wěn)定。
綜前所述，DOX誘導(dǎo)操作簡便，成本廉價，成模時間可以預(yù)測，但是造模過程中的肝腎損傷是不可避免的，而且劑量過大易使動物發(fā)生心律失常而死亡。
異丙腎上腺素誘導(dǎo)心力衰竭模型：異丙腎上腺素（Isoprenaline，ISO）是作用于心臟β1受體的β受體激動劑，它會使心肌產(chǎn)生持續(xù)的劇烈收縮，導(dǎo)致心肌的纖維化和心室重構(gòu)，最終形成心力衰竭。采取大鼠腹腔注射ISO制備急性心肌缺血的心力衰竭大鼠模型，以心電圖ST段抬高或病理性Q波形成作為造模成功的標(biāo)志。按照5 mg/kg的劑量給模型組大鼠皮下注射ISO，每天1次，連續(xù)7d給藥造模。在最后一次給藥24h后，麻醉大鼠，連接心電圖，觀察心率、心肌缺血的情況，經(jīng)頸動脈放置PE50心導(dǎo)管， 連接心功能分析系統(tǒng)，檢測心功能。
這種方法對操作技術(shù)要求低，安全性較高且無創(chuàng)傷，易于重復(fù)。但是對于注射的劑量把控十分重要，劑量過低，造模不成功，劑量過高動物成活率低。 同時由于動物批次、藥物批號等因素的影響，通常需要做預(yù)實(shí)驗(yàn)才可以確定最終實(shí)驗(yàn)方案。
野百合堿誘導(dǎo)心力衰竭模型：野百合堿（Monocrotaline，MCT）是一種從豆科植物中提取出來的具有細(xì)胞毒性的生物堿。研究表明，它在體循環(huán)至肺臟時，沉積于肺毛細(xì)血管，觸發(fā)間質(zhì)水腫和平滑肌肥大，增加肺血管的阻力，損傷肺血管內(nèi)皮，引起肺動脈高壓，致右心室壓力過載，誘導(dǎo)形成右心室肥厚，從而導(dǎo)致右心衰竭。構(gòu)建野百合堿誘導(dǎo)右心衰竭模型，通常采用單次腹腔或皮下注射1% - 2% MCT（50 ~80 mg/kg）的方法。為提高模型的成功率和存活率，對造模方法進(jìn)行改進(jìn)，由單次腹腔注射改為兩次間隔7d 注射MCT，改進(jìn)后存活率明顯升高，并且發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后模型的病理表現(xiàn)更貼合臨床實(shí)際。
此模型價格低廉，操作簡便，對實(shí)驗(yàn)人員技術(shù)要求低，符合右心衰竭的病理變化，但向動物體內(nèi)注射 MCT后并不會立即產(chǎn)生右心衰竭的癥狀，一般要 4～8周后才可以成模，周期較長，同時由于MCT自身較大的毒性，對實(shí)驗(yàn)動物造成肺腎的損傷不可避免。
轉(zhuǎn)基因模型：近年來，已有學(xué)者運(yùn)用利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)使某種因子在心肌中過度表達(dá)且表達(dá)穩(wěn)定，以及運(yùn)用基因敲入、敲除及干擾技術(shù)，使心臟特異基因表達(dá)改變，來研究某些基因在心力衰竭中的作用及機(jī)制，已成為研究心力衰竭發(fā)病機(jī)制和確定新的 治療靶點(diǎn)的新工具。
神經(jīng)氨酸酶1 （Neuraminidase，NEU1）是催化糖蛋白或糖脂中末端唾液酸裂解的酶家族，為了確定其在心力衰竭發(fā)病過程中的作用，構(gòu)建了心肌細(xì)胞特異性NEU1敲除和過表達(dá)的小鼠，同時給予主動脈弓縮窄和異丙腎上腺素刺激，結(jié)果提示，過表達(dá)NEU1加重TAC誘導(dǎo)的病理狀態(tài)，是心力衰竭致病的關(guān)鍵因子。除此之外，腺相關(guān)病毒（Adeno-Associated Virus，AAV）介導(dǎo)的DNA構(gòu)建的傳遞也可以促進(jìn)遺傳修飾，病毒介導(dǎo)的方法更省時，更經(jīng)濟(jì)。同時結(jié)合體外實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)由腺相關(guān)病毒載體驅(qū)動的TES過表達(dá)顯著抑制了由血管緊張素口引發(fā)的心肌細(xì)胞的肥大。
但是，依據(jù)基因的過表達(dá)或敲除，研究某些基因在心臟發(fā)育、心力衰竭發(fā)展中的作用機(jī)制，是研究心 力衰竭的發(fā)病機(jī)制和找尋新的治療靶點(diǎn)的寶貴工具，轉(zhuǎn)基因模型不能反映臨床上心力衰竭患者的真實(shí)病理狀態(tài)，也只能是為基因治療提供理論基礎(chǔ)。
中醫(yī)病證結(jié)合心力衰竭動物模型制作方法：
中醫(yī)傳統(tǒng)文獻(xiàn)中無“心力衰竭”名稱，根據(jù)臨床特征本病可歸屬于中醫(yī)的“喘證”、“怔忡”、 “心悸”、“心痹”、 “心水”、“水腫”等范疇?！吨袊孕牧λソ咧嗅t(yī)專家共識》對心力衰竭的中醫(yī)證候進(jìn)行了規(guī)范，認(rèn)為心力衰竭病位在心，是本虛標(biāo)實(shí)之證，心氣不足、心陽虧虛為本，標(biāo)實(shí)主要以血瘀、痰濁、水飲為主。近年來，中醫(yī)藥在治療慢性心力衰竭的過程中的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來。為探究其具體機(jī)制，動物實(shí)驗(yàn)的開展是不可避免的，相應(yīng)證型的動物模型也是不可或缺的。
氣虛血瘀證：心氣虛是慢性心力衰竭的基本病機(jī)，并貫穿疾病發(fā)展的全過程。目前許多學(xué)者通過在西醫(yī)心力衰竭模型的基礎(chǔ)上疊加心氣虛的證候來制備心氣虛型心力衰竭模型。
采用冠狀動脈結(jié)扎的方法制備模型后疊加力竭游泳的方法制備心氣虛型的心力衰竭模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示模型大鼠表現(xiàn)出心悸胸悶、神疲乏力、精神萎靡等心氣虛的癥狀，說明心力衰竭心氣虛型大鼠造模成功。
陽氣虧虛血瘀證：心氣虛日久必定損傷陽氣， 陽氣虧虛的患者多表現(xiàn)出明顯的寒象，如畏寒肢冷、 便溏等癥狀。用左冠狀動脈前降支結(jié)扎術(shù)結(jié)合冷水力竭游泳的方法建立陽氣虧虛血瘀型心力衰竭大鼠模型，術(shù)后大鼠出現(xiàn)明顯的心力衰竭的癥狀、體征及行為學(xué)表現(xiàn)，如活動減少，精神不振，飲食減少，呼吸加快，皮毛疏松，發(fā)紺腹水，肢體水腫等，心電圖評價符合心力衰竭標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合表現(xiàn)的癥狀判定為合格的心力衰竭陽氣虧虛血瘀大鼠模型。
氣陰兩虛血瘀證：氣陰兩虛，心失所養(yǎng)，則心神不寧，心氣虛則氣短乏力，心陰虧虛，津液不足，則 口干舌燥等臨床表現(xiàn)。在研究高血壓 心力衰竭大鼠的證候本質(zhì)以及藥物干預(yù)時，復(fù)制高血壓心力衰竭大鼠模型，并用參麥注射液和參附注射液對模型大鼠的治療效果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)參麥注射液使模型大鼠的病情明顯好轉(zhuǎn)，用“以方測證”的方法證明高血壓心力衰竭大鼠模型屬于氣陰兩虛血瘀證。
討論
慢性心力衰竭是各種心血管疾病的終末階段， 嚴(yán)重危害公共健康，CHF的臨床治療手段的研發(fā)均需要借助實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，穩(wěn)定可靠的動物模型是開展 CHF實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。理想的動物模型應(yīng)該在代謝活動、生理結(jié)構(gòu)、病理狀態(tài)上與人相似，在此基礎(chǔ)上要符合經(jīng)濟(jì)、可重復(fù)性及可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。小鼠模型與大型動物（兔、狗、豬等）相比，成本低，繁殖時間短，藥物誘導(dǎo)成本由于通常與體質(zhì)量成比例也相對較低，并且它們與人類之間的心肌能量學(xué)和收縮總體上相似，且近年來經(jīng)胸超聲心動圖、磁共振成像等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展也可以更詳細(xì)地評估小型嚙齒動物的心功能。目前西醫(yī)心力衰竭模型大多通過手術(shù)法、藥物誘導(dǎo)法和轉(zhuǎn)基因法建立，手術(shù)法基本符合臨床病理，但對技術(shù)要求高;藥物誘導(dǎo)法經(jīng)濟(jì)簡便，但成模時間較長;轉(zhuǎn)基因法則更適用于研究治療心力衰竭的新靶點(diǎn)。
根據(jù)中醫(yī)“同病異治，異病同治”的理念，同種 疾病的不同中醫(yī)證型的治療都可能截然不同，病證結(jié)合的動物模型更符合中醫(yī)學(xué)整體觀念和辨證論治的特點(diǎn)。目前中醫(yī)藥研究心力衰竭所使用的動物模型基本是在西醫(yī)所使用的模型基礎(chǔ)上演變改進(jìn)而來。根據(jù)中醫(yī)證型的不同，在西醫(yī)模型上施加相應(yīng)的干預(yù)因素，使得模型既符合心力衰竭的疾病特點(diǎn)， 同時又具有明顯的中醫(yī)證候表現(xiàn)，研究時就病因、證候等對動物模型進(jìn)行綜合評價，可以更加真實(shí)地反映疾病的中西醫(yī)臨床特點(diǎn)。又或者根據(jù)中醫(yī)學(xué)中 “方從法出，法隨證立”的思想，采用“以方測證”的 新思路建立符合中醫(yī)證型的動物模型。
Source:世界中醫(yī)藥，慢性心力衰竭小動物模型中西醫(yī)造模方法的研究進(jìn)展；（排版定稿）網(wǎng)絡(luò)首發(fā)時間：2024-09-0911:33:17；
17312606166