冠狀動脈粥樣硬化性心臟病是指冠狀動脈粥樣硬化引起血管阻塞,導致心肌缺血而造成的心臟病,簡稱冠心病。冠心病可分為隱匿型、心絞痛型、心肌梗死型、心力衰竭型(缺血性心肌病)和猝死型。冠狀動脈閉塞可使供血急劇減少或中斷,心肌發生嚴重而持久的缺血,從而導致心肌梗死。心肌梗死的病理特征為大量心肌細胞和非肌細胞死亡、局部炎癥、細胞外基質降解、瘢痕形成和心室壁重構,最終導致心力衰竭和心律失常。心肌梗死動物模型的建立與應用對于探討心肌梗死的發病機制,研發先進診斷和治療技術方法以及評價干細胞、藥物、基因療效等具有重要作用。為了提高心肌梗死模型建立的成功率和制定合理應用心肌梗死模型的技術路線,我們綜述了心肌梗死模型的比較解剖學特點,關鍵建立技術和主要應用實驗指標。
結扎左冠狀動脈前降支是制備大鼠、小鼠心肌梗死模型的最常用方法,而小型豬心肌梗死模型的制備常采用前降支球囊封阻法。由于兔心與人心差別明顯,犬心肌梗死后修復較快,犬和猴的實驗費用較昂貴,人們很少使用這些動物制備心肌梗死模型。
大鼠心肌梗死模型:
大鼠心肌梗死模型的心肌病理改變與人類心肌梗死相似。大鼠冠狀動脈的側支吻合較少,心肌梗死出現早,心律失常發生率較高,心肌病理改變較穩定。鑒于大鼠心臟的體積小,可以通過心臟整體切片全面觀察心肌梗死后的組織變化。
左冠狀動脈前降支起始于動脈圓錐和左心耳之間,繼而沿前室間溝行向右下方。大鼠的前降支較短,多終止于前室間溝中1/3(74.9%),止于前室間溝上1/3、下1/3和心尖的分別為9.7%、9.7%和5.7%。前降支發出的左室支較粗大且恒定,起自前降支(59.9%)、前降支與旋支分叉處(8.2%)或旋支(22.7%),也可以兩支分別起自前降支和旋支(9.2%),行向左前下方,再繞心左緣至左心室后壁,分布于左心室前外側壁的大部分和心尖。前降支僅發出細小分支至動脈圓錐及室間隔前緣的上部。室間隔動脈起自右冠狀動脈(53.6%)、左冠狀動脈主干(30.6%)、左冠狀動脈分叉處(12.5%)或前降支(3.3%),主干位于室間隔右心室側淺層心肌內,分支分布于室間隔的大部分。此外,右冠狀動脈發出上室間隔動脈(25.1%),行向后下方,分布于室間隔上部。因此,常規結扎左冠狀動脈前降支后一般不會造成室間隔梗死。
小鼠心肌梗死模型:
隨著小鼠轉基因或基因敲除技術的研究進展,人們對小鼠心肌梗死模型的需求逐漸增多。小鼠心肌梗死模型建立的步驟、評價指標和實驗指標與大鼠大致相同。
小鼠的左冠狀動脈前降支沿前室間溝下行至心尖,沿途以直角或銳角分支分布于左、右心室,其中較粗大對角支和左室支分布于左心室前外側壁。室間隔動脈起自右冠狀動脈(55%)、左冠狀動脈(35%)或以兩支分別起自左、右冠狀動脈(10%)。因此,結扎前降支后引起的心肌梗死達心尖,而室間隔供血一般不受影響。
小型豬心肌梗死模型:
常用于模擬人心肌梗死診斷和治療的實驗研究,特別是冠狀動脈內、心內膜下或經冠狀竇心肌內注射干細胞或緩釋藥物、生長因子等臨床前研究。球囊封堵法簡便易行,具有創傷小、死亡率低等優點。另外,該方法適合于心肌缺血再灌注模型的建立。很少應用前降支結扎法制備小型豬心肌梗死模型。
豬的心臟在血管分布、組織結構、心臟與體重比等方面和人的心臟很相似,特別是冠狀動脈側支較少而不易建立側支循環。豬心的右冠狀動脈優勢型為78%,左冠狀動脈優勢型5%,均衡型17%。在左心室,左冠狀動脈前降支的分布范圍為49%,旋支和右冠狀動脈分別為25.5%。左冠狀動脈前降支和右冠狀動脈后降支在室間隔的分布范圍分別為58%和42%。與大鼠和小鼠模型相比,由于豬前降支分布于室間隔前上部,球囊封堵前降支后梗死面積較大,容易發生心律失常。
展望
心肌梗死模型的建立對于心肌梗死的診斷和治療研究具有重要應用價值。建立理想的心肌梗死模型需掌握動物冠狀動脈分支分布特點,熟悉手術操作步驟和及時解決術中出現的不良情況,而合理應用心肌梗死模型需設計多種可靠實驗檢測指標和綜合分析梗死心肌修復效果。影像和介入技術應用,血管和淋巴管立體構筑顯示,心臟水腫和心肌纖維化檢測,傳導組織和神經纖維的標記等方面有待進一步加強,以便提高心肌梗死模型建立的效率和促進心肌梗死模型實驗研究向臨床醫學轉化。
Source: 解剖學報. 2024, 55 (02),心肌梗死動物模型的建立和應用;DOI: 10.16098/j.issn.0529-1356.2024.02.018
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