当前位置: 首页 >> 实验技术 >> 药理学实验技术 >> 正文

心血管系疾病的常用动物模型

2015-12-01  点击:[]

(一)动脉粥样硬代模型

常选用兔、猪、大鼠、鸡、鸽、猴和犬等动物。常用的复制方法有下面几种(包括高血脂模型):

1.高胆固醇、高脂肪饲料喂养法:是目前比较常用的方法,特点是死亡率低,可长期观察,但费时久。一般在家兔、鸽、鸡等,经数周喂养就可产生明显的高脂血症,经数月就能形成早期的动脉粥样硬化病变。大白鼠、小白鼠及犬则较难形成,如果饲料中增加蛋黄、胆酸和猪油等,可用促进作用。为了促进病变的形成,在高脂饲料中还可加入甲基硫氧嘧啶、丙基硫氧嘧啶、甲亢平、苯丙胺、维生素D、烟碱或蔗糖等。

具体复制方法:兔诱发模型:体重2kg左右,每天喂服胆固醇0.3g,4个月后肉眼可见主动脉粥样硬化斑块;若每天剂量增至0.5g,3个月后可出现斑块;若增至每天1g,可缩为2个月。在饲料中加入15%蛋黄粉、0.5%胆固醇和5%猪油,经3周后,将饲料中胆固醇减去,再喂3周,可使主动脉斑块发生率达100%,血清胆固醇可长高至2000mg%。大白鼠诱发模型:喂服1~4%胆固醇、10%猪油、0.2%甲基硫氧嘧啶、86~89%基础饲料,7~10天;或喂服10%蛋白黄粉、5%猪油、0.5%胆盐、85%基础饲料,7天后均可形成高胆固醇血症。小白鼠诱发模型:雄性小白鼠饲以1%胆固醇及10%猪油的高脂饲料,7天后血清胆固醇即升为343±15mg;若在饲料中再加入0.3%的胆酸,连饲7天,血清胆固醇可高达530±36mg%。鸡、鸽诱发模型:4~8周的莱克享鸡,在饲料中加入1~2%胆固醇或15%的蛋黄粉,再加5~10%的猪油,经过6~10周,血胆固醇升至1000~4000mg%,胸主动脉斑块发生率达100%。鸽喂饲胆固醇3g/kg/天,加甲基硫氧嘧啶0.1g,可以产生较多动物斑块。

2.免疫学方法:将大白鼠主动脉匀浆给兔注射,可引起血胆固醇、β-脂蛋白及甘油三脂升高。给兔注射马血清10ml/kg/次,共4次,每次间隔17天,动脉内膜损伤率为88%,冠状动脉亦有粥样硬化的病变;同时给予高胆固醇饲料,病变更加明显。兔喂饲含1%胆固醇的饮料,静脉注射牛血清白蛋白250mg/kg,可加速高胆固醇饲料引起的动脉内膜病变形成。

3.注射儿茶酚胺类药物法:给兔静脉滴注去甲肾上腺素1mg/日,时间为30分钟。一种方法是先点滴15分钟,休息5分钟后再滴15分钟;另一方法是每次点滴5分钟和休息5分钟,反复6次。以上两种方法持续两周,均可引起主动脉病变,呈现血管壁中层弹性纤维拉长、劈裂或断裂,病变中出现坏死及钙化。

4.注入同型半胱氨酸法:给兔皮下注射同型半胱氨酸硫代内脂(dl-homocysteine thiolactone)20~25mg/kg/日(以5%葡萄糖溶液配成1mg/ml的浓度),连续20~25天,成年兔及幼兔均可出现动脉粥样硬化的典型病变。冠状动脉管腔变窄、动脉壁内膜肌细胞增生、纤维组织增生、弹力纤维断裂、管壁变厚、基质中出现成堆的颗粒状和纤维状异染物质。如在饲料中加入20%的胆固醇,再同时注射同型半胱氨酸硫代内脂,则全部动物出现显著的动脉粥样硬化病变。

5.注射表面活化剂法:给大白鼠腹腔注射Triton WR1339 300mg/kg,9小时后使血清胆固醇升高3-4;20小时后雄性大白鼠血清胆固醇仍为正常的3~4倍,而雌性大白鼠却为6倍左右;用药后24小时左右升脂作用达最高点,48小时左右恢复正常。其中以甘油三脂升高最强,其次是磷脂、游离脂肪酸及游离胆固醇,对胆固醇脂没有影响。

6.胆固醇一脂肪乳剂静脉注射法:将胆固醇及猪油各3g在电磁加热搅拌下完全溶解后加入吐温-803g,搅匀,再缓缓加入丙二醇5ml和沸水的混合液,充分搅拌乳化,使成100ml,经抽滤后显微镜下检查,乳剂颗粒均匀,并小于7~8μm即可应用。给兔耳缘静脉注射5ml/kg,可见血浆胆固醇及甘油三酯立即升高。总胆固醇升高至正常的6倍,其中主要是游离胆固醇,游离胆固醇和总胆固醇的比值为90%。以后血浆总胆固醇逐渐降低,6小时时出现一低峰,后略有回升。3~4天后游离胆固醇和总胆固醇的比值接近正常(40%左右),直到7~14天血浆胆固醇恢复正常。

7.幼乳大白鼠法:一般乳幼大白鼠的血清胆固醇高于或成年大白的2~3倍,这是由于乳汁中脂肪含量很高,而甲状腺功能尚不健全的缘故。若用一般饲料取代乳汁喂养,则血清胆固醇很快就能降至正常成年大白鼠的水平。选用出生25天的乳幼大白鼠,雌雄兼用,体重30~50g,在不脱离母鼠乳汁喂养的条件下,进行实验观察药物的降血胆固醇作用,与对照组比较效果。一般认为这种高胆固醇血症对甲状腺素及其衍生物类药物非常敏感,而对某些胆固醇生物合成抑制剂则不敏感。

8.其它方法:还有许多因素可诱发高脂血症及动脉粥样硬化症。例如使动物脑部缺血、电刺激中枢神经系统、高度应激状态、鸟类应用大剂量雌激素和暴露于一氧化碳环境、气囊异管损伤动脉壁内皮细胞等。

各种高脂血症、动脉粥样硬化症动物模型的特点:除田鼠和地鼠外,一般温血动物只要用适当的方法,都能形成动脉粥样硬化的斑块病变。

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。

(二)高血压模型

急性实验性高血压模型常选用狗、猫、大白鼠、家兔和猴。复制的方法很多,如直接刺激中枢神经系统,通过神经反射、外源性儿茶酚胺类或其它体液加压物质注射等。这类模型造成的高血压时间短,不适于长时间的研究。应复制慢性实验性高血压模型。除遗传性高血压动物模型较能模拟人类高血压病的自然过程外,其它各类慢性实验性高血压动物模型(如神经原型、肾型、内分泌型和饮食型等),大多要经过一定的手术、药物或其他附加因素处理,与人类高血压病的临床不完全一致,但是对于筛选有效降压药仍然是十分重要的实验手段。实验中常用的动物为大白鼠和狗,猴来源不易,家兔血压升高不够显著,故后两种动物较少应用。

1.听源性高血压 采用大白鼠与家鼠杂交生的大灰鼠(比纯种大白鼠较易诱发成功),4月龄,放入隔音室内笼养,噪音刺激可由电铃或扬声器发出,发音器是一个音频振荡器,连接一个20W高音扬声器。噪音刺激应经常在700~1000周/秒中变换,噪音刺激每30秒一次,亦可每隔1分钟刺激30秒。可随时变换毋须恒定,但噪音干扰须日夜不止,连续数月。噪音刺激连续3个月后血压普遍升高,大灰鼠正常平均收缩压为113±8mmHg,此时可升高到130~140mmHg,有40%动物收缩压可高达160mmHg。此种高血压动物模型与人的高血压病相类似,适用于降药物的筛选。

2.实验性肾动脉狭窄性高血压将狗或家兔麻醉后,腹卧位,从脊柱旁1.5~2cm处开始,右侧顺肋骨缘,左侧在离肋骨缘约两指宽的地方作4cm长的皮肤切口,分离皮下组织和腰背筋膜,切开内斜肌盘膜,推开背长肌,暴露肾并小心地钝性分离出一段肾动脉,选用一定直径的银夹或银环(6~8kg狗所用的环直径为0.8~1.2mm,家兔用的环直径为0.5~0.8mm)套在肾动脉上造成肾动脉狭窄。如一侧肾动脉狭窄,则应将另一侧肾摘除,后一手术在间隔10~12天后进行。手术后几天,血压开始升高,1~3月后血压升达高峰,并可长期维持下去。例如家兔手术前血压平均值为100mmHg,手术后2周升到125mmHg,1个月后升到135mmHg,2个月后可升达140~194mmHg。国内有主张从腹中线作切口,一次手术使两侧肾动脉狭窄。血压升高速度和程度取决于肾动脉狭窄的程度,当肾动脉过度狭窄时,会造成恶性高血压,并使动脉迅速死亡。一般狭窄血管口经的1/4~1/3为宜。此种肾型高血压模型与临床高血压病的改变相同,对降压药效果也与临床病人相等。

3.肾外包扎高血压肾外异物包扎,可致肾周围炎,在肾外形成一层纤维素性鞘膜,压迫肾实质,造成肾组织缺血,使肾素形成增加,血压上升。选用120~150g大白鼠,麻醉后,皮肤消毒,从第10胸椎到第3腰椎处沿脊椎中线切开皮肤,在左侧季助下1.5~2cm和距脊椎1cm处用小血管钳分开肌肉,用两脂从腹下部将肾脏自创口中挤出,小心地将肾脏与周围组织剥离,将自制的双层乳胶薄膜剪成“X”形,绕肾门将肾脏交叉包扎,然后在相对侧切开,取出右肾,分离后切除,分别缝合肌肉和皮肤创口。皮下注射1~2万单位青霉素G。术后可加饮1%氯化钠溶液作为促进因素,约经20天,有70%以上的大白鼠出现高血压。收缩压一般可升高50%以上。

(三)心肌缺血和心肌梗塞模型

复制动物心肌缺血和心肌梗塞模型的方法有结扎冠状动脉法,有的结扎左旋冠脉,但多数是结扎左前降冠脉,鉴于结扎冠状动脉主干死亡率高,故亦有使用多处结扎的方法,即同时结扎几处的冠脉分支,以形成一个梗死区域。经验证明,结扎的冠状动脉,因其分布的心肌范围和该区内是否有其他冠状动脉,而决定着心肌梗塞的面积,结扎方法是建立很早而至今还普通使用的方法。此外,还有用油质、石松子孢或汞等作弥散性冠状动脉微栓塞或选择性冠状动脉梗塞的。前者大多是在早年使用的方法,近年来发明制造了塑料微粒手术,以其数量的多少和球体的大小,来决定不同范围的梗塞区。后者则以某支冠状动脉为目标,通过导管术输入颗粒样或小球类异物,这种方法要求技术熟练,条件严格。还有通电造成冠状动脉内栓塞等方法。但这些方法因受多种条件限制,使用得还不多。

近年来为建立一种逐渐发生发展的心肌梗塞模型,较为广泛地使用了一种遇水膨胀的纤维素环(Ameriod),这种纤维素环套在预期闭塞的冠状动脉上,环外边以金属圈(如不锈钢)固定起来,手术后两周或更长的时间内可将冠状动脉逐渐闭塞。这种模型制造较易,动物生存率高。但即是使用这样的方法,仍然缺乏人类的动脉粥样硬化的病理学基础。近来有报告指出,家猪可以喂饲高脂饮食形成冠状动脉的粥样硬化,引起心肌缺血,又可以通过改变饮食或治疗使动脉粥样硬化的斑块消退。看来,这是值得注意探索的目标。

复制心肌梗塞模型所选用的动物,大多用哺乳动物,其中最常用的是犬。其他还有兔、小牛、猪、豚鼠、大鼠等。狗的体积大小适中,性情温顺易于训练。但狗的冠状血管结构和人相比,有较大差异,尤其是犬冠状动脉变异多,侧支吻合丰富,室间隔动脉特别发达等,常使研究人员苦恼。近年报导,猪冠状循环系统结构酷似人类,故提倡用家猪或小猪作心肌梗塞的实验研究,但国内尚未见到报告。其他小动脉兔、鼠等,体积过小,取材受限,故除特定条件以外使用的不多.灵长类动物狒狒、猴子当然有其他动物不可比拟的优越性,但其材料难得,不易普通使用。国内有关心肌缺血和心肌梗塞模型的复制方法:

1.电刺激法 是近年建立的一种造成动物实验性心肌缺血的较新方法。实验一般用成年雄性家兔,麻醉后用定向仪插入两支涂绝缘漆的不锈钢针,以弱、强刺激(弱刺激为0.8~1.6mA,强刺激为4~8mA)交替刺激右侧下丘脑背内侧核,每次刺激5分钟,间隔1~3分钟。

2.药物法 亦为近年来采用的一种方法。最常使用的造型药物为4%异丙基肾上腺素,给大鼠皮下注射50mg/kg体重;或将药物加入500ml盐水中从家兔耳静脉匀速(4小时)滴入,每公斤体重可分别给药10、20、30mg,或直接将药物注入腹腔均可造型。也可用麻醉犬静脉给予麦角新硷0.2mg/kg 体重,造成冠状动脉痉挛。

3.冠脉阻断法 结扎冠状动脉是制作心肌梗塞模型的最常用方法。一般选用成年健康犬或家兔,麻醉后开胸,多结扎其冠状动脉前降支阻断心肌供血,引起病变;也有人采用闭胸式选择性冠状动脉插管法,即在荧光屏下将心导管由麻醉犬的颈动脉切口处插入,沿主动脉壁直抵左窦底部,将其尖端送至左冠状动脉内约2cm深处,向导管内注入120mg/kg体重的汞,形成急性心肌梗塞。亦有人用冠状动脉周围套线牵拉法使其不完全阻断,以形成家兔急性缺血性濒危心肌模型。为了更接近自然状态下心肌缺血的变化,近来有的单位用清醒犬作急性缺血和梗塞模型。先将犬麻醉,然后分离冠状动脉长约10毫米,套上冠状动脉压迫环,用注水压迫阻断冠状血流,观察犬在清醒状态下的心肌缺血反应与药物效应。此外,还有人用离体大鼠心脏冠脉结扎复制出超微结构的心肌缺氧损伤模型。

(四)心律失常模型

根据不同的实验目的,既可在整体动物身上复制心律失常,也可用离体心脏或心脏某部分组织块体外灌流复制心律失常。常用的复制方法,有下列几种:

1.心房扑动和颤动性心律失常选用狗、猫等动物,麻醉后开胸,暴露心脏,在人工呼吸下进行实验。可用高频率电直接刺激心房壁,使每次刺激落心房肌复极时R或S波间隔;乌头硷溶液涂抹心房外面局部;挤压动物上下腔静脉间的部位,同时给予电刺激;窦房结动脉内注入乙酰胆硷或甲状腺素制剂。或采用动物整体闭胸条件下,阻塞呼吸道或吸入低氧气体。也可采用离体心房组织块作实验,将含有窦房结的哺乳动物的离体心房组织块浸放于低钾溶液内。

2.心室心动过速和心室颤动性心律失常多选用狗、猫或兔、大鼠等整体心脏(开胸或闭胸

)进行实验。常使用造型药物为乌头硷、洋地黄及肾上腺素。一般使用乌头硷缓慢静脉注射造型。剂量:家兔100~150μg/kg,大鼠30~50mμg,小鼠5mμg。也可使用中毒剂量的洋地黄类药物造型。还可使用高浓度的肾上腺素(豚鼠40μg/kg,猫、犬100μg/kg)快速静注,可造成动物多源性早搏、短阵性室性心动过速等。这类模型可用于筛选抗心律失常药物。其优点为心律失常在几分钟自行消失,因此同一动物可反复多次进行心律失常实验,便于观察抗心律失常药物作用的持续时间,并可进行自身对照。

3.房室传导阻滞和房室交接区传导常性心律失常 多选用狗、猫,在麻醉开胸暴露心脏的情况下,于距犬心尖部1.5~2cm处的左室心肌内注入热生理盐水(80~90℃)或95%酒精、25%硫酸10~15ml (猫和兔注入4~7ml),引起心肌大片的局部坏死性心律失常。也可在狗的房室交接部(即在左心房下部、心房、下腔静脉和前房室沟三者交汇点的前上方约0.5cm处),用注射针头垂直刺入房间隔下部房室结区,缓缓注入95%或无水酒精2~5ml,造成核处组织坏死。还可采用豚鼠,自左心耳向左房内注射腺苷5μg,,注后1秒钟左右,即出现典型的Ⅱ度或Ⅱ度以上的传导阻滞,较严重时,房室完全停搏,停搏时间与剂量呈平行关系,心率和心律仅在数秒或十几秒即可恢复。此模型重复性好,但传导阻滞持续时间短,不易用其进行药物观察,如果注射腺苷剂量大,则传导阻滞不易复原。除豚鼠外,腺苷对其他动物一般不引起传导阻滞。

4.窦房结心律失常用雄性家兔,将细钢丝变成直径约0.8cm的半环,缠绕少许棉花。以40%甲醛浸润后,把此环放在上腔静脉根部与右心房交界处1分钟,动物迅速出现心电图改变,心率减慢50%左右,约6~8分钟减至最低水平;P波多在1~2分钟内消失,形成交界性心律;在3~10分钟内发生ST段偏移(抬高、下降或先升后降);在心电图改变的同时,伴有动脉压下降,在第8分钟降至最低水平。此方法造成的病窦成功率高,持续时间长(可达5小时),重复性好,模型较稳定,发病机制及心电图表现与临床相似。

下一条:实验动物去除被毛方法

关闭

栏目更新
栏目热门