心臟驟停動物模型制作方法研究進(jìn)展

徐紅濤,馬林偉

心臟驟停(CA)是指心臟射血功能的突然終止,導(dǎo)致心臟驟停的病理生理機(jī)制最常見的是心室顫動。而對于心臟驟停后心肺復(fù)蘇(cardiopulmonary resuscitation,CPR)每延遲1 min,生存率將下降7%～10%。心臟驟停和心肺復(fù)蘇是復(fù)雜的病理生理變化過程,許多發(fā)病機(jī)制尚不清楚,由于臨床研究受多方面因素的干擾,深入研究CPR的病理生理機(jī)制受到一定限制。動物模型是較為理想的載體模型,能夠?qū)Ω鞣N混雜因素進(jìn)行嚴(yán)格控制,并且實驗結(jié)果具有可重復(fù)性,因此建立一個良好的動物模型,可為人類疾病發(fā)病機(jī)制的研究提供實驗平臺。目前用來做心臟驟停動物模型的大動物有:豬、犬等;小動物有:大鼠、小鼠、家兔、貓等,各種動物模型有各自的優(yōu)缺點(diǎn)[1-3]?，F(xiàn)就國內(nèi)外此方面的工作作一綜述。

1 豬心臟驟停動物模型的建立

周正宇等[4]用氯胺酮對豬進(jìn)行麻醉,麻醉后行氣管插管,連接呼吸機(jī),監(jiān)測呼吸末端二氧化碳,分離右頸靜脈、左股動脈,監(jiān)測中心靜脈壓、動脈壓,待各項生理指標(biāo)穩(wěn)定10 min后,拔出靜脈導(dǎo)管,沿頸靜脈插入心導(dǎo)管,同時將心電圖轉(zhuǎn)換為胸導(dǎo)聯(lián),氣囊充氣,待心導(dǎo)管進(jìn)入心室到達(dá)心室壁,心電圖會出現(xiàn)特征性的心室波時線扎固定好心導(dǎo)管。心電圖重新轉(zhuǎn)換為二導(dǎo)聯(lián),心導(dǎo)管連接誘顫儀,5 mA交流電持續(xù)1 s～2 s,觀察心電圖和動脈壓,出現(xiàn)室顫波及動脈壓曲線近似為一直線時可判定室顫成功。該方法建立的室顫模型成功率高,穩(wěn)定可靠。

2 犬心臟驟停動物模型的建立

金修才等[5]選擇犬為實驗動物,用氯胺酮戊巴比妥進(jìn)行麻醉,并行氣管插管,呼吸機(jī)輔助呼吸,同時行心電監(jiān)護(hù),并行股動脈、股靜脈插管,監(jiān)測中心靜脈壓、動脈壓等指標(biāo),體外經(jīng)胸壁以60 V～70 V直流電持續(xù)5 s電休克,直至心電圖出現(xiàn)室顫,動脈壓降為0,必要時可重復(fù),停止機(jī)械輔助呼吸。

3 家兔心臟驟停動物模型的建立

應(yīng)用家兔進(jìn)行心肺腦復(fù)蘇的實驗研究近年有增多趨勢。最常用和最簡便的方法是通過窒息誘導(dǎo)家兔發(fā)生CA。通常在呼氣末夾閉氣管導(dǎo)管致缺氧型CA,CA時心電圖表現(xiàn)多為無脈性電活動,少數(shù)為室顫和心臟驟停[6]。氣管夾閉窒息法具有設(shè)備簡單,成本低,操作容易,不開胸對肺功能影響小,更接近臨床實際,模型制作成功率高,復(fù)蘇后心率、血壓很快恢復(fù)至心臟驟停前水平,模型穩(wěn)定。

李正斌等[7]使用腔靜脈鉗夾法制家兔CA動物模型,常規(guī)麻醉,固定,氣管插管,連接動物呼吸機(jī),開胸暴露心臟、主動脈和腔靜脈,分離股動脈,插管監(jiān)測動脈血壓。用動脈夾將主動脈和腔靜脈夾閉3 min,同時關(guān)掉呼吸機(jī),致使家兔室顫,3 min后去掉動脈夾,打開呼吸機(jī),并進(jìn)行心臟按壓,使心臟復(fù)跳。該模型的缺點(diǎn)是創(chuàng)傷較大。譚秀娟等[8]采用電刺激的方法造成心臟驟停缺血/再灌注損傷模型。常規(guī)麻醉,固定,連接心電圖機(jī)及心電監(jiān)護(hù)儀監(jiān)測心率與記錄心電圖,右股動脈插管與血壓計連接,監(jiān)測血壓。氣管切開插管連接動物人工呼吸機(jī),開胸暴露心臟,將刺激器正極放在心尖部,負(fù)極放在主動脈根部,用頻率120 Hz、波寬 2 ms～8 ms、電流20 mA 的方波刺激4 s,使心臟驟停,3 min后用心臟按壓或除顫后輔以心臟按壓,使心臟復(fù)跳,同時用呼吸機(jī)維持呼吸。

4 貓心臟驟停動物模型的建立

陳銘等[9]為了研究血管加壓素在家貓心肺復(fù)蘇中作用采用氣管夾閉法制作了CA模型。Tanahashi等[10]為了觀察Pentoxifylline對CA后腦血流的影響,給15只貓常規(guī)開胸,在直視下直流電電擊誘發(fā)室顫,復(fù)制CA模型,30 s后給予電復(fù)律終止室顫,結(jié)果15只貓均恢復(fù)自主心律。

5 大鼠心臟驟停動物模型的建立

心肺復(fù)蘇基礎(chǔ)研究最常采用的是大鼠心臟驟停模型。相對于狗、豬等大動物模型,大鼠模型相對價格低廉,易于操作。目前大鼠心搏驟停模型主要有窒息法[11]、氯化鉀停跳法和致顫法[12,13]。窒息法和氯化鉀停跳法因操作相對簡單常被國內(nèi)研究采用,但存在一些缺點(diǎn):不能保證每個動物都在同一時間內(nèi)心跳停止;采用上述方法大多會誘發(fā)大鼠出現(xiàn)無脈性心電活動或者心室靜止,和臨床上心跳驟停患者初始心率多表現(xiàn)為室顫有一定差距;并且由于大鼠基礎(chǔ)心率很快(大約350/min),具有自動復(fù)律的特點(diǎn),上述方法往往不能防止大鼠自動轉(zhuǎn)復(fù)室上性心律。通過致顫法導(dǎo)致室顫性心搏驟停的復(fù)蘇模型更為接近臨床實際,而且可以保證每個動物都能在既定時間誘發(fā)心室顫動,因此被認(rèn)為是更為理想的心肺復(fù)蘇模型。

陳蒙華等[14]根據(jù)非同步心室起搏可以誘發(fā)室速和室顫的原理,應(yīng)用經(jīng)食道心臟起搏的方法給予10只老齡大鼠非同步快速心室起搏,結(jié)果10只大鼠均成功誘發(fā)室顫,4 min后經(jīng)常規(guī)冠脈灌注壓(CPR),必要時加用腎上腺素,10只大鼠均復(fù)蘇成功。該技術(shù)操作簡單、成功率搞、重復(fù)性好、可控制行強(qiáng)等特點(diǎn)。

6 小鼠心臟驟停動物模型的建立

小鼠用于心臟驟停動物模型近幾年剛剛開始。Bottiger等[15]最早使用小鼠來研究腦復(fù)蘇。2002年 Lei等[16]建立小鼠心肺復(fù)蘇動物模型,提供了一個與結(jié)果有良好相關(guān)性的標(biāo)準(zhǔn)化動物模型。此實驗觀察CPP、平均動脈壓(M AP)和呼氣末二氧化碳分壓(PETCO2)對心臟循環(huán)功能和CPR成功率的影響,發(fā)現(xiàn)小鼠模型同大鼠模型一樣具有良好的CPR成功率和動物模型的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。小鼠模型能支持對心臟驟停時腎上腺素受體對心臟和外周血管作用的持續(xù)性研究。

陳蒙華等[17]應(yīng)用食道心臟起搏的方法對小鼠誘發(fā)室顫,取得了滿意的效果。經(jīng)食管心臟起搏誘發(fā)室顫4極5 F起搏電極經(jīng)口插入食管約4 cm,電極近端與BL-420E生物機(jī)能實驗系統(tǒng)的電生理刺激輸出端相連。先測定心室起搏閾值;誘發(fā)室顫電壓應(yīng)高于起搏閾值3 V～5 V。采用連續(xù)快速起搏誘發(fā)室顫,當(dāng)起搏90 s后暫停起搏并觀察1 s～2 s,如心電圖顯示,起搏誘發(fā)出來的室顫自動轉(zhuǎn)律時,應(yīng)立即再起搏30 s,直至誘發(fā)出的室顫持續(xù)存在、或出現(xiàn)無脈性電活動或一條直線(無心電活動)為止,通常需要起搏90 s～180 s不等。

7 結(jié) 語

心臟驟停動物模型的種類很多,制作方法有難有易,應(yīng)根據(jù)實驗?zāi)康?、實驗室具備的條件(設(shè)備、技術(shù)力量)、實驗經(jīng)費(fèi)等綜合分析,選擇最適宜的動物模型。自 Utstein-Style指南頒布以來,心臟驟停動物模型實驗研究及文獻(xiàn)報道已逐步規(guī)范與統(tǒng)一。將來繼續(xù)通過Utstein-Style指南對各心臟驟停動物模型實驗研究的總體引導(dǎo),統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化各種動物模型的制作方法和評估參數(shù),反復(fù)驗證各種方法的可行性和可重復(fù)性,實驗研究者們就可以選擇到一種與各自研究的疾病有最為相似的病理生理學(xué)改變和血流動力學(xué)變化,與臨床病例有良好相關(guān)性的最佳動物模型。隨著實驗研究的增多,經(jīng)驗不斷積累,對此類研究將更加完善。

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