擴張型心肌病動物模型的實驗研究進展

強 歡(綜述)，潘凱麗，成勝權(quán)(審校)

(第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院兒科，西安710032)

擴張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是以單側(cè)或雙側(cè)心腔擴大，心肌收縮期功能減退，伴或不伴有充血性心力衰竭為主要特征的原因不明的心肌疾病［1］。其病理改變是以心肌細胞壞死、凋亡，間質(zhì)纖維化，膠原增生為主要特征，臨床以進行性心力衰竭、心律失常、血栓栓塞、猝死為主要表現(xiàn)。近年來，其發(fā)病率、致殘率和致死率正在逐年遞增。DCM至今尚無特異有效的治療方法，對癥治療是主要方法，如通過休息、利尿、擴張血管以減輕心臟負擔(dān)，糾正心力衰竭，以及應(yīng)用抗心律失常藥物等，但這些均不能延緩病情進展，患者依然會因心臟進行性增大，心力衰竭進行性加重，最終導(dǎo)致死亡。以往認為癥狀出現(xiàn)后5年的存活率在40%左右［2］。

1 阿霉素DCM模型的建立

Khan等［3］給予SD大鼠靜脈注射阿霉素，每次4 mg/kg，每周1次，共4周，停藥3周后采用超聲診斷儀檢測試驗大鼠心臟大小及功能，處死后取心肌組織行電鏡觀察其病理改變。實驗動物死亡率為53%，心臟超聲顯示實驗組大鼠有心包積液，左心室舒張期末內(nèi)徑及收縮期末內(nèi)徑均顯著增加，左心室內(nèi)徑縮短率顯著降低，電鏡顯示模型組心肌細胞變性壞死，線粒體及組織間質(zhì)水腫，心肌纖維斷裂，少量散在炎性細胞浸潤［4，5］。采用這種方法制造DCM大鼠模型簡單、可靠、重復(fù)率高，同人類DCM的病理改變相似。

鄧海等［6］實驗過程中(8周)實驗組動物死亡率為23.3%，余均成功建立DCM模型。還有報道用類似的方法成功建立大耳白兔的DCM 模型。李國草等［7］實驗過程(8周)中實驗組動物死亡率為33.33%，余均成功建立DCM模型。

短療程大劑量腹腔注射阿霉素易出現(xiàn)心外毒性作用，如大量腹水、急性腎病等，與DCM慢性發(fā)病不符。而小劑量長療程的阿霉素腹腔注射建立阿霉素心肌病動物模型成功率高，死亡率低，重復(fù)性好，而且兔模型較鼠模型有死亡率低、成模率高的優(yōu)點。但阿霉素致心力衰竭的同時，伴隨著其他的不良反應(yīng)，如脫毛、腹瀉、骨髓抑制、腎病、藥物注射局部潰爛等。

2 呋喃唑酮DCM模型的制備

于勤等［8］采用2周齡雌性近交系SD大鼠，將呋喃唑酮配成43 mg/mL的溶液，按0.3 mg/g灌胃，每日1次，每周按體質(zhì)量調(diào)整用藥劑量，喂飼8周。實驗動物死亡率為46.4%，呋喃唑酮組動物體質(zhì)量減少，而心臟重量增加，心電圖表現(xiàn)為QRS時限與Q-T間期延長，心臟超聲示左心室舒張期末內(nèi)徑、收縮期末內(nèi)徑增大，而左心室射血分數(shù)減小，光鏡與電鏡下表現(xiàn)為典型的DCM病理變化，血漿中心鈉素、血管緊張素Ⅱ、內(nèi)皮素增高，而前列腺素F1α與血漿前列腺素F1α濃度及前列腺素F1α/血栓素B2明顯降低。呋喃唑酮誘發(fā)SD大鼠DCM模型從活體形態(tài)學(xué)、組織病理及神經(jīng)內(nèi)分泌變化均成功地反映了人類DCM的特點，因此喂飼呋喃唑酮0.3 mg/g，用藥8周，可作為呋喃唑酮誘發(fā)SD大鼠DCM的標(biāo)準(zhǔn)模式。還有報道用類似的方法成功建立SD大鼠的DCM模型，黃榮杰等［9］造模12周總的DCM組大鼠死亡率為10%，造模成功率為66.6%。丁樂等［10］造模8周總的DCM組大鼠死亡率為13.33%，其中造模成功率為83.33%。

呋喃唑酮長期飼喂可成功建立大鼠DCM模型，且具有方法簡單、死亡率低、成功率高的優(yōu)點，也是國內(nèi)DCM動物模型建立最常用的方法之一。研究發(fā)現(xiàn)呋喃唑酮心臟毒性作用與年齡有關(guān)，故呋喃唑酮應(yīng)盡早給予，最好是大鼠出生后1周添加。呋喃唑酮引起心臟毒性的同時也引起腹瀉和神經(jīng)毒性表現(xiàn)，如角弓反張、跋在地上頭轉(zhuǎn)圈、兩腿伸直做游泳狀等。

3 多柔比星DCM模型的建立

白潔等［11］采用10周齡雄性SD大鼠，腹腔注射多柔比星量分別為8、16、24 mg/kg，并于給藥前及給藥后第2、4、6、8周用心臟超聲觀察左心室舒張期末內(nèi)徑、收縮期末內(nèi)徑、左心室射血分數(shù)和第9周取心肌觀察病理形態(tài)改變。結(jié)果顯示，低劑量組死亡率為10%，中劑量組死亡率為30%，高劑量組死亡率為70%，心臟超聲檢查顯示給藥8周后中、高劑量組大鼠左心室舒張期末內(nèi)徑、收縮期末內(nèi)徑增大，左心室射血分數(shù)下降。組織病理檢查符合DCM典型病理特征。

有研究者采用每周2 mg/kg，連續(xù)8周給予大鼠多柔比星腹腔內(nèi)注射，死亡率為18.75%，成功率為81.25%［12］。另有研究者采用短期(3周)大劑量腹腔注射多柔比星(15 mg/kg)的方法成功建立了DCM模型［13］，但死亡率較高，發(fā)病較急，與臨床上DCM慢性發(fā)展過程不符。運用分次小劑量腹腔注射可以成功建立DCM的動物模型，死亡率較低，且經(jīng)濟、簡單、重復(fù)性好，較短期大劑量注射更適于建立DCM模型。

4 病毒性DCM模型的建立

李雙杰等［14］采用4周齡雄性Balb/c小鼠，腹腔內(nèi)注射0.1 mL 10－5TCID50(在HeLa細胞中測50%組織感染率)柯薩奇B3m病毒(Nancy株)，以后每4周腹腔內(nèi)重復(fù)接種0.1 mL 10－6TCID50柯薩奇B3m病毒，分別于接種病毒后第1、3、6、9個月隨機取部分小鼠，行心臟超聲檢查心功能，稱體質(zhì)量，留取心肌進行病理切片。首次感染病毒第1個月內(nèi)死亡率為31%;第3個月內(nèi)死亡率為49%;第6個月死亡率為61%;第9個月死亡率為64%(不包含中間按實驗計劃處死的)。心臟彩色超聲心動圖檢測病毒組小鼠心腔普遍擴大，呈普大心型，心室壁活動度明顯減弱。在感染病毒1～3個月，易感小鼠呈現(xiàn)慢性心肌炎的病理特征，而僅6個月組10只小鼠中6只小鼠心肌蘇木精-伊紅染色有病理變化，具體表現(xiàn)為心肌細胞排列明顯紊亂，間質(zhì)有少許炎性細胞浸潤，膠原明顯增多。VG染色發(fā)現(xiàn)膠原增生，心肌細胞分隔呈網(wǎng)篩狀。組織病理學(xué)特征與人類DCM的病理形態(tài)特征極為相似。

還有研究者采用4周齡雄性Balb/c小鼠腹腔反復(fù)注射柯薩奇病毒B3，6個月后，病毒組小鼠心臟稍有增大，但最大橫徑與正常組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義，心臟重量比正常組有所增加，左心室游離壁厚度顯著變薄，電鏡觀察心肌組織出現(xiàn)病理改變［15］。Gao等［16］也用類似方法成功建立了小鼠DCM模型，其死亡率為46.7%，心臟超聲檢查符合DCM的典型變化。總體而言采用該方法建立DCM動物模型，技術(shù)難度大，傳染性強、周期長達6個月，而且結(jié)果沒有保證。

5 快速心室起搏法制備DCM模型

白融等［17］用6只成年健康雜種犬采用快速心室起搏法制備DCM模型，麻醉后先通過射頻消融希氏束致Ⅲ度房室傳導(dǎo)阻滯，再經(jīng)靜脈植入心內(nèi)膜起搏電極，起搏頻率為 250次/min，起搏時間持續(xù)(23.6 ±2.57)d。Dixon等［18］用10 只成年健康豬采用快速心房起搏法制備 DCM模型，起搏頻率為240次/min，持續(xù)3周。所有動物均成功制備為DCM心力衰竭模型。B超和病理解剖檢查證實有心臟擴大、心室壁變薄以及肝淤血、肺淤血。病理切片顯示心肌細胞空泡變性、肝竇擴張充血、肺泡內(nèi)含鐵血黃素沉積。Power等［19］也采用類似的方法成功制備了羊DCM模型。

快速心室起搏制備DCM動物模型的方法較安全、可靠、實用、死亡率低、成模率高，能更好地模擬人類DCM的病理生理變化，但技術(shù)復(fù)雜、操作技術(shù)難度大，花費多，結(jié)果不易重復(fù)，而且僅適于犬、豬和羊等大型動物，大鼠、小鼠、兔等相對較小的動物暫未見報道。

6 自發(fā)性DCM模型

有學(xué)者用患有遺傳性心肌病的敘利亞金色倉鼠建立 DCM 模型，現(xiàn)已培育出 BIO14.6、BIO50.54、BIO82.62、BIO53.58、UM-X7.1 等品系，建立了比較穩(wěn)定的心肌病模型。該種大鼠于出生后30～60 d出現(xiàn)心肌細胞變性、灶狀壞死、鈣鹽沉著;出生后60～90 d出現(xiàn)心肌纖維化;出生后90～150 d心肌肥大，心室擴張等病理變化［20］。

該類DCM動物模型的優(yōu)點是能完整地反映出人類DCM發(fā)病機制、病理生理、血流動力學(xué)的改變及神經(jīng)內(nèi)分泌激活，而且模型成熟穩(wěn)定。缺點是價格偏高，發(fā)病率偏低，造模周期長，而且一般的實驗動物中心不常規(guī)提供該類模型動物。

7 誘導(dǎo)相關(guān)基因突變建立轉(zhuǎn)基因DCM動物模型

Li等［21］采用小鼠S196L基因產(chǎn)生錯義突變的方法，成功地使10個月齡小鼠產(chǎn)生了特征性DCM癥狀和血流動力學(xué)改變，且心臟超聲及心肌病理改變均符合DCM的特征。Nikolova等［22］使小鼠不能表達穩(wěn)定的核纖層蛋白，導(dǎo)致4～6周齡小鼠的心臟彩超、心肌病理結(jié)果、腦鈉素水平等出現(xiàn)符合DCM改變的變化。Toko等［23］通過使小鼠產(chǎn)生突變的alpha-actin基因過度表達，成功建立了DCM模型。Kim等［24］刪除果蠅Notch家族中的CG31665基因，成功建立了果蠅DCM模型。

上述經(jīng)過遺傳修飾所產(chǎn)生的DCM動物模型，尚不夠成熟穩(wěn)定，還需要更多的重復(fù)實驗，才能廣泛投入應(yīng)用。DCM是多基因改變誘導(dǎo)的疾病，與眾多基因有關(guān)，還需進行深入研究。

8 自身免疫性DCM動物模型

有研究者從豬心室肌中提純出肌凝蛋白，分別以10和20 mg/kg體質(zhì)量注射于刺鼠皮下，持續(xù)3周，成功建立了刺鼠DCM模型。國內(nèi)亦有研究者從豬心室肌中分離提純出肌凝蛋白并將其注射到Balb/c小鼠皮下，成功引發(fā)小鼠自身免疫性心肌炎和DCM［25，26］。采用這種方法建立 DCM 模型是成功的，具有成模率高，造模周期短的優(yōu)點，但技術(shù)難度大，操作復(fù)雜。

9 酒精性DCM動物模型

Jones等［27］利用剔除金屬硫蛋白基因的小鼠，飼以含乙醇的飲食，持續(xù)2個月后，超聲診斷儀檢測實驗大鼠心臟增大，左心室舒張期末內(nèi)徑、收縮期末內(nèi)徑增大，處死后取心肌組織行電鏡觀察其病理改變呈典型DCM病理改變［28］。采用這種方法建立DCM模型是成功的，但現(xiàn)在報道文獻較少，方法暫不成熟。

10 結(jié)語

近十年來，使用雙心室同步起搏、動態(tài)心肌成形術(shù)、左室減容手術(shù)、左心輔助裝置等方法，臨床效果也均難以令人滿意。心臟移植是晚期DCM患者有效治療方法之一，但存在以下問題:①供體缺乏;②費用昂貴;③術(shù)后感染;④術(shù)后排斥反應(yīng)。雖然骨髓干細胞移植治療缺血性心臟病的有效性和安全性已得到初步臨床試驗的證實，但該方法在DCM領(lǐng)域的研究尚處于起步階段，暫不成熟。建立該病理想的動物模型，最大限度地模擬DCM臨床病理生理過程，對DCM的臨床研究及治療至關(guān)重要。

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