心腎綜合征動物模型研究進(jìn)展

王 蕾，郝 迪，李 旭，王 梓

(天津市醫(yī)藥科學(xué)研究所，天津 300020)

經(jīng)典制備急、慢性心衰動物模型的方法包括:通過手術(shù)造成前、后負(fù)荷加重;采用冠狀動脈結(jié)扎導(dǎo)致缺血性心肌病;通過心肌毒性化學(xué)物質(zhì)直接損傷心肌細(xì)胞;基因敲除或轉(zhuǎn)基因。制備腎衰動物模型則多采用腎臟單側(cè)全腎或部分腎組織切除、腎蒂或腎動脈永久結(jié)扎或缺血/再灌、化學(xué)物質(zhì)合并腎臟切除術(shù)等方法。以上各方法均可模擬不同程度的心、腎功能損傷，用來進(jìn)行不同藥物作用機制研究。本文擬對現(xiàn)有心腎功能損傷的動物模型予以綜述。

1 單一手術(shù)方法模型

1.1 腎臟切除術(shù)腎衰模型的制備常選用不同程度的腎臟組織切除［2］。單側(cè)腎切除(unilateral nephrectomy，UNX)導(dǎo)致較輕度腎功能損傷，常不伴有蛋白尿和組織結(jié)構(gòu)病變。但存留一側(cè)腎臟的代償功能與性別和月齡有密切關(guān)系［3］?！岽笫骍NX后，代償側(cè)腎臟的生理及病理變化輕微，僅為腎小球系膜細(xì)胞局灶性輕度增生為主;♀UNX組代償側(cè)腎臟的腎小球系膜細(xì)胞局灶節(jié)段性中、重度增生，系膜基質(zhì)增多。2～3月齡及10～12月齡的大鼠UNX組術(shù)后1個月尿蛋白/肌酐比值較正常組升高，術(shù)后3個月比值下降至正常范圍，但腎小球均有硬化性病變;4～6月齡大鼠UNX組術(shù)后3個月內(nèi)無尿蛋白/肌酐比值的異常變化，組織病理亦無變化;7～9月齡大鼠術(shù)后尿蛋白/肌酐比值有明顯異常，但無明顯病理改變。由于腎素由腎小球旁器釋放，經(jīng)腎靜脈進(jìn)入血液，因此，腎臟的切除對腎素水平的影響較大。給食蟹猴進(jìn)行UNX術(shù)后，血漿中只含有腎素原［4］，注射重組的腎素原并未引起腎素原向腎素轉(zhuǎn)化;這與Krop等［5］報道臨床腎臟切除術(shù)后血漿中只能檢測到腎素原，而沒有腎素的結(jié)果一致。隨著腎素的降低，血管緊張素也隨之減少，術(shù)后1～2 d，腎素和血管緊張素濃度才能恢復(fù)至術(shù)前的5% ～10%，腎素原濃度恢復(fù)至25% ～30%，腎組織內(nèi)的腎素(原)總量是血漿中的10倍。

與UNX相比，部分腎切除(subnephrectomy，SNX)導(dǎo)致的腎臟損傷較為嚴(yán)重，并最終轉(zhuǎn)歸為尿毒癥或慢性腎臟疾病并發(fā)癥［6-7］，腎臟組織結(jié)構(gòu)也有變化，該病理改變與人類自發(fā)的腎小球局灶節(jié)段硬化極為相似。在對ACEI與ARB聯(lián)合作用研究中，大鼠5/6腎切除10周后，腎功能降低、收縮壓升高的同時，心臟也出現(xiàn)明顯病變，表現(xiàn)為心臟重量(及指數(shù))、左室重量(指數(shù))均增加，肌纖維排列紊亂，間質(zhì)增生，心肌細(xì)胞肥大，部分心肌纖維化［8］。

1.2 腎臟缺血/再灌注(ischemia-reperfusion，I/R)I/R導(dǎo)致急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)模型，AKI可轉(zhuǎn)歸為慢性腎臟疾病(chornic kidney disease，CKD)，然而AKI與CKD之間病理生理轉(zhuǎn)化過程尚未明確。再灌24h內(nèi)，腎臟血流量(renal blood flow，RBF)下降50% ～75%，同時伴隨血清肌酐急劇升高，但術(shù)后1～2周恢復(fù)至正常水平［9］，2～4周內(nèi)腎小管結(jié)構(gòu)分化重建［10］。蛋白尿和腎間質(zhì)纖維化改變是由AKI向CKD轉(zhuǎn)變的內(nèi)在修復(fù)過程［11］，管周毛細(xì)血管稀疏是纖維化之前的恢復(fù)階段，但可加重缺氧，從而向CKD發(fā)展。為觀察腎 I/R損傷后對 AngII敏感性的變化，David等［12］報道將大鼠雙側(cè)腎蒂結(jié)扎40 min后再灌造成I/R損傷，對低劑量AngII敏感度明顯高于未損傷組。

1.3 心臟左冠狀動脈結(jié)扎術(shù)左冠狀動脈結(jié)扎術(shù)制備心肌梗死(myocardial infarction，MI)大鼠模型是目前最常用于研究心肌損傷的動物模型。該模型的特點為術(shù)后3～5周心輸出量降低、左室功能損傷，血流動力學(xué)和神經(jīng)激素的變化均與臨床病理特點接近，因此，是研究RAAS阻滯劑的理想模型。該模型使心肌功能受損的同時，還可導(dǎo)致腎臟功能進(jìn)行性降低，表現(xiàn)為血清肌酐增加［13］。

1.4 腹主動脈結(jié)扎術(shù)(abdominal aortic cross clamping，AAC)腎下腹主動脈(infrarenal abdominal aortic cross，IAA)缺血后再灌，心臟組織中AngII升高［14］，亦可使血清肌酐(Cre)、尿素氮(BUN)含量明顯升高，造成腎損傷，腎上腺髓質(zhì)素可對其改善［14-15］。腹主動脈阻斷時間對心腎功能損傷也有影響。比較結(jié)扎時間在50 min以上與50 min以下的血清肌酐和肌鈣蛋白，兩者具有明顯差異，表明延長腹主動脈阻斷是導(dǎo)致術(shù)后心腎損傷的影響因素［16］。將左腎與右腎動脈之間部位的腹主動脈結(jié)扎至直徑為0.6 mm殘腔，4周后大鼠心功能受損、血流動力學(xué)改變、心肌組織AngII升高［17］。Yeung等［18］報道，腹主動脈結(jié)扎的位置亦會影響腎衰程度。該研究比較了對腎動脈近心端的腹主動脈段夾閉45 min+再灌90 min與腎動脈近心端夾閉45 min后，再對遠(yuǎn)心端的腹主動脈部分夾閉20 min后再灌70 min，后者腎動脈血流、皮質(zhì)流、動脈壓均高于前者，增加腎動脈遠(yuǎn)心端腹主動脈部分的夾閉過程加重了腎小管刷狀緣損傷，增加管腔載脂蛋白-2等。

2 合并術(shù)式加重臟器損傷程度

2.1 心肌梗死術(shù)合并單側(cè)腎切除術(shù)(UNX+MI)MI術(shù)后1周合并UNX可使大鼠心肌損傷的同時，使殘留側(cè)腎臟損傷較單一UNX更重，尿中蛋白含量增加，腎小球硬化，血肌酐水平增加。然而，該合并模型卻不能加重心梗程度。若增加大鼠心肌梗死面積，其腎臟損傷亦隨之加重?？傊?，該模型未觀察出心功能伴隨腎功能減退的進(jìn)行性損傷，而腎功能的損傷也相對較輕［2］。

2.2 部分腎切除術(shù)合并心肌梗死術(shù)(SNX+MI)SNX導(dǎo)致大鼠蛋白尿、肌酐清除率降低、腎小球硬化、纖維化和系膜基質(zhì)擴張，2周后合并MI，未見蛋白尿和腎臟組織病變的加重，而肌酐清除率和RBF進(jìn)一步降低;而心功能較單一MI術(shù)比較未見加重，心肌收縮和舒張功能、毛細(xì)血管密度的降低程度均與單一MI術(shù)式相當(dāng)［9］。該模型被經(jīng)常用來研究心腎綜合征的腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)阻滯劑治療作用。有報道運用該模型觀察賴諾普利(ACEI-Ⅲ)治療6周可阻止腎臟組織進(jìn)行性病變甚至改善，并可恢復(fù)RBF和肌酐清除率，毛細(xì)血管密度得以增加，心臟高壓得以改善。Dikow等［19］采用SNX+MI模型觀察心臟組織病變，腎功能已有損傷的大鼠，其心肌更容易缺血損傷，尿毒癥大鼠的心肌梗死面積明顯增加，這與臨床上腎臟疾病患者并發(fā)心梗死亡率更高的特點一致。

3 化學(xué)藥物

3.1 阿霉素阿霉素為常用蒽類抗癌藥物，具有嚴(yán)重心臟毒性，累積的毒性反應(yīng)可引起充血性心力衰竭，可制作阿霉素心肌病模型。阿霉素導(dǎo)致腎損傷的模型不僅使腎功能破壞，同時心功能也受到影響［20］，符合臨床心腎綜合征的特點，即臟器組織結(jié)構(gòu)和功能均受損［21-22］。但阿霉素導(dǎo)致心衰的用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于致腎衰用量，因此，限制了在同一時間觀察心腎共損的病變。

3.2 腺嘌呤高濃度腺嘌呤通過黃嘌呤氧化作用變?yōu)闃O難溶于水的2，8-二羥基嘌呤，其沉積于腎小管進(jìn)而阻塞腎小管，抑制氮質(zhì)化合物的排泄。該方法造成大鼠與人類CRF相類似的代謝異常，包括氮質(zhì)血癥、胍類化合物的蓄積、氨基酸代謝異常、電解質(zhì)代謝紊亂和內(nèi)分泌異常，腎近曲小管、部分遠(yuǎn)曲小管及腎小球受損，腎臟呈大白腎甚至腎固縮。但腺嘌呤造成的大鼠CRF，血漿AngII濃度變化與臨床CRF不一致。有文獻(xiàn)報道［23］腺嘌呤150 mg·kg-14周后，大鼠血漿AngII和腎素均降低。因此，該模型不適合用于RAAS系統(tǒng)相關(guān)的機制研究。

3.3 腎臟切除術(shù)合并化學(xué)藥物雖然UNX術(shù)對腎功能損傷的程度較輕，但由于存留側(cè)腎臟的代償功能增加，此時，合并給予化學(xué)藥物，可使模型成立周期縮短。如將大鼠UNX 2周后，腹腔注射鏈脲佐菌素(STZ)40 mg·kg-1可制備穩(wěn)定的糖尿病腎病模型，血漿AngII濃度明顯升高［24］。筆者以往的實驗采用腺嘌呤合并UNX術(shù)制備大鼠慢性腎衰模型，大鼠腎功能損傷明顯，血清肌酐、尿素氮均異常升高，但血漿中AngII降低，而不是升高。

4 轉(zhuǎn)基因動物模型

在心肌細(xì)胞中，腎素原濃度依賴地激活信號通路，然后磷酸化熱休克蛋白27(heat shock protein 27，HSP27)，HSP27激活會引起肌纖維動力學(xué)的改變，從而導(dǎo)致腎素原高表達(dá)的轉(zhuǎn)基因動物心肌肥大的產(chǎn)生［25］。腎素原受體拮抗劑的作用在血管緊張素I型受體(AT1A)缺乏小鼠模型得到驗證，AT1A缺乏的小鼠對AngII不再有正常的收縮反應(yīng)［26］。

5 展望

綜上所述，在已報道的心腎衰竭的動物模型中，“心損及腎、腎損及心”或“心腎共損”的病理程度較輕，且RAAS病理變化特點尚需深入系統(tǒng)研究，尤其是難以滿足針對RAAS系統(tǒng)的新成員腎素原及其受體的研究需求。因此，需對動物模型做以下幾點優(yōu)化:(1)對實驗動物選用適當(dāng)?shù)暮喜⑹中g(shù)術(shù)式，在較短時間內(nèi)實現(xiàn)心腎功能的共損、互損，縮短研究周期，并相應(yīng)增加心腎損傷程度，高度模擬臨床心腎綜合征的病變特點。(2)選用化學(xué)藥物造模時，要充分考慮該類化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致的生化指標(biāo)變化特點。針對腎素原及其受體進(jìn)行研究時應(yīng)選用腎素-血管緊張素系統(tǒng)變化符合臨床心腎綜合征病理特點的動物模型。(3)為進(jìn)一步求證腎素原受體的非AngII途徑的作用機制，需綜合上述模型方法的特點，建立相應(yīng)動物模型，并從血液生化、血流動力學(xué)、組織結(jié)構(gòu)等指標(biāo)驗證其科學(xué)性和實用性，為心腎綜合征的研究提供新的支撐。

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