高血壓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的研究進(jìn)展

沈智潔、張志輝綜述，楊侃審校

高血壓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的研究進(jìn)展

沈智潔、張志輝綜述，楊侃審校

高血壓是常見的心血管系統(tǒng)疾病，其患病率高，控制率低，嚴(yán)重威脅人類健康。為了更好地探究其發(fā)病機(jī)制及治療方法，人們構(gòu)建了多種高血壓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，主要分為基因相關(guān)模型與非基因相關(guān)模型，前者包括遺傳性和基因工程動(dòng)物模型，后者包括環(huán)境性、手術(shù)性、藥物性動(dòng)物模型。本文就各種模型的建模方法、發(fā)病機(jī)制、應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)作一綜述。

高血壓；動(dòng)物模型

高血壓是常見的心血管系統(tǒng)疾病，我國(guó)高血壓患病率為18.8%，影響心、腦、腎等重要臟器的結(jié)構(gòu)與功能，最終可導(dǎo)致這些器官的功能衰竭。為了更好地探究其發(fā)病機(jī)制及治療方法，人們構(gòu)建了各種高血壓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，尤其近幾年高血壓治療領(lǐng)域熱點(diǎn)經(jīng)導(dǎo)管射頻消融去腎神經(jīng)術(shù)治療頑固性高血壓的有效性、安全性及作用機(jī)制研究更需要利用高血壓動(dòng)物模型。本文就目前國(guó)內(nèi)外高血壓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的最新進(jìn)展作一綜述。

高血壓動(dòng)物模型可分為基因相關(guān)模型與非基因相關(guān)模型（圖1），前者包括遺傳性和基因工程動(dòng)物模型。非基因相關(guān)模型指在相同或相似的遺傳背景下，通過環(huán)境、手術(shù)、藥物等各因素誘導(dǎo)得到的動(dòng)物模型。

圖1 高血壓動(dòng)物模型分類

1 基因相關(guān)模型

1.1 遺傳性高血壓模型

遺傳性高血壓模型可以模擬人類的遺傳現(xiàn)像，其中以自發(fā)性高血壓大鼠（SHR）最為常用。SHR成鼠血壓水平一般＞200 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），初期并沒有明確的病理性紊亂證據(jù)，后期出現(xiàn)高血壓靶器官損害[1]，是目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最接近人類原發(fā)性高血壓的動(dòng)物模型，其亞群包括易卒中型、抗卒中型等。SHR缺乏嚴(yán)格的血壓對(duì)照[2]，血壓正常的Wistar大鼠遺傳差異程度與SHR有很大不同，使得SHR在高血壓遺傳背景的研究中有所限制。Dahl 鹽敏感性大鼠（DS rats）由對(duì)鹽敏感的Sprague-Dawley（SD）大鼠培育而來，并在此基礎(chǔ)上培育出SS/Jr鹽敏感性大鼠，其所有遺傳基因組幾乎為100%純合子，攝入不同濃度的含鹽食物（8%或0.4% 氯化鈉）均可使其產(chǎn)生高血壓，并伴發(fā)血管和腎臟損害。DS大鼠在揭示鹽敏感高血壓的發(fā)病機(jī)制方面具有重要作用，遺傳連鎖分析發(fā)現(xiàn)鹽敏感基因連鎖位點(diǎn)靠近血管緊張素轉(zhuǎn)化酶基因和鳥苷酸環(huán)化酶偶聯(lián)受體A/心房利鈉因子受體基因[1,3]，提示這可能與高血壓的形成有關(guān)。此類模型遺傳背景較為明確，性狀穩(wěn)定，但與人類的種屬差異較大。目前缺乏遺傳性大動(dòng)物模型，無論是賓夕法尼亞高血壓犬還是轉(zhuǎn)基因高血壓幼豬（未公開報(bào)道）遺傳背景均不清楚，如能證實(shí)其可靠性及穩(wěn)定性，其在高血壓的發(fā)病機(jī)制研究等諸多領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。

1.2 基因工程高血壓動(dòng)物模型

基因工程動(dòng)物是指某些遺傳性狀通過基因工程手段而被人為改造的動(dòng)物，包括轉(zhuǎn)基因及基因敲除動(dòng)物模型。轉(zhuǎn)基因小鼠同時(shí)含有大鼠或人類的血管緊張素原基因和腎素基因，含有人類基因的小鼠血壓明顯增高。轉(zhuǎn)基因大鼠由SD大鼠培育而來，TGR （mREN2）27即為其中一種，是研究正?；虻湍I素型高血壓的較好模型。另外，敲除血管緊張素轉(zhuǎn)化酶或血管緊張素Ⅱ1型受體基因的小鼠血壓降低，提示血管緊張素轉(zhuǎn)化酶及血管緊張素Ⅱ1型受體在高血壓發(fā)病中有重要作用。光傳感因子基因是應(yīng)激性高血壓的候選基因[4]，其敲除后小鼠血壓升高，同時(shí)伴有周圍交感神經(jīng)興奮性的改變[5]，提示其可能作為應(yīng)激性高血壓治療的潛在靶點(diǎn)。此類模型具有適宜的對(duì)照組，在綿羊、奶牛、山羊等大動(dòng)物研究中亦有所應(yīng)用，適宜探究特定基因在高血壓發(fā)病中的機(jī)制，但該模型僅能研究單基因或雙基因的影響，所需的技術(shù)要求較高，國(guó)內(nèi)尚無高血壓基因工程大鼠模型制備成功和應(yīng)用的報(bào)道，因此，此模型應(yīng)用到人體還有待時(shí)日。

2 非基因相關(guān)性模型

2.1 環(huán)境誘導(dǎo)高血壓動(dòng)物模型

環(huán)境因素在高血壓的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，人們通過將動(dòng)物暴露于各種不同的環(huán)境誘導(dǎo)產(chǎn)生高血壓，主要包括以下類型：

應(yīng)激性高血壓動(dòng)物模型：應(yīng)激性高血壓動(dòng)物模型多利用足底電擊、噪音、震蕩籠等作為應(yīng)激原建模，我國(guó)學(xué)者金蔭昌等[6]早在上世紀(jì)60年代即通過鈴聲、電光等刺激建立了應(yīng)激性犬模型。此類模型機(jī)制與交感神經(jīng)系統(tǒng)（SNS）、腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）、延髓腹外側(cè)區(qū)膽堿能系統(tǒng)相關(guān)[2]。Porter等[7]發(fā)現(xiàn)空氣噴射壓力刺激亦可使SHR血壓升高，其機(jī)制與杏仁核中央核團(tuán)、藍(lán)班功能調(diào)節(jié)及皮質(zhì)激素釋放激素陽性神經(jīng)元的作用有關(guān)（圖2）。此類方法建模時(shí)間較長(zhǎng)，成模率低，使其應(yīng)用受到一定限制。

圖2 空氣噴射壓力致自發(fā)性高血壓大鼠血壓升高機(jī)制

飲食性高血壓動(dòng)物模型：研究顯示長(zhǎng)期給予特殊飲食可誘導(dǎo)動(dòng)物產(chǎn)生高血壓。在實(shí)驗(yàn)犬正常飲食中加入牛油或豬油，喂食5～6周后血壓明顯增高，血漿腎素活性及去甲腎上腺素濃度增加，伴有高血脂、高血糖、胰島素抵抗等代謝綜合征表現(xiàn)。喂養(yǎng)大鼠富含果糖的飲食亦能使血壓升高，SNS、RAS激活及水鈉潴留在這類模型中可能發(fā)揮一定作用[2]。高鹽飲食也可建立高血壓動(dòng)物模型，Denton等[8]逐漸增加黑猩猩飲食中的含鹽量，觀察到實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物血壓平均增高33/10 mmHg。此類模型建模時(shí)間較長(zhǎng)，血壓升高程度有限，停止特殊飲食后，血壓不能長(zhǎng)期維持。目前國(guó)內(nèi)多采用不同飲食混合喂養(yǎng)以提高成模率，已有大動(dòng)物（犬）的相關(guān)研究，其在代謝綜合征方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

另外，低氧及寒冷環(huán)境亦可使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血壓升高。研究者通過周期性改變大鼠飼養(yǎng)艙中氧濃度建立慢性間歇低氧高血壓動(dòng)物模型。該模型中動(dòng)物血壓升高有低氧程度、低氧時(shí)間依賴性[9]，伴有血管內(nèi)皮功能障礙及結(jié)構(gòu)改變[10]，中樞交感調(diào)節(jié)位點(diǎn)直接作用增強(qiáng)[11]。冷環(huán)境中大鼠血漿和尿液中兒茶酚胺濃度增高，提示血壓升高可能與SNS激活有關(guān)[2]，亦有研究認(rèn)為其與一氧化氮水平、內(nèi)皮素系統(tǒng)、炎癥途徑、氧化應(yīng)激等相關(guān)[12]。此類模型需對(duì)環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格控制，在大動(dòng)物飼養(yǎng)中較難做到，因此在某種程度上限制了此類模型的研究和應(yīng)用。

2.2 手術(shù)性高血壓動(dòng)物模型

腎性高血壓動(dòng)物模型：腎性高血壓動(dòng)物模型包括腎血管性和腎實(shí)質(zhì)性高血壓模型。前者通過鉗夾腎動(dòng)脈致腎動(dòng)脈狹窄建模，主要包括一腎一夾、兩腎一夾、二腎二夾法。二腎二夾法保留動(dòng)物雙側(cè)腎臟，鉗夾雙側(cè)腎動(dòng)脈，兩腎一夾法鉗夾單側(cè)腎動(dòng)脈，一腎一夾法切除一側(cè)腎臟，鉗夾另一側(cè)腎動(dòng)脈。此類模型可用于大動(dòng)物，可靠性高，重復(fù)性好，部分可用于房顫的相關(guān)研究[13,14]，腎臟在該模型中免除了高血壓的作用，故不適宜研究其功能及結(jié)構(gòu)損害。腎實(shí)質(zhì)性高血壓模型通過手術(shù)切除動(dòng)物的部分腎臟（超過85%）、增加飲水或食物中鹽含量來使血壓升高[15]。該模型對(duì)腎功能影響較大，術(shù)后6月～1年觀察到蛋白尿進(jìn)展，提示血壓增高可能與腎功能下降有關(guān)[16]。此外還可通過腎缺血、腎纖維化建立該模型。腎實(shí)質(zhì)性高血壓模型改變實(shí)驗(yàn)動(dòng)物正常生理機(jī)能，對(duì)腎臟損傷較大，血壓升高程度有限，需要飲食因素輔助干預(yù)，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。

神經(jīng)源性高血壓動(dòng)物模型：Jannetta在上世紀(jì)70年代提出“神經(jīng)源性高血壓”假說，通過外科手術(shù)搏動(dòng)性刺激延髓左側(cè)腹外側(cè)Ⅸ、Ⅹ對(duì)腦神經(jīng)入腦干區(qū)建立狒狒高血壓模型。此類模型中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物SNS活性增加、血漿腎上腺素和去甲腎上腺素水平顯著升高，但機(jī)制仍不明確，可能與延髓腹外側(cè)區(qū)增加的血管緊張素Ⅱ與血管緊張素Ⅱ1型受體結(jié)合后致谷氨酸釋放增加有關(guān)。目前該模型主要用于犬、貓、靈長(zhǎng)類等大動(dòng)物，實(shí)驗(yàn)成本較高，對(duì)手術(shù)操作及飼養(yǎng)環(huán)境要求嚴(yán)格，圍術(shù)期死亡風(fēng)險(xiǎn)大，在我國(guó)僅有個(gè)別報(bào)道，并未廣泛開展。

2.3 藥物性高血壓動(dòng)物模型

經(jīng)典藥物致高血壓動(dòng)物模型：在藥物性高血壓模型中，去氧皮質(zhì)酮醋酸纖維素（DOCA）、辣椒辣素、亞硝基左旋精氨酸甲酯（L-NAME）應(yīng)用最多。DOCA、辣椒辣素可致鹽敏感性高血壓。DOCA模型通過攝入高劑量DOCA [300～1000 mg/（kg.d）]及 NaCl、切除部分腎實(shí)質(zhì)或單側(cè)腎臟建模，不依賴RAS[3]，表現(xiàn)為高容量負(fù)荷高血壓，與抗利尿激素、SNS、內(nèi)皮系統(tǒng)、氧化應(yīng)激等作用相關(guān)[2]，多用于原發(fā)性醛固酮增多所致高血壓的研究。辣椒辣素模型通過給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物注射辣椒辣素，損傷感覺神經(jīng)，使其對(duì)血漿腎素活性及醛固酮的抑制性降低，從而增加鹽敏感性，其機(jī)制還與脊髓背根神經(jīng)降鈣素基因相關(guān)肽減少、水鈉潴留、局部組織血管緊張素轉(zhuǎn)化酶作用有關(guān)。L-NAME是一氧化氮合酶競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，阻礙內(nèi)皮舒張因子一氧化氮生成。腹腔內(nèi)注射或溶于水中喂食L-NAME均可使血壓升高，同時(shí)伴有心臟指數(shù)、心肌細(xì)胞直徑、小動(dòng)脈管徑、管壁厚度的明顯改變。該模型需長(zhǎng)期給藥維持血壓，藥物過量可致動(dòng)物體重下降過快而死亡，因此應(yīng)用受限。目前國(guó)內(nèi)外此類模型多見于大鼠，大動(dòng)物相關(guān)研究較少。

RAS成分、糖皮質(zhì)激素致高血壓模型：RAS成分能成功誘導(dǎo)動(dòng)物發(fā)生高血壓，給實(shí)驗(yàn)犬、羊靜脈注射血管緊張素Ⅱ或醛固酮均可觀察到血壓升高，其機(jī)制與外周血管收縮有關(guān)，與中樞RAS或SNS作用可能并無關(guān)聯(lián)。此類模型建模時(shí)間短，但停藥后血壓恢復(fù)正常，如何建立長(zhǎng)期給藥的方法有待探索。給予孕期母羊糖皮質(zhì)激素[17,18]可觀察到胎羊在成年后平均動(dòng)脈壓增高，機(jī)制可能與血管緊張素Ⅱ與血管緊張素（1-7）比例失衡有關(guān)[19]。但這一方法在靈長(zhǎng)類動(dòng)物中并未得到相同結(jié)論[20]，具體原因仍不明確。該模型目前多用于研究動(dòng)物產(chǎn)前糖皮質(zhì)激素使用與產(chǎn)后血壓、腎功能、內(nèi)皮功能的相關(guān)關(guān)系，但由于其實(shí)驗(yàn)成本較高，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用相對(duì)較少。

另外，其他多種藥物均可用于高血壓建模，如丁硫氨酸亞砜胺[21]、維生素D和尼古丁、苯酚、氯化鎘[22]等，其機(jī)制可能包括細(xì)胞內(nèi)鈣超載、脂質(zhì)過氧化、水鈉潴留等多個(gè)方面。在其他疾病模型如腎衰模型、多囊卵巢綜合征模型中，亦可觀察到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血壓升高。研究者可根據(jù)研究目的選用不同高血壓動(dòng)物模型，研究其與高血壓的關(guān)系。

綜上所述，基因相關(guān)性高血壓模型中，SHR最接近人類原發(fā)性高血壓，因此應(yīng)用最多；基因工程動(dòng)物基于單基因或雙基因的研究，為高血壓的治療提供了潛在靶點(diǎn)。非基因相關(guān)模型中，環(huán)境性高血壓主要與SNS、RAS激活有關(guān)，提示其在高血壓發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵作用；神經(jīng)源性高血壓可避開藥物干擾，在經(jīng)導(dǎo)管射頻消融去腎神經(jīng)術(shù)治療高血壓的研究方面具有廣泛的應(yīng)用前景；藥物性高血壓建模方法相對(duì)簡(jiǎn)單，有利于研究不同因素致高血壓的相關(guān)機(jī)制。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于高血壓動(dòng)物模型的研究多集中于小動(dòng)物，這與實(shí)驗(yàn)成本較低，前期研究結(jié)果穩(wěn)定可靠有關(guān)。國(guó)內(nèi)僅有個(gè)別中心開展了大動(dòng)物的相關(guān)研究，在大動(dòng)物飼養(yǎng)條件、技術(shù)支持、指標(biāo)檢測(cè)方面還有待改進(jìn)。在國(guó)外，關(guān)于大動(dòng)物模型的研究較多，建模方法日趨成熟。但目前仍缺乏國(guó)際公認(rèn)的原發(fā)性高血壓大動(dòng)物模型，推測(cè)可能與大動(dòng)物遺傳背景復(fù)雜，環(huán)境因素控制難度較大有關(guān)。另外，由于人類疾病的復(fù)雜性及特異性，動(dòng)物模型并不能模擬人類高血壓疾病的所有特質(zhì)，因此人們必須徹底理解動(dòng)物模型并經(jīng)過嚴(yán)格的分析才能將結(jié)果應(yīng)用于人類身上。高血壓動(dòng)物模型在研究高血壓發(fā)病機(jī)制及并發(fā)癥方面起著關(guān)鍵的作用，相信隨著相關(guān)研究的不斷深入，其將進(jìn)一步揭示高血壓發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，并為高血壓的治療提供幫助。

[1]王文, 劉力生. 原發(fā)性高血壓的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ? 高血壓雜志, 1997, 5:266.

[2]Sun ZJ, Zhang ZE. Historic perspectives and recent advances in major animal models of hypertension. Acta Pharmacol Sin, 2005, 26: 295-301.

[3]Sarikonda KV, Watson RE, Opara OC, Experimental animal models of hypertension. J Am Soc Hypertens, 2009, 3: 158-165.

[4]Grassi G. Phosducin - a candidate gene for stress-dependent hypertension. J Clin Invest, 2009, 119: 3515-3518.

[5]Beetz N, Harrison MD, Brede M, et al. Phosducin influences sympathetic activity and prevents stress-induced hypertension in humans and mice. J Clin Invest, 2009, 119: 3597-3612.

[6]徐麗娜, 曾貴云, 金蔭昌. 利血平對(duì)正常狗的條件反射和血壓的影響. 生理學(xué)報(bào), 1961, 24: 151-160.

[7]Porter K, Hayward LF. Stress-induced changes in c-Fos and corticotropin releasing hormone immunoreactivity in the amygdala of the spontaneously hypertensive rat. Behav Brain Res, 2011, 216: 543-551.

[8]Denton D, Weisinger R, Mundy NI, et al. The effect of increased salt intake on blood pressure of chimpanzees. Nat Med, 1995, 1: 1009-1016.

[9]Wan NS, Chen BY, Feng J, et al. The effects of chronic intermittent hypoxia on blood pressure and sympathetic nerve activity in rats.Zhonghua Jie He He Hu Xi Za Zhi, 2012, 35: 29-32.

[10]Totoson P, Fhayli W, Faury G, et al. Atorvastatin protects against deleterious cardiovascular consequences induced by chronic intermittent hypoxia. Exp Biol Med (Maywood). 2013, 238: 223-232.

[11]Sunderram J, Androulakis IP. Molecular mechanisms of chronic intermittent hypoxia and hypertension. Crit Rev Biomed Eng, 2012,40: 265-278.

[12]王青梅, 郭宏, 田野. 寒冷暴露與高血壓. 中華高血壓雜志, 2013,21: 21-24.

[13]Lau DH, Mackenzie L, Rajendram A, et al. Characterization of cardiac remodeling in a large animal "one-kidney, one-clip" hypertensive model. Blood Press, 2010 , 19: 119-125.

[14]Lau DH, Mackenzie L, Kelly DJ, et al. Hypertension and atrial fibrillation: evidence of progressive atrial remodeling with electrostructural correlate in a conscious chronically instrumented ovine model. Heart Rhythm, 2010, 7: 1282-1290.

[15]Singh RR, Denton KM, Bertram JF. Reduced nephron endowment due to fetal uninephrectomy impairs renal sodium handling in male sheep.Clin Sci (Lond), 2010, 118: 669-680.

[16]Singh RR, Denton KM, Bertram JF, et al. Development of cardiovascular disease due to renal insufficiency in male sheep following fetal unilateral nephrectomy. J Hypertens, 2009, 27: 386-396.

[17]Shaltout HA, Figueroa JP, Rose JC, et al. Alterations in circulatory and renal angiotensin-converting enzyme and angiotensin-converting enzyme 2 in fetal programmed hypertension. Hypertension, 2009, 53:404-408.

[18]Moritz KM, Dodic M, Jefferies AJ, et al. Haemodynamic characteristics of hypertension induced by prenatal cortisol exposure in sheep. Clin Exp Pharmacol Physiol, 2009, 36: 981-987.

[19]Shaltout HA, Rose JC, Chappell MC, et al. Angiotensin-(1-7)deficiency and baroreflex impairment precede the antenatal Betamethasone exposure-inducedelevation in blood pressure.Hypertension, 2012, 59: 453-458.

[20]Bramlage CP, Schlumbohm C, Pryce CR, et al. Prenatal dexamethasone exposure does not alter blood pressure and nephron number in the young adult marmoset monkey. Hypertension, 2009, 54: 1115-1122.

[21]Vargas F, Rodríguez-Gómez I, Pérez-Abud R, et al.Cardiovascular and renal manifestations of glutathione depletion induced by buthionine sulfoximine. Am J Hypertens, 2012, 25: 629-635.

[22]Donpunha W, Kukongviriyapan U, Sompamit K, et al. Protective effect of ascorbic acid on cadmium-induced hypertension and vascular dysfunction in mice. Biometals, 2011, 24: 105-115.

410013 湖南省長(zhǎng)沙市，中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院 心內(nèi)科

沈智潔 碩士研究生 主要從事于高血壓發(fā)病機(jī)制的研究 Email:847417001@qq.com 通訊作者：楊侃 Email: kanyang0731@163.com

R54

A

1000-3614（2014）03-0232-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2014.03.020

2013-11-14）

（編輯:王寶茹）