主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全法建立新西蘭兔心衰模型

王蕭，董浩然，麥細(xì)煥，符路娣，桑傳蘭，梁旺

(1.廣州中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，廣州　510405；2.河南中醫(yī)學(xué)院，鄭州　450008；

3.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣州　510405)

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主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全法建立新西蘭兔心衰模型

王蕭1，董浩然2，麥細(xì)煥3，符路娣1，桑傳蘭1，梁旺1

(1.廣州中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，廣州510405；2.河南中醫(yī)學(xué)院，鄭州450008；

3.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣州510405)

【摘要】目的用主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全法致新西蘭兔心衰模型。方法運(yùn)用導(dǎo)管術(shù)造成新西蘭兔主動(dòng)脈瓣膜關(guān)閉不全，制作超容量負(fù)荷型心衰模型。觀察動(dòng)物的毛色、精神狀態(tài)、活動(dòng)情況、飼料消耗指數(shù)、體重增加指數(shù)、呼吸頻率等指標(biāo)對(duì)該模型進(jìn)行評(píng)價(jià)；檢測(cè)血清SOD活力和MDA含量，判斷模型組動(dòng)物機(jī)體抗氧化能力；利用酶聯(lián)免疫法檢測(cè)血清中cAMP、cGMP的變化情況；利用基因芯片技術(shù)分析該模型基因表達(dá)差異。結(jié)果模型動(dòng)物SBP、DBP和LVSP著性下降， LV+dp/dt和LV±dp/dt明顯下降， LVDP顯著上升。模型組與正常組比較，毛發(fā)枯槁，活動(dòng)減少，進(jìn)食減少，反應(yīng)遲鈍，精神萎靡，抓起時(shí)反抗減輕。模型組呼吸頻率加快；模型組血清SOD活性低于正常組， MDA含量高于正常組；模型組血清cAMP明顯低于正常組，cGMP明顯高于正常組；利用基因芯片共檢測(cè)出665個(gè)差異基因，其中與心功能較密切相關(guān)的基因主要與離子通道、肌收縮、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等功能有關(guān)。結(jié)論采用主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全法建立兔心衰模型方法可靠。主動(dòng)脈關(guān)閉不全，使心臟前負(fù)荷增加，造成左心室舒張末期容積增加，導(dǎo)致左心室擴(kuò)大肥厚及心力衰竭。心肌組織基因芯片檢測(cè)結(jié)果顯示，該模型基因表達(dá)出現(xiàn)了一定的變化。

【關(guān)鍵詞】心衰；主動(dòng)脈關(guān)閉不全；新西蘭兔；動(dòng)物模型

心血管疾病的發(fā)病率和病死率非常高, 嚴(yán)重威脅著人類的健康。充血性心力衰竭(CHF)是心血管疾病常見危重癥。心臟前后負(fù)荷長(zhǎng)期過重，心肌收縮力減弱，導(dǎo)致CHF[1]。本研究采用主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全的方法制作新西蘭兔血容量超負(fù)荷型心衰模型，以血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)判斷造模標(biāo)準(zhǔn)，并通過多個(gè)指標(biāo)對(duì)該模型進(jìn)行評(píng)價(jià)[2，3]。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

32只普通級(jí)新西蘭兔,雄性,3月齡, 體重1.8～2.3 kg，由廣州中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供【SCXK(粵)2013-0020】,實(shí)驗(yàn)在廣州中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心進(jìn)行【SYXK(粵)2013-0085】。

1.2試劑與儀器

戊巴比妥鈉(沃凱出品，批號(hào)：WS20051129)，cAMP、cGMP酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)試劑盒(R&D)，超氧化物歧化酶(SOD)測(cè)試盒(南京建成)。RM-6000四道生理記錄儀(日本光電公司)，UV-mini1420紫外可見分光光度計(jì)(日本島津)，4F、5F介入用穿刺鞘管套裝、7F介入用引導(dǎo)鋼絲(廣州前茂醫(yī)療用品有限公司)，酶標(biāo)儀MK3(賽默飛世爾儀器有限公司)。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1造模及分組

32只新西蘭兔隨機(jī)選出16只造模，模型成功的14只隨機(jī)分為模型15d和模型30 d組，每組7只，2只死于急性心衰，造模失敗，未納入統(tǒng)計(jì)。其余16只隨機(jī)分為正常15 d組和正常30 d組，每組8只。

采用主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全法[2-6]：將兔稱重后固定，用戊巴比妥鈉按30 mg/kg耳緣靜脈注射麻醉，將動(dòng)物仰位固定于手術(shù)臺(tái)上，標(biāo)記出右頸總動(dòng)脈，消毒后分離右頸總動(dòng)脈。分離頸總動(dòng)脈結(jié)扎近心端，用止血鉗夾住另一端，插入4F導(dǎo)管鞘管，埋管扎線固定。將靜脈穿刺管插入鞘管中至主動(dòng)脈瓣附近，用生理記錄儀記錄并計(jì)算主動(dòng)脈收縮壓(SBP)、主動(dòng)脈舒張壓(DBP)、左室收縮壓(LVSP)、左室舒張壓(LVDP)、左室最大上升速率(LV+ dp/dt)、最大變化速率(LV±dp/dt)等值。將導(dǎo)管退至瓣膜口處，用消毒過的7F引導(dǎo)鋼絲沿穿刺管一次性捅穿瓣膜，再重新記錄以上各值。

判斷模型標(biāo)準(zhǔn)：LV± dp/ dtmax下降40%以上，LVEDP上升40%以上或LV±dp/ dtmax下降達(dá)不到40%時(shí)，則需DBP下降40%以上。符以上條件，且20 min內(nèi)各參數(shù)穩(wěn)定即為造模成功[6,7]。

1.3.2取材方法

造模后15 d和30 d分別對(duì)各組動(dòng)物取材，檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)。麻醉后耳中動(dòng)脈取血5 mL，離心后取血清待測(cè)。取各組動(dòng)物心臟稱重，并計(jì)算心臟比重(心臟質(zhì)量/體重)；取左心室心肌組織，并剪成3塊，取1塊置于4%中性甲醛緩沖溶液中固定，樣本按常規(guī)操作包埋，切片備病理檢測(cè)用；取2塊迅速至于液氮保存?zhèn)浣M織芯片檢測(cè)。

1.3.3一般體征觀察

一般體征評(píng)價(jià)主要觀察動(dòng)物的毛色、精神狀況、活動(dòng)量、抓起反抗能力、呼吸頻率、體重增加指數(shù)、飼料消耗指數(shù)。觀察動(dòng)物毛色光澤度；觀察動(dòng)物精神及活動(dòng)情況；觀察動(dòng)物抓起反抗情況；術(shù)后第3天起，每3天觀察一次動(dòng)物呼吸情況，選取10個(gè)觀察點(diǎn)，每次觀察都使動(dòng)物處于平靜狀態(tài)，輕輕抓起動(dòng)物并輕柔撫摸動(dòng)物使其放松處于平靜狀態(tài)，然后使其胸腹向上，測(cè)每分鐘呼吸頻率并記錄；分別于造模后15 d和30 d稱量動(dòng)物體重，與造模前體重比較得出體重增加量，然后除以天數(shù)(15、30)即得出體重增加指數(shù)；每只動(dòng)物每日消耗飼料量即為飼料消耗指數(shù)，每只動(dòng)物每天給飼料200g，次日給料時(shí)稱量剩余飼料重量，計(jì)算飼料消耗量，稱量后清空料盒，重新給料200g，每日計(jì)算當(dāng)天飼料消耗量。

1.3.4血清cAMP、cGMP與血清SOD、MDA含量檢測(cè)

通過cAMP、cGMP酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)試劑盒檢測(cè)血清cAMP和cGMP濃度，并計(jì)算cAMP/cGMP比值；通過SOD、MDA試劑盒檢測(cè)血清SOD、MDA的含量。

1.3.5基因芯片檢測(cè)

取左心室心肌組織，檢測(cè)各組動(dòng)物基因表達(dá)變化情況?；蛐酒琜Agilent Rabbit Oligo Microarray(4×44K)]由上海鈺森生物技術(shù)有限公司提供并作基因檢測(cè)。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1血流動(dòng)力學(xué)變化

造模后SBP、DBP和LVSP血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)顯著性下降(P<0.05)，LVDP顯著上升(P<0.05)，LV+dp/dt和LV±dp/dt 血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)明顯下降(P<0.05)。其中SBP、DBP、LVSP、LVDP、LV+dp/dt、-dp/dt、LV±dp/dt的變化率分別為33.26%、39.65%、30.33%、279.35%、41.32%、46.02%、43.50% (表1)。

2.2一般體征變化

造模1d后各組動(dòng)物均恢復(fù)進(jìn)食，10d后模型組動(dòng)物活動(dòng)明顯減少，進(jìn)食減少，反應(yīng)遲鈍，正常組動(dòng)物無明顯變化。正常組新西蘭兔毛色光亮，活動(dòng)頻繁，精神活潑，抓起時(shí)反抗強(qiáng)烈；造模后15d模型動(dòng)物毛發(fā)枯槁，與正常組相比活動(dòng)減少，精神萎靡，抓起反抗減輕；造模后30d模型動(dòng)物毛發(fā)枯槁、發(fā)黃，活動(dòng)顯著減少，精神萎靡加重，抓起時(shí)反抗不明顯。

正常組各個(gè)觀察點(diǎn)觀察動(dòng)物呼吸次數(shù)比較無差異，各觀察點(diǎn)模型組動(dòng)物呼吸頻率明顯高于正常組(P<0.01)，且隨造模時(shí)間的增加，動(dòng)物呼吸頻率有加快的趨勢(shì)，進(jìn)一步證實(shí)了該模型的穩(wěn)定性和慢性變化過程(表2)。

2.3體重增加指數(shù)和飼料消耗指數(shù)

與正常組比較，模型15 d組體重增加指數(shù)差異有顯著性(P<0.01)，飼料消耗指數(shù)差異顯著造模(P<0.01)；與正常組比較，模型30 d組體重增加指數(shù)差異有顯著性(P<0.05)，飼料消耗指數(shù)差異有顯著性(P<0.05)(表3)。

Tab.1Hemodynamic changes before and after modelling

指標(biāo)Indexes造模前Beforemodelling造模后Aftermodelling變化率/%RateSBP(mmHg)122.30±7.6381.50±7.09**33.26±5.64DBP(mmHg)91.00±8.5654.70±7.48**39.65±8.53LVSP(mmHg)118.10±7.1382.30±7.45**30.33±4.35LVDP(mmHg)-0.92±2.371.65±3.23** 279.35±156.81+dp/dt(mmHg/s) 5435±596.31 3200±648.07** 41.32±10.37 -dp/dt(mmHg/s) 3935±1257.88 2060±544.06** 46.02±10.17±dp/dt(mmHg/s)9370±1777.675260±928.8**43.50±6.89

注：造模后與造模前比較，**P<0.01。

Note. Compared with the indexs before modeling,**P<0.01.

Tab.2Breath frequency at each observation time points

組別Groupsn3d6d9d12d15d正常15dNormalgroup15d848.22±2.5949.33±2.6449.33±2.5447.33±1.8047.22±1.48模型15dModelgroup15d753.13±3.09**54.88±2.89**55.88±3.18**57.5±3.51**57.63±3.81**n18d21d24d27d30d正常30dNormalgroup30d848.63±2.7249.25±2.4348.86±2.5949.13±2.0348.88±2.10模型30dModelgroup30d758.78±2.95**59.44±3.90**61.00±3.97**60.33±4.58**60.00±5.29**

注：與同一觀測(cè)點(diǎn)正常組比較,**P<0.01。

Note. Compared with the normal groups at same observation time points,**P<0.01.

Tab.3Feed consumption index and weight gain index after modeling

組別Groupsn體重增加指數(shù)Weightgainindex飼料消耗指數(shù)Feedconsumptionindex正常15dNormalgroup15d826.87±3.41100.47±12.99模型15dModelgroup15d719.25±3.47**76.49±13.12**正常30dNormalgroup30d825.5±3.53100.92±11.54模型30dModelgroup30d721.00±3.41▲▲85.42±21.23▲

注：模型15 d組與正常15 d對(duì)照組比較,**P<0.01；模型30d組與正常30d對(duì)照組比較,▲P<0.05，▲▲P<0.01。

Note. Compared with the normal group at 15 d ,**P<0.01;Compared with the normal group at 30 d ,▲P<0.05，▲▲P<0.01.

2.4血清SOD、MDA測(cè)定

與正常15 d組比較，模型15 d組SOD活性明顯低于正常15d組(P<0.05)，與正常30 d組比較，模型30 d組SOD活性顯著低于正常30 d組(P<0.01)，而正常15 d組與正常30 d組比較，差異無顯著性。與正常15 d組比較，模型15 d組MDA含量明顯高于正常15d組(P<0.05)，與正常30 d組比較，模型30 d組MDA含量高于正常30 d組(P<0.01)，而正常15 d組與正常30 d組比較，差異無顯著性(表4)。

2.5血清cAMP、cGMP的變化

與正常組比較，造模后15 d、30 d血清cAMP明顯降低，血清cGMP明顯升高，cAMP/cGMP比值明顯下降；在各模型組中，與造模15 d組比較，造模30 d組血清中cAMP明顯降低，cAMP/cGMP比值明顯下降(表5)。

Tab.4Serum SOD activity and MDA content of each group

組別GroupsnSODU/mLMDAnmol/mL正常15dNormalgroup15d8149.03±12.653.48±0.64模型15dModelgroup15d7128.35±15.32*5.26±0.82**正常30dNormalgroup30d8164.08±16.23.68±0.46模型30dModelgroup30d7 139.3±6.81▲▲ 5.33±1.36▲

注：模型15 d組與正常15 d對(duì)照組比較,*P<0.05,**P<0.01；模型30d組與正常30d對(duì)照組比較,▲P<0.05，▲▲P<0.01。

Note. Compared with the normal group at 15 d ,*P<0.05,**P<0.01;Compared with the normal group at 30 d ,▲P<0.05，▲▲P<0.01.

Tab.5Serum cAMP and cGMP content of ecch group

組別GroupsncAMPcGMPcAMP/cGMP正常15dNormalgroup15d854.76±6.1253.92±8.961.01±0.55模型15dModelgroup15d748.21±7.28*100.74±30.04*0.47±0.19*正常30dNormalgroup30d857.32±6.8457.72±8.870.99±0.61模型30dModelgroup30d741.52±7.93▲▲120.37±31.52▲0.34±0.16▲

注：模型15 d組與正常15 d對(duì)照組比較,*P<0.05；模型30 d組與正常30 d對(duì)照組比較,▲P<0.05，▲▲P<0.01。

Note. Compared with the normal group at 15 d ,*P<0.05;Compared with the normal group at 30 d ,▲P<0.05，▲▲P<0.01.

2.6基因芯片檢測(cè)結(jié)果

15 d模型組與30 d模型組及同一時(shí)間點(diǎn)正常組的4張芯片，共檢測(cè)43,663個(gè)基因。差異2倍以上的基因， 15 d正常組與30 d正常組之間有4843個(gè)基因。正常組間38,820無差異基因中，有4036個(gè)基因在造模后15 d組與正常15 d組間存在差異；2314個(gè)基因在30 d模型組與30 d正常組間存在差異。15 d、30 d兩組差異基因有665個(gè)交集基因(如圖1)。NCBI中功能注釋明確的兔基因與人的基因序列比對(duì)，得到16個(gè)功能明確的基因，其中上調(diào)基因9個(gè)，下調(diào)基因7個(gè)，與心功能密切相關(guān)的基因主要與離子通道、肌收縮、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等功能有關(guān)。

注：A. 15 d造模組與正常組比較差異基因；B. 30 d模型組與正常組比較差異基因；C. 15、30 d模型組與正常組比較存在差異基因?！　D1　15、 30 d模型組與正常組比較存在基因差異情況A. Difference of gene expression of 15 d model group compared with the normal group; B. Difference of gene expression of 30 d model group compared with the normal group; C. Difference of gene expression of 15 d and 30 d model groups compared with the normal group.　　Fig.1　Differences of the gene expression of 15 d and 30 d model groups compared with the normal group

3討論

主動(dòng)脈關(guān)閉不全時(shí)，左心室舒張期的同時(shí)接受來自于左心房泵入的血液和主動(dòng)脈返流的血液，導(dǎo)致左心室充血壓力過度，壓力超負(fù)荷。 LV±dp/dt是評(píng)價(jià)心肌收縮能力的重要指標(biāo)；LVDP間接反映了左心室功的功能，左心室舒張不全時(shí)或者回心血量增加時(shí)會(huì)升高。造模前與造模后血流動(dòng)力學(xué)各指標(biāo)均有顯著變化，主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全可使LV±dp/dt絕對(duì)值減少，DBP下降， LVDP升高，這與文獻(xiàn)報(bào)道相符[7]。

測(cè)定MDA含量，可檢測(cè)脂質(zhì)過氧化程度[8,9]。SOD是一種胞質(zhì)中能夠清除氧自由基的重要抗氧化酶，保護(hù)細(xì)胞免受強(qiáng)毒性氧自由基損傷[10]。體內(nèi)自由基的清除主要依靠SOD等抗氧化酶系統(tǒng)，SOD含量能夠反映機(jī)體的抗氧化能力，因此測(cè)定SOD活性能夠反映出心肌內(nèi)抗脂質(zhì)氧化能力[11]。

模型組血清SOD活性明顯低于正常組，說明模型組動(dòng)物的抗氧化能力低于正常組，模型組血清MDA含量明顯高于正常組，表明模型組動(dòng)物機(jī)體受自由基攻擊較強(qiáng)，氧化程度加重，受損程度高。該模型心功能降低，機(jī)體自由基含量增加，使機(jī)體抗氧化能力降低。

血清cAMP和cGMP能夠作為衡量心功能的一個(gè)敏感性指標(biāo)，其血清濃度的異常變化在心血管疾病的發(fā)生過程中起著重要作用，二者功能作用相反，cAMP與心臟功能呈正相關(guān)，cGMP負(fù)相關(guān)[13-16]。cAMP血清濃度的增加在一定程度上可能是機(jī)體的一種代償機(jī)制，cGMP可抑制心肌收縮力，促進(jìn)血小板聚積，而加重心衰[17]。本研究結(jié)果表明，隨著心衰程度加重，血清cGMP含量增加，而血清cAMP含量和cAMP/cGMP比值下降，提示血清cAMP、cGMP含量和cAMP/cGMP比值可較好地反映兔心衰程度，可作為敏感性指標(biāo)對(duì)該模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。

模型組與正常組基因表達(dá)發(fā)生了一些變化，從基因表達(dá)層面上進(jìn)一步揭示了該模型的一些病理機(jī)制。心衰與心肌收縮舒張、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、離子通道等明顯相關(guān)[18-21]。本研究篩選的16個(gè)心功能密切相關(guān)的基因，主要與離子通道、心肌收縮、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等功能相關(guān)，為探明主動(dòng)脈關(guān)閉不全造成心衰的發(fā)病機(jī)制打下了一定基礎(chǔ)。

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研究報(bào)告

Establishment of a rabbit model of heart failure by aortic regurgitation

WANG Xiao1, DONG Hao-ran2, MA Xi-huan3, FU Lu-di1, SANG Chuan-lan1, LIANG Wang1

(1.Laboratory Animal Center, 3. the First Affiliated Hospital, Guangzhou University of Traditional

Chinese Medicine, Guangzhou 510405, China; 2. Henan University of TCM, Zhengzhou 450008)

【Abstract】ObjectiveTo establish a New Zealand rabbit model of heart failure by aortic regurgitation. Methods Adapting catheterization-induced aortic regurgitation to establish a volume overloat rabbit model of heart failure. The SBP, LVSP, LVDP, LV+dp/dt and LV±dp/dt were observed before and after modeling. The successful criteria of heart failure: the LV±dp/dtmax was decreased more than 40% and the LVDP increased more than 40%, or the LV±dp/dtmax fell down to less than 40% and the DBP should be decrease more than 40%. Evaluating the model by observing the coat color, mental status, physical activity, calculating the feed consumption index, weight gain index, heart rate, respiration frequency and other indicators.The activity of serum SOD and MDA concentration were assayed to determine the antioxidant capacity of the model animals. Enzyme-linked immunosorbent assay kit was used to detect the serum cAMP and cGMP concentration. Gene chip technology was used to analyze the difference of gene expression. Results After modeling, the hemodynamic index of SBP, DBP and LVSP were significantly decreased, LVDP was significantly decreased, LVDP was significantly increased and the LV+dp/dt and LV±dp/dt were significantly decreased. Compared with the normal control group, the model animals showed coat withered, less movement, less eating, unresponsiveness, listlessness, and reduced grab resistance after modeling. The respiratory rate of the model group was significantly increased, and this trend was increased over time. The serum SOD activity was lower, MDA concentration was higher, cAMP concentration was lower, and cGMP concentration was higher in the model group. 665 differentially expressed genes were detected. Compared with the human gene sequences, 16 characteristic genes were obtained. In these 16 genes, which were closely related to heart function, were mainly related to ion channels, muscle contraction, and signal transduction function. Conclusions This reported method to establish rabbit model of heart failure by using aortic regurgitation is reliable. The aortic regurgitation increases cardiac preload, than leads to an increase of the left ventricular end-diastolic volume, and finally results in left ventricular hypertrophy and heart failure. The results of myocardial tissue gene chip test show that there are some changes in gene expression of the model rabbits.

【Key words】Heart failure; Aortic regurgitation; New Zealand rabbit; Animal model

[收稿日期]2014-11-24

Doi:10.3969/j.issn.1005-4847.2015.02.005

【中圖分類號(hào)】Q95-33

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1005-4847(2015) 02-0127-05

[作者簡(jiǎn)介]王蕭(1972-)，男，博士，研究員，研究方向：人類疾病動(dòng)物模型，E-mail： xwang72@gzucm.edu.cn

[基金項(xiàng)目]廣東省科技計(jì)劃(No.2013B040200033)；廣東省自然科學(xué)基金(No.815104071000001)。