心脏压力超负荷心力衰竭动物模型
高血压和心室血液流出道受阻是造成心脏压力超负荷的常见原因,如主动脉、肺动脉缩窄或半月瓣狭窄均可加重心脏后负荷。心脏压力超负荷心衰模型形成的主要途径是用线或特制的动脉夹缩窄大血管口径,因此,建立该模型的关键在于控制血管缩窄程度。严重缩窄可造成急性心力衰竭,中度缩窄时首先出现心肌肥大,随着肥大心肌转变为衰竭心肌而出现慢性心力衰竭。
1.主动脉狭窄法
【造模机制】主动脉狭窄造成左室血液流出道受阻,左室后负荷加重,心脏的代偿机制导致心肌肥厚,部分动物发展成心衰或肺部动脉狭窄,使右心室排血受阻,右心室负荷增加,体循环回心血液不能完全进入肺循环时,出现右心衰竭,发生内脏器官充血和全身水肿等症状,造成慢性心力衰竭模型。主动脉缩窄部位多在肾动脉分支上方,也可缩窄胸主动脉。也可在结扎左冠状动脉前降支的基础上逐渐缩窄升主动脉产生类似冠心病伴高血压所致的心衰。
【造模方法】
(1)大鼠:选用雌性Wistar大鼠,体重128~148g,肌注阿托品1mg/kg,用戊巴比妥钠50mg/kg腹腔麻醉后,行气管插管,取右胸前外切口开胸,暴露升主动脉。根据升主动脉直径,用穿有4号丝线的无菌塑料软管(直径1mm,长度6~8mm),在主动脉上方1cm处,对升主动脉进行缩窄,缩窄环直径与主动脉直径相一致,由于用带套管丝线缩窄升主动脉,使缩窄口径大小可控制。对幼年Wistar大鼠升主动脉慢性缩窄,在术后3~5个月可产生稳定的后负荷心衰。也可以采取缩窄腹主动脉的方法造模,在雄性Sprague Dawley大鼠左肾动脉分支近端0.5cm处,用9号针头与腹主动脉共同结扎,取出针头后,造成约50%的环状狭窄,术后喂养8周致CHF大鼠模型。或在雄性Wistar大鼠双肾动脉上方分离腹主动脉,用内径0.7mm的银夹造成腹主动脉狭窄。
(2)家兔:选用体重30kg以上的健康家兔,用2.5%硫喷妥钠20mg/kg静脉麻醉或1%普鲁卡因局部麻醉,仰位固定。左侧颈总动脉插管至左心室,并保留插管监测血流动力学指标。在无菌条件下,自剑突下2cm处,沿腹部正中线纵行切开一长约6~8cm切口,逐层剪开皮下组织、肌肉和腹膜,进入腹腔后将肠管沿肠系膜方向推向左下腹并以生理盐水纱布包裹,暴露手术野,在肾动脉分支稍上处找到腹主动脉并分离此动脉,在游离腹主动脉处用线结扎或放置一个特制动脉夹如Goldblatt夹。或用游标卡尺精确测量动脉外径后,选择合适粗细的穿刺针紧贴于动脉壁作为控制缩窄程度的模板,用4号丝线将穿刺针和动脉共同结扎,然后抽出穿刺针使腹主动脉缩窄,缩窄面积为原腹主动脉面积的25%,关闭腹腔。术后给予青霉素肌注防止感染,并给0.9%生理盐水65ml维持体内钠离子平衡。术后每天监测血压、心率、LVP(左心室压力)、 LVEDP(左室舒张末期压)、dp/dtmax(左室等容期压力最大变化速率)等指标。2~12天后血压和左室舒张压末期压进行性升高、dp/dtmax降低。尸体解剖见胸腔积液、腹水、肺充血水肿、肝充血、左右室明显扩大性肥厚。
【模型特点】此模型成功率高,比较容易发生心力衰竭,操作方便、重复性好、造价低、创伤较小、手术时间短。但狭窄程度难以掌握,需经过摸索,不可狭窄或过松,过松不易形成心衰,过紧则死亡率高。腹主动脉缩窄模型需时较长,有时不易产生心力衰竭。
【模型评估和应用】该模型所致症状与临床左、右心衰症状相似,能很好地模拟压力超负荷导致左室肥厚的演变过程。适合研究压力负荷过度时心肌肥大的发生以及在向衰竭心肌转变过程中的形态、代谢改变。
2.肺动脉狭窄法
【造模机制】肺动脉缩窄致右室后负荷增加,右心排血障碍,右室肥厚,逐渐发展为心衰。右心衰时主要表现为体循环血量增加和静脉系统压力增高,导致各内脏器官和肢体静脉及毛细血管淤血、水肿。
【造模方法】健康家兔,用1%普鲁卡因局部麻醉后仰位固定于操作台上,沿胸骨中线自胸锁关节水平至剑突上切开皮肤,分离肌层,暴露胸骨及软骨部位。于第3、4肋间隙剪断肋软骨打开胸腔(不破胸腔膜)。暴露出主动脉、肺动脉并分离,在肺动脉主干根部用一根针引入一根7号丝线,于主动脉和肺动脉间穿出,缩窄肺动脉主干外径为3mm(正常肺动脉外径约为6mm),关闭胸腔。术后给予青霉素和链霉素防感染。3~30天动物出现活动减少、呼吸急促、四肢水肿、腹水等心衰症状和体征后,再次开胸测量血流动力学指标或给予药物治疗。
【模型特点】该模型制作的优点是造模成功率较高。缺点是模型对动物创伤较大,容易引起大出血、肺损伤等情况,动物不易存活。另外,开胸导致胸廓压力变化,加大了心室压力测量的难度。
【模型评估和应用】该模型通过手术造成动物肺动脉狭窄,致右心室排血障碍,右心室后负荷增加,重而引起右心室肥厚。在代偿时左室肥厚不出现心力衰竭,但长期发展当心肌失去代偿能力时即产生心衰。手术方法在3周左右即能形成稳定的心衰,与临床心衰十分相似,便于研究心衰病理生理改变及药物干预的病理模型。