摘要：冠状动脉疾病（CAD）是发达国家最常见的疾病。新疗法的发展及其在临床研究中的成功需要大动物模型治疗效果的确认。猪的解剖特征与人类相似，是一种理想的动物模型。然而，有时其身体大小阻碍翻译研究，特别是成人阶段的细胞或组织移植程序和长期的观察研究。已经开发了最小的实验猪，称为微小型猪（MMPs）。

 

方法：使用5- 14个月大的成熟的MMPs（N=15，体重：13.4±2.14公斤）。急性心肌梗死（AMI）模型，由冷冻损伤（CI）诱导。在缺血性心脏病（IHD）模型，采用Ameroid环引起的缺血性心脏病（AC），应用于冠状动脉左前降支，用对角支结扎。两种模型的心脏功能通过钆增强磁共振成像（MRI）和冠状动脉造影（CAG）来评估侧支动脉。术后4周处死动物观察病理变化。

 

结果：MRI 观察到，CI诱导AMI模型的射血分数从57.7±3.2% 减少到 35.8±4.7%（n=8）。与此相反，AC也损害心脏功能，但由于侧枝发展一些猪并没有发展心脏衰竭（n=7）。钆增强MRI和病理检查证实这两种模型存在疤痕。CI诱导的AMI模型与AC引起的缺血性心脏病模型左心室区域瘢痕面积比例比： MRI结果为19.4%:10.3%，病理结果为17.6%：9.2%。免疫组化分析的结果也表明在AC模型存在明显的新生血管，导致心脏功能受损更大的变化。

 

结论：MMPs是最小的可用实验猪适用于翻译研究。允许长期观察成人病理学。在MMPs成功建立了急性心肌梗死、缺血性心脏病模型。MMP的临床前心脏衰竭模型可能会加速CAD新治疗方法的进一步发展。

 

 

背景：冠状动脉疾病（CAD）是导致发达国家人死亡的主要原因。目前，冠心病的主要治疗方法为经皮冠状动脉介入治疗、冠状动脉旁路移植术和最佳药物治疗。尽管有CAD治疗的进展，但CAD患者死亡率仍然很高。严重的CAD导致慢性心力衰竭（HF），心脏移植是终末期慢性心衰的唯一有效的治疗方法。然而，捐助者短缺是一个全球性的关键问题。为了解决这一未满足的医疗需求，必须开发各种治疗策略来治疗CAD。小鼠和大鼠等动物模型适于研究冠心病的分子机制。然而，啮齿类动物和人类有很大的生理差异，如心率和心脏重量。与此相反，大型动物模型更接近人类疾病的生理功能。创新策略，如基因治疗，干细胞治疗和药物治疗CAD，必须评估临床试验前的临床试验模型的可行性和安全性。此外，新的外科技术和机械设备，如左心室辅助装置，人工心脏和心脏辅助装置的发明难以通过小动物测试和优化。猪作为一个大的动物模型的理想选择，因为它们的解剖特征，包括冠状动脉，类似于人体。此外，与狗不同，猪没有预先形成的侧支动脉。为了观察和评估长期成人病理的CAD动物模型，已经开发出一种微型猪（MMP）模型。MMPs成年重量高达10 - 20公斤，，而成人的小型猪体重40 - 50公斤。没有报告比较猪模型CI诱导的急性心肌梗死（AMI）模型和AC诱导的缺血性心脏病（IHD），其为CAD的代表模型。CI已被用来制备AMI模型。心肌面积从心外膜侧受伤，但强大的优势是能够控制损坏的区域。另一方面，AC逐渐收缩的冠状动脉导致缺血。我们使用成人MMPs评估AMI和缺血性心脏病的临床前模型的可行性，有助于冠心病的新疗法。

 

方法：动物 、麻醉、镇痛：雌性MMPs（n=15,体重13.44±2.14kg），年龄5-14月龄。接受麻醉前给药氯化咪唑（0.08毫克/千克肌肉注射）、咪达唑仑（2毫克/公斤，肌肉注射）、阿托品（0.02毫克/公斤，肌肉注射），2-2.5%七氟醚吸入全身麻醉，通过给予丁丙诺啡镇痛（0.02 mg／kg，iv）在手术开始之前，全身肝素化是通过静脉输注肝素100单位/公斤。

 

AMI模型：冷冻诱导：对8头雌性猪（体重14.0±1.7公斤，年龄 8-14月龄）通过CI法诱导AMI，采用液氮冻结过的不锈钢棒。在左侧第4肋开胸暴露心脏。全身肝素给药后（100单位/公斤，静脉注射），用6-0 聚丙烯缝线将2或3对角支结扎。然后，低温棒放置到左心室前壁2分钟，同时心脏跳动。最后，关闭胸腔。

 

IHD模型：Ameroid环：缺血性心脏病（IHD）是通过AC引起的，（n=7,体重：12.8±2.51kg，5-14月龄）。左胸第四肋骨处开胸，暴露心脏。全身肝素给药后（100单位/公斤，静脉注射），6-0聚丙烯缝线结扎2或3主对角支。左室前壁的壁运动用稳定剂锁定，然后将AC植入左前降支（LAD），结扎AC周围。最后，关闭胸腔。

 

磁共振成像评估心脏功能：在创建的模型之前（基线）和术后4周，用1.5 T磁共振成像（MRI）与相控阵心脏线圈对心脏功能进行评估。图像在连续心电门控下呼吸暂停情况下采集，并通过钆增强。评估和比较各组左室射血分数收缩末期容量;  舒张期末容积。用钆对比剂注射评价心肌瘢痕。

 

MMPs冠状动脉血管造影术： 术后4周进行冠状动脉造影（CAG）。造影剂分别对左、右冠状动脉进行成像。

 

病理形态分析：完成4周的观察期后，用氯化钾静脉输液（20毫克当量/头）全身麻醉后处死动物，取出心脏。将左室分为1-cm厚短轴切片测量梗死面积（IS）。横向心室切片用2% TTC（2,3,5 -三苯基氯化四氮唑）孵育20 min ，37°C染色心肌。每片数字成像测量梗死面积，梗塞面积为百分之一的LV表面积。

 

免疫组织化学的方法检测血管生成：心脏组织，4%甲醛固定，石蜡包埋，切片被切割在6微米的间隔，垂直于心脏长轴。免疫荧光染色，心脏组织被4%甲醛固定，包埋，然后快速液氮冷冻。对冰冻切片心肌细胞特异性标记抗体染色，内皮细胞（EC）标记和平滑肌标记。荧光抗体二抗检测一抗。通过使用荧光显微镜对所有的体外图像采集和分析，免疫荧光染色后，通过vWF阳性细胞数量或疤痕和正常区的SMA阳性血管量化血管生成面积。

 

结果：冷冻诱导的AMI模型和Ameroid环诱导的缺血性心脏病模型：MMPs的成人阶段体重约10 - 20公斤。MMP心脏的大小比农场猪的心脏要小得多。AC（内腔直径为2毫米，适合MRI使用）被选为收缩LAD。开胸手术后用6-0线结扎大对角支。LAD的近侧区域被暴露，AC被连接到LAD。当使用1.5mm内径的AC，有时会诱发室性心动过速。然而，适当的AC（2毫米内径）并没有触发致命的心律失常。CI诱导AMI模型。一个金属探头的设计，附到MMPs的前壁，探针的中间部分是中空的。首先，用6-0线结扎大对角支，金属探针用液氮冷却10分钟。被压在跳动的心脏的前壁上，持续120秒。术中未观察到致命性心律失常。在这两个模型中，动物被轻轻地放置在他们的猪笼后，缝合胸部。没有猪在安乐死前死亡。

 

磁共振成像显示心功能：术前和术后1个月通过磁共振成像评估心脏功能。这两个模型的收缩压和舒张压心室（短轴视图）的代表图像见图。正常猪心脏射血分数为50%-60%（n = 15）。AC组心脏射血分数（LVEF）为41.1±8%（n = 7）。相反，CI后一个月心脏射血分数（LVEF）为35.8±4.7%（n = 8）。AC模型测量的LVEF往往有更多的变量。LVESV、LVEDV也被作为容量分析部分评价。AMI或IHD诱导后的一个月，左心室出现扩张。

 

AMI和IHD模型瘢痕面积评价：钆增强MRI用于确定LV前壁瘢痕区。在CI诱导的AMI模型中可见一个广泛的疤痕区域。在AMI模型瘢痕面积比例（CI组）19.4±5.9%。急性心肌梗死模型相比于缺血性心脏病模型疤痕面积的平均尺寸较大。此外，AC诱导的缺血性心脏病模型的疤痕面积比是可变的，在10.3±7.7%。心脏切片通过TTC染色病理学评价梗死病灶，并对两种模式进行形态分析。在AMI模型，左心室的心外膜消融，导致一个薄的瘢痕面积。用TTC染色测定AMI模型瘢痕面积的比例为17.6±4.1%。CI诱导的AMI模型中，瘢痕面积的平均尺寸较大，缺血性心脏病模型瘢痕面积的比例是可变的，在9.1?±8.1%。心脏切片进行HE染色和Azan染色。微观病理证实，CAD模型成功诱发AMI。这些数据证实，CI诱导AMI模型是创建HF模型的一个稳定的方法。

 

引起的缺血性心脏病模型诱导血管的生成：在缺血性心脏病模型，AC堵塞LAD的近端区域。4头AC诱导的IHD模型通过CAG法评估冠状动脉解剖特征。4头中有3头近端LAD完全闭塞。一头猪PLAD狭窄有75%。AC引起的缺血性心脏病模型中，在LAD远端区域出现侧支动脉。与此相反，CI诱导的AMI模型中没有明显的侧支动脉。这些数据表明，AC诱导缺血，导致不同程度的LAD闭塞，并导致侧支动脉发展。

 

急性心肌梗塞和缺血性心脏病模型的血管新生瘢痕区病理学评价：切片用vWF染色评估微血管生成。在缺血性心脏病模型中心疤痕区域增加新生血管。免疫组织化学αSMA也证实，在AC诱导的缺血性心脏病模瘢痕发生区增加血管生成。病理资料与CAG结果相关。

 

结论：在MMPs成立了AMI缺血性心脏病模型。MMPs是研究治疗CAD的有用动物。这些技术和合适的动物转化研究将允许研究新的治疗策略，如干细胞疗法和基因治疗严重的HF，并促进新的设备和外科手术的发展

https://link.springer.com/article/10.1186/s41231-017-0011-y