《心外科都在研究什么?》系列之 ——冠状动脉旁路移植病动物模型
心外科的发展跟相应设备的发展关系紧密。在体外循环机出现之前,心外科一直发展缓慢,手术的局限性大,而这个设备诞生之后,学科便出现了我们有目共睹的井喷式发展。我们从这个细节得到启发,决定创作一个系列的文章,铺陈那些鲜为人关注的历史与现实。
冠心病在国内外均有逐年增长的趋势,而由冠心病引发的急性心梗致死率也逐年增长,这是直接导致心血管病总死亡率增长的重要因素之一。近年来,虽然心内科冠心病的介入治疗发展迅速,血管内支架发展也由单一向多元化转变,但是,对于一些冠脉多支血管病变的病人,以及支架植入术后冠脉血管再狭窄的病人,还有一些因为血管病变原因不能植入支架的患者,心内科的处理手段怕是不够的。这部分病人只能由心外科接手处理,行冠脉搭桥术以解除血管狭窄引起的心肌供血障碍问题。
目前主流的临床应用于冠状动脉旁路移植的血管桥按照血管来源分为静脉桥与动脉桥(见下图)。动脉桥比静脉桥有更高的远期通畅率和更低的冠脉旁路移植病的发生几率,据Tatoulis等报道,静脉10年和15年通畅率只有71%和32%,远远低于左右乳动脉的>80%和>65%的通畅率。
静脉桥(左)与动脉桥(右)示意图
冠状动脉静脉旁路移植病(VGD)是发生静脉桥搭桥术后,由于血流冲击、局部炎症反应及血管平滑肌细胞的迁移等系列影响,导致静脉靶血管在移植后数年后再次狭窄,因此也是冠脉旁路移植病的研究重点方向之一。
为研究冠脉旁路移植病的发生过程相关机制以及探究干预方法,国内外研究者设计许多冠脉旁路移植病的动物模型。在这些模型中,按照动物源属分有小鼠、大鼠、家兔、犬、猪、羊等;按照血管移植物种源性分有自体血管移植跟异体血管移植;按照血管取材源性可分为静脉血管跟动脉血管,其中,静脉血管取材部位最常见的是颈静脉、大隐静脉、乳内静脉等,而动脉取材最常见的是股动脉、乳内动脉、腹主动脉等[1]。
冠脉旁路移植病的动物模型分类
小动物如小鼠、大鼠、家兔这些实验动物因为心脏相对较小,不适合构建冠状动脉旁路移植模型,主要用于探索静脉-动脉旁路移植病相关机制,可以构建如降主动脉-腹主动脉移植血管病变模型,颈动脉-颈静脉移植血管病变模型等。因冠状动脉静脉旁路移植病主要是静脉由于接入动脉体系发生的一系列病理变化,所以这些模型可以一定程度模拟该过程的发生与进展[2,3]。
大动物如犬、猪、羊等其心脏大小及结构更接近人的心脏结构,在模型构建中就可以更接近模拟临床冠脉旁路移植病的完整过程,既可进行动脉-动脉旁路移植病的探究,也可进行动脉-静脉旁路移植病的机制探究。
总之,小动物模型虽然无法完全模拟临床上冠状动脉旁路移植的手术过程,但小动物单体价格便宜,饲养管理较为容易,有数量优势,在研究疾病过程中的机制可以提供大样本实验数据;大动物模型虽然单体价格昂贵,饲养与管理投入大,但大动物的心脏组织结构及血管分布更接近人体,能更真实的模拟临床上冠脉旁路移植手术过程,可进行探究的方向更为多元化[1,4]。
目前相对成熟的模型有乳内动脉-冠脉移植血管病变模型,大隐静脉-冠状动脉血管移植病变模型,股静脉-股动脉桥接血管病变模型及颈动脉-乳内动脉-冠状动脉复合血管桥病变模型等[5]。
大动物冠脉旁路移植病模型按照有无体外循环辅助还可以分为体外循环下冠脉搭桥模型跟非体外循环冠脉搭桥模型。这些模型为研究新的冠脉旁路移植手术方式提供良好的平台,对亚临床研究提供重要参考价值[6]。
参考文献:
[1] Thomas AC.Animal models for studying vein graft failure and therapeutic interventions.[J].Curr Opin Pharmacol, 2012, 12(2): 121
[2] El-Kurdi MS, Soletti L, Nieponice A et al.Ovine femoral artery bypass grafting using saphenous vein: a new model.[J].J Surg Res, 2015, 193(1): 458
[3] Zhang X, Zhuang J, Wu H et al.Inhibitory effects of calcitonin gene-related peptides on experimental vein graft disease. [J]. Ann Thorac Surg, 2010, 90(1):117.
[4] Harskamp RE, Lopes RD, Baisden CE et al.Saphenous vein graft failure after coronary artery bypass surgery: pathophysiology, management, and future directions.[J].Ann Surg, 2013, 257(5): 824
[5] Ben-Gal Y, Taggart DP, Williams MR et al.Expandable external support device to improve Saphenous Vein Graft Patency after CABG.[J].J Cardiothorac Surg, 2013, 8: 122
[6]Wan S, George SJ, Berry C et al.Vein graft failure: current clinical practice and potential for gene therapeutics.[J].Gene Ther, 2012, 19(6): 630
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