一、主动脉狭窄动物模型的临床概述

人类主动脉缩窄可以见于胸主动脉或腹主动脉的任何部位，如升主动脉、主动脉弓、降主动脉、腹主动脉。主动脉缩窄可引起继发性高血压。一方面，不同部位的主动脉缩窄都会引起不同程度的左心室后负荷增加，并同时出现主动脉缩窄近端的血压升高。另一方面，腹主动脉缩窄，尤其是双肾动脉上腹主动脉缩窄会引起肾血流减少，从而激活肾素-血管紧张素系统，引起高血压。与此类似的机制在各种常用实验动物中同样存在，因此，通过手术造成实验动物主动脉缩窄，不仅可以引起缩窄近端血压升高，而且可以造成高血压引起的左心室后负荷增加，或形成类似。肾动脉狭窄高血压的动物模型。

二、主动脉狭窄动物模型的制备

(一)常用的制模方法

1．腹主动脉缩窄  在实验动物左右肾动脉上方(约0.5cm或根据需要)小心分离腹主动脉，将7号针头(直径约0.3mm)(或根据需要选择其他直径针头)穿线后平行放置于分离后的腹主动脉并结扎，然后抽出钢针，致使腹主动脉狭窄，从而建立腹主动脉缩窄性高血压大鼠模型。另一方法是，于双肾动脉上方分离腹主动脉，用内径为0.7mm的银夹造成腹主动脉狭窄。此模型亦可采用左侧纵行切口，于腹膜后狭窄腹主动脉，不入腹腔，切口小，优化了大鼠腹主动脉狭窄高血压模型的复制方法，重复性好，成功率高。姜平等人应用Wistar健康雄性大鼠，在其肾动脉的上方将一个0.8mm探针放置在腹主动脉左侧，用10号手术线绕过腹主动脉和探针一圈，将其扎紧再抽出探针，从而造成腹主动脉狭窄程度约64％～68％，动物术后成活率可达90％。

该方法由于使肾上腹主动脉处于部分结扎状态，造成双侧肾脏缺血，激活肾素-血管紧张素系统，不仅直接收缩血管，而且增加交感神经递质释放及醛固酮和内皮素等活性物质的释放最终导致血压的升高。

另外，通过在两侧肾动脉之间的腹主动脉制造腹主动脉缩窄可以同样获得肾血管性高血压。而肾下主动脉缩窄(INAC)模型的建立方法是，打开腹腔，游离肾下腹主动脉，用直径0.35mm的银夹缩窄或用7号针头结扎，结扎后迅速移去针头，其余操作基本同前。

2．主动脉弓缩窄  动物麻醉后经口腔气管插管，采用压力控制动物呼吸机(Kent

Scientific)维持呼吸，胸部正中切口开胸，暴露主动脉弓，于无名动脉和左侧颈总动脉之间分离主动脉，予以银夹环(预先以注射器针头为模捏成内径约0.8mm的开环)缩窄，闭合胸腔。待大鼠恢复自主呼吸后撤去呼吸机。主动脉缩窄术后1周时收缩压、舒张压明显高于假手术组，在两周时进一步增加。

3．降主动脉缩窄  根据豚鼠的生物学特征，采用腹主动脉缩窄方式弊端较多且需时太长(20个月)，因此，可采用降主动脉缩窄法建立豚鼠高血压及其相关疾病模型。常规麻醉后，在无菌条件下，在胸部左侧第3、4肋间隙纵行剪开皮肤，打开胸腔。用开胸器充分暴露胸腔后，用一块湿纱布(先以生理盐水浸湿)挡开肺叶，找到并仔细分离出降主动脉。经降主动脉穿一根2-0号丝线备用，与降主动脉平行放置一外径1mm，长约8mm的10号针头，一同结扎后，抽出针头，使降主动脉狭窄。用一根无菌细塑料管抽吸胸腔使其成负压后，荷包缝合胸腔，拔除气管插管。

4．升主动脉缩窄  小鼠腹腔麻醉，气管插管后行清洁手术，取胸前正中切口开胸至第2肋，分离胸腺暴露主动脉弓。根据主动脉弓直径选择针头垫扎(27G直径0.4mm)，用5号丝线在右颈总动脉分出后0.3cm处，对主动脉进行缩窄，结扎确实后抽出垫扎针，逐层关胸，待小鼠自主呼吸恢复后，拔出气管插管，装笼常规饲养。

(二)主动脉缩窄模型建立成功的判断  以上各种方法建立的高血压模型成功率较高，一般可在术后1周观察到动物血压升高，可以此作为判断模型建立成功的依据。另外，可以采用多普勒超声的方法与对照组比较后确定狭窄程度；或在研究结束后进行主动脉标本的检查以明确。

但是，需要注意的是，主动脉缩窄模型由于产生了压力负荷增加，因此，还是慢性心力衰竭动物模型制备的重要方法。在主动脉缩窄动物模型建立一段时间后，由于心衰的出现，可能出现血压下降。如刘芬等人进行主动脉弓缩窄模型建立时发现，模型建立8周后实验组血压明显低于对照组。因此，对于主动脉缩窄动物模型的血压检测不宜过晚，一般建议在2周内进行。

(三)模型建立的目的和应用范围

1．血压及心脏功能的判断  主动脉缩窄模型的建立主要是造成心脏压力负荷增加的模型，而这正是高血压的主要病理生理变化之一。利用这些模型可以观察在心脏压力负荷增加的早期、中期、晚期(心力衰竭)，动物模型的各种变化，以及对药物的反应。在选择实验动物物种时，考虑到犬和猪等大型实验动物的压力负荷致心肌肥厚及心衰模型存在操作繁琐、时间长及不经济等缺点，极少见到相关研究。

腹主动脉缩窄动物模型通过增加外周循环阻力造成压力超负荷心力衰竭，与临床相关性好，是研究心衰病理生理过程、神经激素改变、分子生物学机制以及心血管药理学较为理想的动物模型，尤其适合探讨压力负荷过度时心肌肥大的发生和心衰从代偿走向失代偿过程中的形态及代谢变化。钟明等对兔腹主动脉进行不同程度缩窄发现可获得舒张性或收缩性心力衰竭模型。胡咏梅等对Wistar大鼠腹主动脉进行不同时限的缩窄，结果提示，对大鼠腹主动脉给予不同时限的缩窄可以模拟高血压心室肥厚一心衰的病理全过程，是心脏后负荷增高动物模型中较为理想的一种，其高血压、心衰出现时间可以预测，对动物损伤小，操作简单、准确，而且经济，动物死亡率低。在鼠腹主动脉缩窄4周、8周可得到高血压心室肥厚、心力衰竭模型，有利于研究者根据不同的研究目的选择动物模型。

DHF应该称之为“射血分数正常性心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction,  HFPEF)”。高血压是导致HFPEF的主要疾病。长期雎力负荷增加会直接引起心肌细胞肥大和间质纤维化，同时冠状动脉结构和功能也会受到损害，出现供血不足，导致心肌产生一系列生化、电生理和机械功能改变。在上述变化的共同作用下，心室肌主动弛张功能减退，顺应性降低，僵硬度增高，导致充盈障碍，逐渐进展为HFPEF。目前可采用腹主动脉缩窄术方法，建立人类高血压病导致的HFPEF动物模型。

腹主动脉缩窄动物模型分为肾动脉上缩窄、肾动脉之间缩窄、肾动脉下缩窄模型[即肾下主动脉缩窄(INAC)模型]。其中，INAC对肾动脉血流影响不大，因此无明显RAS系统激活，常被用于与两肾一夹动物模型进行对比研究，以观察RAS系统在高血压、心肌肥厚、心力衰竭过程中的变化及其对ACEl、ARB类药物的反应。

2．妊娠高血压疾病及幼鼠心衰模型  妊娠鼠的腹主动脉缩窄可用于建立妊娠高血压疾病模型。而幼鼠腹主动脉缩窄可以建立幼鼠心衰模型，为小儿心衰研究提供新的工具。在幼鼠腹主动脉缩窄模型中可以见到SBP、DBP显著升高，该CHF幼鼠模型术后24小时死亡率达52％。

3．狭窄后即刻血流动力学的研究  测定狭窄后即刻的血流动力学变化，可用于研究主动脉狭窄对其狭窄周围血管的影响。有研究表明，手术使兔腹主动脉狭窄后的即刻血压无显著差异。但局部血流动力学变化明显。

4．观察外科干预治疗疗效  用于外科干预治疗技术方法的测试，及观察外科干预后病理生理改善情况等。

三、主动脉狭窄制备过程的关键之处和注意事项

(一)狭窄程度及狭窄时间  主动脉狭窄程度是建立模型的关键一步。狭窄太小难以导致术后负荷增加，而不能造成近端血压升高及心肌肥厚；狭窄程度太大，则动物易发生心衰而死亡。另一重要因素是狭窄的时间。时间太短，血压升高、心肌肥厚等尚未充分建立；时间太长，动物术后死亡率高。胡咏梅等对Wistar大鼠腹主动脉进行不同时限的缩窄，发现8号针头缩窄腹主动脉8周心衰率达73.68％，4周心衰成功率为16.67％，提示腹主动脉缩窄心衰模型与缩窄时间密切相关。而缩窄4周后大鼠已处于高血压心室肥厚阶段，心功能尚代偿。亦有报道用直径0.5mm针头缩窄腹主动脉，术后1周和2周达高血压心室肥厚模型。马力等人对Wistar大鼠行腹主动脉缩窄术(方法：在左肾动脉上方钝性分离腹主动脉，将8号注射针头平行置于动脉外壁，用4号手术丝线扎紧后将针头移去)术后第4周出现心肌肥厚表现，第8周左心室舒张功能减退，术后12周出现左心室收缩功能减退。由此可见，相似的模型建立方法获得所需血流动力学变化的时间可能是不同的。

(二)不同种类实验动物的应用  不同物种对主动脉缩窄的反应是不同的，基于此，目前用于心衰研究的动物模型主要有大鼠、猪、羊的主动脉缩窄；用于心肌肥厚研究的动物模型主要有小鼠、大鼠、兔、犬、羊、猪的主动脉缩窄。

(三)其他影响因素  其他影响因素包括饮食等，尤其是钠、钾摄入量影响较大。

四、主动脉缩窄动物模型的相关研究进展及评价

(一)降压药物应用的判断  缩窄SD大鼠腹主动脉(双肾动脉上)复制高血压模型，给予卡托普利进行干预，结果发现，肿瘤抑制因子PTEN在高血压主动脉的表达减少，这与高血压诱导的血管重建有关，而卡普托利逆转了高血压诱导的PTEN表达减少，这提示血管紧张素Ⅱ和压力可能参与PTEN表达的调控。MAPK是介导高血压心肌肥厚的重要信号分子。氯沙坦、依那普利均能减轻心肌肥厚和MAPK蛋白表达，而且两者合用还具有协同作用。缬沙坦能抑制腹主动脉缩窄大鼠的心血管重构，其可能机制是与抑制了心血管局部肾素-血管紧张素-醛固酮系统的活性有关。

有研究表明主动脉缩窄的高血压动物模型无β肾上腺素能受体分布改变。但是， Christian Hocht等人应用Wistar大鼠制作腹主动脉缩窄(两肾动脉间腹主动脉缩窄)模型后，观察到，在高血压形成的早期，该动物模型对美托洛尔的负性变时效应较对照组更为敏感，同时，离体研究表明其心房细胞中B肾上腺素能受体与美托洛尔的亲和力无变化。这可能与该模型的心肌中去甲肾上腺素减少有关。

应用可乐定静脉注射、脑室内注射或鞘内注射后，均可见腹主动脉缩窄引起的Wistar大鼠高血压模型出现血压降低。说明腹主动脉缩窄引起的高血压对这种作用于中枢神经系统的α2-肾上腺素能受体拮抗剂的降压作用敏感。

(二)模型的建立与高血压相关机制的研究

1．血管紧张素系统及交感神经系统  主动脉缩窄会引起系统及组织肾素-血管紧张素系统的激活。中枢血管紧张素[angiotensin(Ang)](1～7)增多提示其可能对中枢调节高血压进程产生影响。有研究表明，在主动脉缩窄动物模型中，下丘脑前叶相关的血管紧张素系统参与高血压的维持，血管紧张素Ⅱ功能增强。同时，在该模型中，下丘脑前叶发现有升压效应的β1受体分布，具有降压效应的β2受体的分布减少，对照组并未发现类似变化。

2．中枢神经系统  神经肽Y被认为参与血压的中枢调节。有研究表明，局部血流动力学的改变会影响这种内源性的血管张力调节因子的水平。降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related pepfide, CGRP)和甘丙肽(galanin, GAL)同样参与血压的中枢调节。Coelho EF等人观察了主动脉缩窄模型的神经肽Y受体亚型的表达及CGRP和GAL，结果发现，神经肽Y受体亚型Y1和Y2及CGRP、GAL可能参与该动物模型血压升高的形成及维持，并且，可能与高血压形成的早期病理生理变化极为相关。

3．动脉基质成分  在兔胸主动脉中段缩窄致血压升高的早期，缩窄段近端的动脉中弹性蛋白原(tropoelastin)的mRNA表达增多，而新合成弹性蛋白原蛋白在动脉外中膜的分布增多说明，在血管壁应力变化时弹性蛋白原被用于维持机械弹性。

4．心肌肥厚  在主动脉缩窄所致的心肌肥厚动物模型中，随着心肌病理改变进展，可见AT2受体水平上调，而AT1受体密度无变化。

在心脏疾病中，心肌细胞收缩期钙一过性降低。Diaz ME等利用降主动脉缩窄动物模型获取心肌肥厚的心肌细胞，研究结果发现，其收缩期钙一过性降低与内质网内钙浓度降低有关，而这与内质网中Ca-ATPase介导的Ca2+摄取减少及心肌细胞膜介导的钙外流有关。

正常心肌细胞受到缺血损伤时，抑制Na-H交换可产生保护作用，而通过对降主动脉缩窄所致心肌肥厚的心脏的离体研究发现，其同样存在这一保护功能。由于目前有越来越多的已经出现心肌肥厚的患者需要接受外科手术，故这一发现可能有助于抑制Na-H交换这一机制在该领域中的应用。

5．氧化应激  有研究应用Wistar大鼠制作了腹主动脉缩窄模型，发现建立模型7天后心脏匀浆及红细胞中氧化应激的指标明显增强，如过氧化物歧化酶活性增加等。Ram K Sindhu等人对腹主动脉缩窄SD大鼠模型(双肾动脉上)的缩窄近端及远端的动脉进行的研究则发现，腹主动脉缩窄4周后，缩窄近端(胸主动脉)存在NADPH氧化酶的上调，而狭窄远端的腹主动脉并无此表现，而这种抗氧化酶的变化可能是对于压力及氧化应激的代偿反应。这种建模后不同时间氧化酶及抗氧化酶的变化可能正说明氧化应激系统在该类动物模型中的动态变化。

6．免疫  激活的T细胞浸润于肾间质常见于各种高血压动物模型。Bernardo Rodriguez- Iturbe等人发现，在腹主动脉缩窄(双。肾动脉上)动物模型中，压力应激的增加对于T细胞及巨噬细胞的聚集不是必需的，而肾缺血及肾素-血管紧张素系统激活则可能诱导炎症细胞因子的产生。这说明该模型中肾间质的炎症反应可能与循环白细胞激活有关。

五、主动脉狭窄模型的临床评价

主动脉缩窄动物模型可提供左心室压力负荷增加的模型，该模型可同时存在RAS系统激活及交感神经兴奋性增加机制，可以更好的模拟高血压相关的左室后负荷增加、RAS系统激活、交感神经兴奋性增加的情况。肾动脉下腹主动脉缩窄可以提供无明显肾缺血所致 RAS系统激活的左心室压力负荷增加的动物模型。

但是，制备该模型的方式是有创的，会造成实验动物死亡率增加，对研究者手术技术要求较高，另外，主动脉狭窄程度不易控制、有效模型的时间区间不稳定都影响该模型的广泛应用。