微精选

还在苦苦寻找心血管疾病的造模方案？ 困在鼠鼠宝殿鼠房不知所措？ 嘻嘻，浅帮一哈~  本期小 M 带大家了解下常见心血管系统疾病的造模方法~

01
高血压模型

1. 遗传性高血压模型

遗传性高血压模型可以模拟人类的遗传现像，其中以自发性高血压大鼠 (SHR) 最为常用。

SHR 成鼠血压水平 一般 >200 mmHg (1 mmHg=0.133 kPa)，初期并没有明确的病理性紊乱证据，后期出现高血压靶器官损害，是目前国内外公认的最接近人类原发性高血压的动物模型[1][2]。

2. 诱发性高血压模型

• 肾血管性高血压模型：通过减少肾上主动脉或主肾动脉的血流量 (切除或不切除肾肿块)、诱导肾实质受压、肾次全切除术或窦主动脉压力感受器去神经支配来外科诱发高血压，这适用于小型和大型动物模型。

• 血管紧张素 II 依赖性高血压：肾素-血管紧张素-醛固酮系统 RAAS 在正常的钠和水稳态中起着根本性的作用。因此，长期皮下输注血管紧张素 II (HY-13948)（详情：www.medchemexpress.cn/Angiotensin-II-human.html） 是最广泛使用的啮齿动物高血压临床前模型之一。

• 盐皮质激素性高血压模型：盐皮质激素与高盐饮食的联合使用可诱发大型和小型动物的高血压。对于盐摄入量高的动物，使用脱氧皮质酮 (HY-B1472)(详情：www.medchemexpress.cn/Deoxycorticosterone-acetate.html）（通常以 DOCA 的形式）是诱发盐皮质激素-盐高血压最常用的方法。

此外，还有肾病性高血压模型、一氧化氮诱导模型、肥胖相关高血压模型等。

表 1. 不同高血压实验模型的血管靶器官损伤^[1]。

02
心脏疾病模型

1. 动脉粥样硬化模型 

小鼠模型已被证明可用于研究动脉粥样硬化病变的发展和进展，由于野生型小鼠不易发生病变，目前动脉粥样硬化的小鼠模型是基于脂蛋白代谢的基因改造和额外的饮食变化。其中，低密度脂蛋白受体缺陷小鼠 (LDLR−/− 小鼠) 和载脂蛋白 E 缺陷小鼠 (apoE−/− 小鼠) 是最常用的[2]。

此外，糖尿病是心血管疾病的高危因素。糖尿病的心血管并发症主要表现为动脉粥样硬化加速引起的缺血性心脏病，也可表现为心肌病。目前有几种模型可用于研究糖尿病相关的动脉粥样硬化和心肌病，例如通过链脲佐菌素 (HY-13753) （详情：www.medchemexpress.cn/Streptozocin.html）或病毒注射 apoE−/− 和 LDLR−/− 小鼠诱发Ⅰ型糖尿病，从而模仿Ⅰ型糖尿病患者的加速动脉粥样硬化。

2. 腹主动脉瘤（AAA）动物模型

腹主动脉瘤 (Abdominal Aortic Aneurysms, AAA) 是一种血管退行性疾病，是一种潜在的危及生命的疾病，其特征是血管平滑肌细胞 (VSMCs) 的损失、细胞外基质 (ECM) 的降解、炎症和氧化应激[3]。

动脉粥样硬化血栓性 AAA 的动物模型是临床前评估抑制动脉瘤变性的新治疗策略的重要工具。其中小鼠已成为心血管研究的首选模型，原因包括易于操作、程序成本低以及能够操纵小鼠基因组等。

常用 AAA 模型包括氯化钙诱发、弹性蛋白酶 (HY-P2974) （详情：www.medchemexpress.cn/elastase-from-porcine-pancreas.html）(Elastase) 诱发、血管紧张素 II (Angiotensin II) 诱发、以及自发小鼠突变体。

表 2. 常见的腹主动脉瘤（AAA）动物模型^[2]。

3. 心力衰竭模型

大鼠模型在心脏损伤研究中占据主导地位，其心肌损伤由三种方法引起：手术、药物或电击。

在手术方法中，左冠状动脉结扎是诱发大急性心肌损伤的最常用方法。同时，药物也可诱导心脏损伤，如使用 β-肾上腺素受体 (beta-one adrenergic receptor, B-AR) 激动剂异丙肾上腺素 (HY-B0468)（详情：www.medchemexpress.cn/Isoprenaline-hydrochloride.html） (Isoproterenol)，在适当剂量下，其会诱发心肌细胞坏死和广泛的左心室扩张和肥大。异丙肾上腺素治疗和大鼠左冠状动脉结扎均是心脏损伤模型有效且可重复的方法。

此外，电灼伤法是将一根 2 mm 尖头烙铁置于大鼠左心室心外膜，在暴露的心脏中产生重叠烧伤。虽然这也是一种有效的方法，但不同实验室产生的心脏损伤程度并不一致，因此限制了该方法所得结果的可重复性[2]。

表 3. 目前引起动物心脏损伤的方案^[2]。

03
心血管疾病：常见诱导物

1. Angiotensin II human 

• Angiotensin II (Ang II) 诱导 AAA 模型

渗透泵皮下输注 AngII 是一种可靠且可重复的技术，可用于诱发小鼠的腹主动脉瘤和胸主动脉瘤 (点击此处查看详细参考步骤)（详情：pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26436287/）[3]。

研究证实， 9-12 周龄雄性 Apoe−/− 小鼠使用 Alzet 渗透压泵输入生理盐水或MCE Ang II (HY-13948)（详情：www.medchemexpress.cn/Angiotensin-II-human.html），1000 ng/min/kg，持续 4 周，可诱导 AAA 模型[4]。4 周后，小鼠肾上主动脉最大内径明显增大，腹主动脉内径增加，弹力层显著降解，中层胶原沉积明显。

图 1. Ang II 诱导小鼠腹主动脉瘤^[3]。

A-B．Ang II 显著增加小鼠肾上主动脉最大内径，诱导主动脉瘤形成；C-E．Ang II 组小鼠腹主动脉内径显著增加 (HE 染色)，弹力层显著降解 (EVG 染色)，中层胶原沉积(Masson 染色为蓝色)。

• Ang II 诱导高血压

研究证实，C67BL/6J 小鼠 (10–12 周龄, 体重 20–22 g)，灌注 MCE Ang II ，1.44 mg/kg/天，连续 28 天[4]。结果显示，灌注 Ang II 的小鼠血压明显升高。

图 2. Ang II 诱导小鼠高血压收缩压 (Systolic blood pressure, SBP) 变化^[4]。

• Ang II 诱导心肌肥大

研究证实，雄性 C57BL/6 小鼠 (6-8 周龄，20-23 g)，采用颈后植入式渗透泵，以500 ng/kg/min 的剂量输注生理盐水或 MCE Ang II  ， 2 周后，雄性 C57BL/6 小鼠出现心脏肥大，心功能不全，心脏组织的横截面积明显增加，细胞间隙减少，心肌纤维化显著增加[5]。

图 3. Ang II 诱导小鼠心肌肥大^[5]。 

A．Ang II 输注显著增加了小鼠的 HW/TL 比率；B．HE 染色显示 Ang II 组小鼠心脏组织的横截面积明显增加，细胞间隙减少；C．Masson 三色染色显示 Ang II 组小鼠心肌肥厚纤维化显著增加。

2. L-NAME hydrochloride 

• L-NAME 诱导高血压

ApoE− /− 小鼠 (雄性，7周)腹腔注射 MCE L-NAME (HY-18729A)，20 mg/kg/天，并伴随高脂饮食(High-fat diet, HFD)，连续 12 周。12 周后，L-NAME 显著促进不稳定的动脉粥样硬化表型，增加小鼠的动脉血压，增加血清中的 TG、TC 和LDL水平，使多个动脉床主动脉病变增加约 20%[6]。

图 4. L-NAME 促进高脂饮食喂养的 ApoE^-/-小鼠动脉粥样硬化^[6]。

A. 小鼠高血压加重动脉粥样硬化 (aggravates atherosclerosis,AS)的建立研究设计。在高脂饮食喂养或 L-NAME（20 mg/kg/D）治疗 12 周后，对小鼠实施安乐死，并准备组织冷冻或石蜡切片进行染色。HFD，高脂饮食；wks，周。B. 小鼠（每组 6 只小鼠）的平均收缩压 (SBP) 水平。*P < 0.05。C. 小鼠血清甘油三酯 (TG)、低密度脂蛋白 (LDL)、高密度脂蛋白 (HDL) 和总胆固醇 (TC) 的平均水平。*P < 0.05，**P < 0.01。D-E: 油红 O 染色结果和主动脉 H&E 染色正面分析显示，L-NAME 也加重了动脉粥样硬化斑块。与仅喂食高脂饮食的小鼠相比，L-NAME 使多个动脉床中的主动脉病变增加了约 20%，包括中位窦动脉粥样硬化病变大小。

3. 盐酸阿霉素 (DOX)

• DOX 诱导心脏功能障碍

盐酸阿霉素 (Doxorubicin hydrochloride, DOX) 是一种强效抗癌化疗药物，其临床应用受到心脏毒性的极大限制，后将其用于诱导心脏毒性小鼠模型[7]。

研究证实，使用 MCE 盐酸阿霉素 (DOX)（HY-15142A) 以 3 mg/kg 的剂量对C57BL/6J 小鼠 (雄性，6–8 周，20 ± 2 mg) 进行腹腔注射，连续两周 (直到累积剂量达到 21 mg /kg)，诱导心脏毒性小鼠模型。结果显示，模型小鼠心功能明显降低，出现严重的心肌纤维断裂和心肌萎缩[7]。

图 5. DOX 诱导心脏毒性小鼠模型^[7]。

A-C. 接受 DOX 治疗的小鼠的心脏总大小 (A)、心肌细胞横截面积 (图 B) 和心脏重量/体重比 (C)。D. HE 染色显示 DOX 诱导了严重的心肌纤维断裂和心脏萎缩。E：Masson 三色染色显示接受 DOX 治疗的心脏中存在大量胶原蛋白积聚，这可能在临床上表现为严重的心脏纤维化。

• DOX 诱导心力衰竭

研究证实，C57BL/6J 小鼠 (雄性，8 周龄)，使用 MCE 盐酸阿霉素 (DOX)（HY-15142A) 以 5 mg/kg 的剂量每周腹腔注射给药 1 次，连续 4 周，可诱导心力衰竭小鼠模型[8]。4 周后，模型小鼠心功能指标 LVFS、LVEF、心率降低，心脏大小和心脏重量与体重的比值 (HW/BW) 显著降减少，心脏萎缩明显，心脏组织心肌纤维化明显增强。

图 6. DOX 诱导心力衰竭小鼠模型^[8]。

A. 动物实验的设计。B-C. 超声心动图测量 LVEF、LVFS 和 HR。D-E. 对心脏样本进行拍照、加权，计算心脏重量 (HW) 与体重 (BW) 之比。F. 对心脏组织切片进行HE染色，定量测定纤维化水平。

4. 野百合碱 (MCT)

• MCT 诱导肺动脉高压

研究证实，Sprague Dawley 大鼠(雄性，约 200-250 g)，使用 MCE 产品Monocrotaline (MCT) (HY-N0750), 腹膜内注射 50 mg/kg，连续 3 周，可诱导肺动脉高压 (Pulmonary hypertension, PH)[9]。结果显示，3 周后模型组大鼠心脏功能减弱，肺血管重塑明显，非肌肉化、部分肌肉化或完全肌肉化的肺小动脉比例变化显著。

图 7. MCT 诱导肺动脉高压大鼠模型^[9]。

A. 超声心动图测量 PAAT、RVID、RVWT 和 TAPSE。B. αSMA (绿色) 染肺动脉的 HE 染色及免疫荧光染色。C. MCT处理大鼠的非肌化、部分肌化或完全肌化肺小动脉的比例。

5. 去甲肾上腺素 (NE)

• NE 诱导心肌肥厚模型

研究证实，对 C57BL/6J 小鼠 (雄性，6–8 周)皮下注射 MCE 产品去甲肾上腺素 (Norepinephrine, NE)（HY-13715) NE 剂量为 1.5 mg/kg (用 0.1% Vc 溶解) ，每天 2 次，连续 15 天，诱导小鼠心肌肥厚[10]。15 天后，小鼠左心室收缩功能降低，LVPW 厚度增加，心脏体积增大明显，心肌细胞横截面积显著增加，心肌肥厚症状显著。

图 8. NE 诱导心肌肥厚小鼠模型^[10]。 

A. 小鼠左心室腔 M 型超声心动图。B. 小鼠全心的大体形态。C. 心脏组织 HE 染色。
04
小结

心血管疾病的动物模型为人类心血管疾病的遗传基础提供了重要的见解，并为药物和治疗方法提供了试验平台。尽管存在部分限制，动物模型仍然是促进对人类心血管疾病机制的理解的最佳工具。大家可以根据自己的研究目的，选择最佳造模方法~

参考文献：

[1] Lerman LO, et al. Animal Models of Hypertension: A Scientific Statement From the American Heart Association. Hypertension. 2019 Jun;73(6):e87-e120. 

[2] Zaragoza C, et al. Animal models of cardiovascular diseases. J Biomed Biotechnol. 2011;2011:497841. 
[3] Wei X, et al. Terazosin attenuates abdominal aortic aneurysm formation by downregulating Peg3 expression to inhibit vascular smooth muscle cell apoptosis and senescence. Eur J Pharmacol. 2024 Apr 5;968:176397. 
[4] Yang J, et al. The Long non-coding RNA MALAT1 functions as a competing endogenous RNA to regulate vascular remodeling by sponging miR-145-5p/HK2 in hypertension. Clin Exp Hypertens. 2023 Dec 31;45(1):2284658. 
[5] Yang J, et al. Dapagliflozin attenuates myocardial hypertrophy via activating the SIRT1/HIF-1α signaling pathway. Biomed Pharmacother. 2023 Sep;165:115125. 
[6] Sun Y, et al. Epigenetic modification of TWIST1 in macrophages promotes hypertension-induced atherosclerotic plaque instability. Int Immunopharmacol. 2024 Jan 25;127:111313. 
[7] Fang G, et al. Amentoflavone mitigates doxorubicin-induced cardiotoxicity by suppressing cardiomyocyte pyroptosis and inflammation through inhibition of the STING/NLRP3 signalling pathway. Phytomedicine. 2023 Aug;117:154922. 
[8] Yang X, et al. Novel pterostilbene derivatives ameliorate heart failure by reducing oxidative stress and inflammation through regulating Nrf2/NF-κB signaling pathway. Eur J Med Chem. 2023 Oct 5;258:115602. 
[9] Luo Y, et al. CD146-HIF-1α hypoxic reprogramming drives vascular remodeling and pulmonary arterial hypertension. Nat Commun. 2019 Aug 7;10(1):3551. 
[10] Tang K, et al. Phillyrin attenuates norepinephrine-induced cardiac hypertrophy and inflammatory response by suppressing p38/ERK1/2 MAPK and AKT/NF-kappaB pathways. Eur J Pharmacol. 2022 Jul 15;927:175022.