實驗動物心肌肥厚模型

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1、III.實驗動物心肌肥厚模型A、壓力超負(fù)荷/主動脈縮窄壓力超負(fù)荷引起的心臟肥厚常用的手術(shù)方法是主動脈縮窄（i.e.縮窄升主動脈）。小鼠行主動脈縮窄（TAC）可以引起心臟機械性的壓力超負(fù)荷，最終導(dǎo)致心肌肥厚、心衰（20,84）。TAC通常誘導(dǎo)方法采用在近胸骨端行小切口,縮窄主動脈的這樣的開胸手術(shù)。TAC模型雖然不能完全模擬人類的心室重構(gòu)，但該模型可以用于肥厚發(fā)病過程中多種基因?qū)W的研究。主動脈縮窄模型能很好的模擬血流動力學(xué)超負(fù)荷引起左心室肥厚的發(fā)生發(fā)展。該動物模型在主動脈縮窄造成心肌肥厚幾個月后會導(dǎo)致心衰。B、容量超負(fù)荷在靜脈回

2、流適當(dāng)?shù)那闆r下，心臟不能排出足夠的血液滿足全身組織代謝的需要就會引起CHF（充血性心力衰竭）。心內(nèi)檐溝血或回心血量增加導(dǎo)致瓣膜閉鎖不全就會引起心室容量超負(fù)荷。在慢性動脈和/或二尖瓣瓣膜回流疾病中的容量超負(fù)荷，我們會觀察到“舒張期壓力-容積曲線”整體右移,說明心臟僵硬度增加，即發(fā)生LVH(可見于主動脈瓣狹窄、高血壓、肥厚性心肌病)（36）。通常情況下，容量超負(fù)荷CHF模型制備方法是腹主動脈-下腔靜脈分流術(shù)。即于腎動脈上方分離出下腔靜脈和腹主動脈，用血管夾在近腎動脈端夾閉主動脈阻斷血流；用0.6-mm的針頭由主動脈遠(yuǎn)端刺入，繼續(xù)

3、進針刺入下腔靜脈，使動靜脈聯(lián)合。退針后，縫合血管壁傷口。4-5周后，就能復(fù)制出心肌肥厚模型，并具有左心室收縮力增強、舒張末期壓力增加的特點（257）。C、冠狀動脈結(jié)扎冠狀動脈結(jié)扎常用于復(fù)制心衰動物模型。冠脈左前降枝（LAD）結(jié)扎后會阻斷心臟的供養(yǎng)和營養(yǎng)輸送，這種情況類似于人類心臟病發(fā)作時伴隨的癥狀。血氧和營養(yǎng)供輸阻斷后，心肌細(xì)胞死亡，心臟整體功能受影響，最終導(dǎo)致心功能紊亂。由于這種動物模型非常接近臨床心衰疾病的發(fā)生發(fā)展，研究證明該模型是心衰發(fā)病機制研究的重要手段（13）。D、轉(zhuǎn)基因型心臟肥大模型幾十年以來，一些心臟肥大和心力

4、衰竭的轉(zhuǎn)基因小鼠模型被學(xué)者們用于心肌肥厚和心衰這些致命疾病的可能的分子機制研究。受條件限制，在此不能針對于所有模型作一全面的綜述，但在此文中，我們介紹一種轉(zhuǎn)基因小鼠模型，該模型能成功模擬心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展以及最終演變?yōu)樾乃サ倪^程。表1列舉的是截止目前，研究學(xué)者們發(fā)現(xiàn)的較成熟的心肌肥厚/心衰模型。表1：小鼠心衰模型轉(zhuǎn)基因小鼠模型代謝轉(zhuǎn)變模型ECM紊亂轉(zhuǎn)基因模型肌侵蛋白，TNFα，Gi，Gαq，PKCβ，PKA，β1AR,磷酸化蛋白,肌集鈣蛋白,鈣調(diào)磷酸酶,L-型Ca2+通道線粒體功能紊亂氧化應(yīng)激脂肪酸氧化(FAO)通路的受損基

5、質(zhì)金屬蛋白酶2/MMP2基質(zhì)金屬蛋白酶9/MMP9組織金屬蛋白酶抑制劑1/TIMP11、高表達肌侵蛋白的轉(zhuǎn)基因小鼠在此我們介紹一種心肌肥厚和心衰發(fā)病機制研究中典型的轉(zhuǎn)基因小鼠模型，該模型中，小鼠心臟高表達肌侵蛋白。肌侵蛋白，分子量為12-kDa的可溶性蛋白，已被證明是自發(fā)性高血壓大鼠（SHR）和心肌病病人心臟特有表達的（227,318）。肌侵蛋白能誘導(dǎo)心肌細(xì)胞生長，促進原癌基因和原代心肌細(xì)胞肥大基因的表達（202）。肌侵蛋白可以與NF-κB（146,279）共同作用調(diào)節(jié)蛋白激酶C（PKC）的活性（276）。心臟特異表達肌侵蛋

6、白的小鼠，應(yīng)用α-肌球蛋白重鏈作為啟動子，能促進心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展，最終導(dǎo)致心衰（255）（Fig.3）。該病理過程的發(fā)生與心臟中相關(guān)分子組成的改變有關(guān)，它包括原癌基因、肥厚標(biāo)志基因、生長因子基因的表達升高和膠原沉積增加（Fig.4）。轉(zhuǎn)基因小鼠歷經(jīng)9個月的時間可以從心肌肥厚慢慢的發(fā)展到心衰，表現(xiàn)出LVH、心房擴張、心肌細(xì)胞凋亡、多灶性纖維化、胸腔積水以及心功能改變包括射血分?jǐn)?shù)減少、縮短等特征（Fig.5）（255）。這些變化是由橫紋肌和結(jié)構(gòu)蛋白表達發(fā)生實質(zhì)性改變導(dǎo)致的。這種轉(zhuǎn)基因小鼠從心肌肥厚開始階段到心衰的終末階段，其基

7、因的變化已明確。由于這種變化與人類心肌肥厚過程中基因變化非常相似，為研究心肌肥厚發(fā)病初期及發(fā)展到最終階段的心衰過程中涉及到生長因子和細(xì)胞因子的變化提供了可靠地手段。若心肌肥厚發(fā)病初期及過度階段的基因表達的變化已經(jīng)明確，為預(yù)防心肌肥厚、心衰的發(fā)展提供新的思路。我們預(yù)計，這種新型小鼠模型是進一步闡明心肌肥大和心衰發(fā)病機制的重要模型工具，為該類疾病的治療提供新的靶點。圖.3.（A）WT和TG小鼠心室重構(gòu)過程中心臟的變化：WT和TG小鼠心臟肥大期（4wk）以及肥大向心衰轉(zhuǎn)變期(9months)HW/BW的比較;（B）WT和TG小鼠心

8、肌細(xì)胞橫截面積的比較（n=5）上圖是4wk齡WT（A）、Tg（C）小鼠心肌細(xì)胞（HE染色）。E是9-month-oldWT心肌細(xì)胞，G是Tg小鼠在×63放大倍率下細(xì)胞。下圖是時上圖×2.5放大倍率的圖；B，是4-wkWT小鼠心肌細(xì)胞;D，是4-wkTg小鼠心肌細(xì)胞；F,9-month-ol