大鼠心肌梗死动物模型的制备

王 燕，陈光辉，尹作民，刘为生

(1.山东省青岛市中心医院＆青岛大学第二附属医院，青岛 266042;2.中国人民解放军总医院心内科实验室，北京 100853)

大鼠心肌梗死动物模型的制备

王 燕1，陈光辉2，尹作民1，刘为生1

(1.山东省青岛市中心医院＆青岛大学第二附属医院，青岛 266042;2.中国人民解放军总医院心内科实验室，北京 100853)

目的 建立一种稳定可重复的大鼠急性心肌梗死动物模型。方法 SD大鼠经口气管插管，呼吸机辅助呼吸，开胸结扎冠脉左前降支。术后28 d行心脏超声，血流动力学及组织病理学检查。结果 大鼠术后存活率60%;手术组LVEF较假手术组显著降低(P＜0.01);与假手术组比，手术组的LVSP明显下降(P＜0.05)，±dp/dt显著降低(P＜0.01)，而LVEDP明显升高(P＜0.01);病理组织学检查可见瘢痕形成，纤维组织增生。结论 本文建立心肌梗死动物模型的方法操作简便、重复性好。

心肌梗死;冠状动脉;模型，动物;大鼠

在心肌梗死发病率和死亡率不断上升，严重威胁人类健康的今天，成功制备心肌梗死动物模型是我们进行相关研究，攻克这一难题的基础。而且心肌梗死动物模型的质量及成功率将直接影响到研究的可信度和速度，因此，本研究在综合以往大鼠心肌梗死模型制作方法的基础上，通过不断总结经验和改进方法，建立了一种稳定、可靠、操作简便、成活率高的心肌梗死动物模型制作方法。

1 材料和方法

1.1 实验动物

两月龄雄性 SD大鼠20只，体重250±30 g，由中国人民解放军总医院试验动物中心提供［京动防(合)字第(04089)号］。随机分为两组:手术组10只，结扎冠状动脉左前降支;假手术组10只，在相应位置穿线，不结扎。

1.2 研究方法

1.2.1 MI模型的建立:3%水合氯醛按10mL/Kg腹腔注射麻醉动物，将动物固定于手术台。心电监护，气管插管，呼吸机正压辅助呼吸，潮气量10mL/min，吸呼比1∶2，呼吸频率65次/min。用组织剪手术区域剪毛，2%碘伏消毒局部皮肤三遍，75%酒精脱碘，戴无菌手套。于大鼠左侧第四肋间横切口开胸，组织剪剪断上缘肋骨，充分暴露心脏，自制小拉钩固定。小心剪开心包，参照 Olivette的方法［1］，在肺动脉圆锥与左心耳之间下方1～2mm处用6－0无损伤线结扎冠脉左前降支及一小束心肌，心电图示V1～V5胸前导联ST段弓背或水平抬高，左心室前壁颜色变白为成功的标志。逐层缝合胸壁肌肉及皮肤。腹腔注射青霉素，呼吸机辅助呼吸至自主呼吸恢复，送回笼中喂养。

1.2.2 心脏超声检查:固定超声工作人员，单盲控制。心脏探头14V3，频率6 Hz。经左侧胸壁，左室长轴、短轴切面观察室壁运动情况。在长轴切面左心室乳头肌水平，M型超声测量三个心动周期的左心室舒张末内径(LVIDd)及左心室收缩末内径(LVIDs)，并各取其均值。以机器内置的Teich公式计算左室射血分数(LVEF)。动物于术前及术后28 d进行心脏超声检查，记录数据。

1.2.3 血流动力学左心功能测定:冠脉结扎术后4周，3%水合氯醛腹腔注射再次麻醉大鼠，固定于手术台。复查12导联心电图。直径约2mm的动脉导管联接压力感受器及多导生理记录仪，肝素盐水排净气泡，检查动脉导管是否畅通及压力感受器是否敏感。将压力感受器探头置于与大鼠左心房同一水平，进行调零。用组织剪手术区域剪毛，2%碘伏消毒局部皮肤三遍，75%酒精脱碘，戴无菌手套。颈部正中切口，分离右侧颈总动脉，结扎远心端，动脉导管夹闭近心端。眼科剪在颈总动脉壁上剪开一小口，沿颈总动脉插入导管，放开动脉夹，将导管插至左心室，连续记录左心室收缩压(LVSP)、舒张末压(LVEDP)和左心室内压上升下降最大速率(±dp/dt)。并同步记录心率。

1.2.4 心脏标本的处理及HE染色:完成上述血流动力学检测后，经左心室导管放血处死动物。立即开胸，取出心脏，PBS冲洗血液，10%中性福尔马林固定。1个月内进行石蜡包埋，切片。各取一张5 μm的切片做HE染色。

1.2.5 统计学方法:数据以均值±标准差表示，两组间均数的比较采用t检验。

2 结果

2.1 大鼠生存情况

手术组于术中出现心律失常及急性左心衰死亡1只，术后死于慢性充血性心力衰竭1只，死于麻醉1只，进行心脏超声检查时死亡1只，存活率60%;假手术组术中死于急性心律失常1只，术后无死亡，存活率90%。两组存活率有显著性差异(P＜0.05)。

2.2 心电图改变情况

图1 冠脉结扎后大鼠心电图改变Fig.1 ECG change after coronary atery ligated

手术组结扎冠脉左前降支后，立即出现胸前导联V1～V6ST段水平或弓背上抬，下壁导联Ⅱ、Ⅲ、aVF ST段水平压低(图1)。

2.3 心脏超声检查改变情况

术后28 d心脏超声检查可见左心室前壁运动减弱，与后壁心肌呈同向运动(图2，见彩插6);左室射血分数明显降低(表1)。

表1 冠脉结扎前后超声检查心功能改变Tab.1 Change of heart function through echocardiogram after coronary atery ligated

2.4 血流动力学改变情况

术后28 d，与假手术组比，手术组的LVSP明显下降(P＜0.05)，±dp/dt显著降低(P＜0.01)，而LVEDP明显升高(P＜0.01)(表2)。

表2 冠脉结扎前后血流动力学改变情况Tab.2 Change of haemodynamics after coronary atery ligated

2.5 心肌组织HE染色

假手术大鼠心肌细胞横纹及闰盘清晰，纤维结构清楚、排列整齐;冠脉结扎术后4周，心脏大体标本可见瘢痕形成，心脏前壁塌陷，室壁变薄。病理切片显示心肌纤维排列紊乱，核溶解，甚至心肌细胞消失，形成胶原纤维组织(图3，见彩插6)。

3 讨论

随着心肌梗死发病率的升高，用于心肌梗死基础研究的动物模型的需求量也不断增加。建立可靠的心肌梗死动物模型是保证试验顺利进行的第一步，心肌梗死动物模型的制作也成为心血管内科研究人员一项基本的操作技术［2］。

目前常用于复制心肌梗死模型所选用的动物，大多用哺乳动物，如犬、兔、小牛、猪、豚鼠、大鼠等。灵长类动物狒狒、猴子当然有其他动物不可比拟的优越性，但其材料难得，不易普通使用。犬的体积大小适中，性情温顺易于训练。但犬的冠状血管结构和人相比，有较大差异，尤其是犬冠状动脉变异多，侧支吻合丰富，室间隔动脉特别发达等，常使心肌梗死的面积不易控制。猪冠状循环系统结构酷似人类，但易发生急性心律失常，模型成活率较低。另外，犬、猪都存在成本较高，饲养不便的缺点。故近年来转而多用兔、鼠等小动物。用大鼠制造心肌梗死的方法，经简化、改进而趋于成熟，现在国内外已普遍使用。

在大鼠心梗模型制作方法上，有多种方案可供选择，各有利弊，也因人而异。目前国内外常用的方法有:(1)药物法:多采用儿茶酚胺或垂体后叶素等收缩冠状动脉的药物，进行皮下或腹腔注射［3］。这种方法操作简便，成活率高，但心肌梗死的面积不能控制。(2)冰冻法:采用在液氮中低温冷冻的金属片在大鼠左心室游离壁反复冷冻直至坏死［4］。这种方法易于掌握，心梗面积也相对恒定，但不易形成透壁心梗，与心肌梗死的自然过程存在差异。(3)冠脉阻断法:结扎冠状动脉是制作心肌梗死动物模型最常用的方法。国外有采用Jons法［5］，乙醚麻醉，在自主呼吸条件下，不用呼吸机辅助呼吸，迅速开胸挤出心脏进行冠状动脉结扎。这种方法所需时间短，动物麻醉浅，易于苏醒，但技术难度高，须经反复练习才能掌握。随着技术的不断改进，我们参照Olivette的方法，应用呼吸机辅助呼吸，撑开胸壁进行冠脉结扎，不仅易于掌握，也提高了模型的质量和成活率。

应用呼吸机气道建立上，也有面罩呼吸、气管插管、气管切开等多种方法可供选择。面罩呼吸最为简单，但通气量往往不足，气体也容易误吸入消化道，效果不理想。气管切开操作也相对简单，且通气确切，但术中术后气道分泌物较多，不易护理，容易造成气道感染，在某种程度上提高了术后并发症的发病率和动物的死亡率。因此，我们采用了气管插管的方法进行通气。虽然这种方法需要一些技巧，但对动物气道损伤小，术后恢复较好。主要要点如下:(1)保证动物麻醉较深。麻醉较浅的动物在导管插入时，呕吐反射较强，难以成功。以钳夹大鼠四肢末端，其反应较弱或无挣扎反应为宜。(2)提起大鼠舌头，尽量沿舌根插入导管，并且会有轻微突破感，继续插入会感到气管环的顿错感。否则极可能误插入食道。(3)速度要快。在大鼠发生呕吐反射前插入，否则导管因大鼠呕吐易进入食管。(4)在不确定导管位置时，可对大鼠进行试通气，若大鼠自主呼吸消失，呼吸加深，频率与呼吸机通气频率一致，且为胸式呼吸时，可确定气管插管成功;若试通气时，大鼠仍有自主呼吸，且呼吸频率加快，伴有腹部渐膨隆，则气管插管位于食道内，应立即拔管重插。

另外，在麻醉方法上，有戊巴比妥，硫喷妥钠，氯胺酮，乙醚，水合氯醛等可以选择。戊巴比妥麻醉效果好，麻醉时间长，利于手术操作，但存在术后苏醒迟的缺点。硫喷妥钠、氯胺酮、乙醚作用时间短，利于术后恢复，但麻醉效果差，同时乙醚用时要注意个人防护及烟火。本实验体会水合氯醛腹腔注射麻醉效果好，时间适宜，操作简便，利于动物的术后恢复。

手术结扎的具体部位需经过反复摸索，以期达到统一心梗面积的模型。我们的体会是:尽量固定在左心耳下缘与肺动脉圆锥之间进行结扎，并结合心电图胸前导联V1～V6ST段的上抬，能达到理想的效果。若结扎位置偏高，则动物易发生急性心律失常而死亡率大大上升;若结扎位置偏低，则心梗面积较小，在心功能的指标上则表现不明确。

在心衰程度的评价上，近年来，随着对心衰研究的深入，心钠素(ANP)和脑钠素(BNP)［6，7］在心衰程度的评价上越来越受到重视。本实验所采用的心脏超声检查及血流动力学检查略显粗糙。

总之，通过我们对麻醉方法、气道建立及结扎位置的摸索和改进，基本建立了一种能较理想模拟临床冠心病－心梗－心衰病程的动物模型。并且操作简便，经济实用，模型可稳定复制，可以在心肌梗死的进一步研究中发挥作用。

［1］Olivetti G，Capasso JM，Meggs LG，et al.Cellular basis of chronic ventricular remodeling after myocardial infarction in rats［J］.Circ Res，1991，68:856－869.

［2］刘尊齐，崔连群，盖玉生.大鼠急性心肌梗死模型的制备［J］.基础医学与临床，2007，7(9)34－35.

［3］郭津，徐长庆，李鸿珠.异丙肾性心肌梗死大鼠钙敏感受体的表达和凋亡通路的变化［J］.中国病理生理杂志，2009，25(1):117－119.

［4］Tomita S，Li RK，Weisel RD，et al.Autologous transplantation of bone marrow cells improves damaged heart function［J］.Circulation，1999，100:247－256.

［5］Johns TNP，Olson BJ.Experimental myocardial infarction:A method of coronary occlusion in small animals［J］.Ann Surg，1954，10(5):509－516.

［6］Kasama S， FuruyaM， ToyamaT， et al.Effectofatrial natriuretic peptide on left ventricular remodelling in patients with acute myocardial infarction［J］.Eur Heart J，2008，29(12):1485－1494.

［7］Braunwald E.Acute coronary syndromes:BNP measurement predicts AMI risk in the elderly［J］.Nat Rev Cardiol，2009，6(8):503－504.

Establishment of a Rat Experimental Model of Acute Myocardial Infarction

WANG Yan1，CHEN Guang－hui2，YIN Zuo－min1，LIU Wei－sheng1
(1.Qingdao Central Hospital＆ Second Facilitated Hospital of Qingdao University，Qingdao 266042，China;2.Laboratory of Cardiology，China PLA General Hospital，Beijing 100853，China)

Objective To develop a steady and reproducible myocardial infarction(MI)model in rats.Methods SD rats were endotracheal incubated through mouth and ventilator－assisted breathing，the left anterior descending coronary artery was ligated.Echocardiogram，haemodynamics and histopathology were detected twenty－eight days after ligation.Results Survival rate of the rat model was 60%.LVEF of the AMI group decreased significantly(P＜0.01).Compared with the sham group，LVSP and ±dp/dt of the AMI group decreased significantly(P＜0.05，P＜0.01)，but the LVEDP of the AMI rat increased significantly(P＜0.01).Histopathology study could seen the scar and the proliferation of the fibrous tissue.Conclusions This experiment provids an easy way to establish the MI model，which is reproducible and credible.

Myocardial infarction;Coronary artery;Model，animal;Rat

R332

B

1671－7856(2010)06－0054－04

2009－12－23

图2 冠脉结扎前后大鼠心脏M型超声改变情况
Fig.2 Echocardiogram change after coronary atery ligated

图3 冠脉结扎后大鼠心脏病理变化
Fig.3 Histopathology after coronary atery ligated

注：A: 急性心肌梗死后4周心脏大体标本，B: 梗死心脏横切面，C: 梗死心肌病理切片，D: 正常心肌病理切片。
Note: A: the heart of acute myocardial infarction for 4 Weeks; B: the across-section of the infarcted heart; C: the pathology of infarcted heart（×200）; D: the pathology of normal heart（×200）.

国家自然科学基金资助项目(30471924)。

王燕。E－mail:wangyan94142@sina.com.cn