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[技术] 动物造模 | 高血压动物模型

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发表于 2022-11-1 09:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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高血压病是世界公认的心血管疾病的主要危险因素。所有心脑血管病相关死亡,约半数由高血压所致。临床上常用的抗高血压药,在降压及改善症状方面尚存在许多不足。现代医学对高血压的确切病因及发病机制尚存在许多未知,加强对高血压病因及发病机制的研究,开发出更有效的治疗药物是非常必要的。而实验研究离不开高血压动物模型,好的动物模型能够较好地模拟疾病状态,为全方位的研究提供可能。
动物的选择






常见的动物模型类别有鼠、兔、羊、犬及与人类相似的非人灵长类动物。使用最广泛的模型物种是啮齿动物,即鼠类,小鼠和大鼠模型不仅提供了一个低成本的选择,其生命周期短,易于处理,并且提供了充足的通道,允许基因改造。
造模方法









一、经典模型
1. 自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rat,SHR)模型
SHR 是目前国际上公认的最接近人类原发性高血压的动物模型,也是应用最广泛的动物模型。
方法:饲养过程中无需给予特殊饲料即可发生高血压病。SHR4~6周龄 血压开始升高,16周龄收缩压>160mmHg(1mmHg=0.133kPa),发病率为100%。
优点:SHR作为实验模型,其优势是高血压病、心血管疾病发生率高,病程较短,可观察到发病过程中所损害的靶器官的病理变化。
缺点:SHR模型对饲养条件有一定要求,且培育周期较长,价格较普通SD大鼠稍高,遗传育种麻烦,易变种、断种,大量使用尚存在困难。
2. 两肾一夹(2K1C)型高血压模型
两肾一夹模型与人类高血压病理过程具有可比性,是国际上最常用的经典动物模型之一。
方法:两肾一夹模型即保留双侧肾脏,狭窄单侧肾动脉。腹腔麻醉后,取腹部正中切口,入腹分离单侧肾动脉,利用无菌银环或银夹造成单侧肾血流量下降50%~70%。肾素血管紧张素系统(renin-angiotensin-aldosterone system,RAS)激活,6周后收缩压可达160mmHg。
优势:造模简单、成功率接近100%、死亡率低、同一性强、达峰后无明显波动。
3. 两肾两夹(2K2C)型高血压模型
该模型自发性脑卒中发生率高,高血压病发生过程与人类高血压病的发生发展过程相似。
特点:该模型应用于高血压靶器官如心、脑、肾等并发症防治等方面的研究,血压升高幅度较2K1C型大,并发症重但模型死亡率高。
4. 一肾一夹(1K1C)型高血压模型
近些年来文献报道较少,其血压升高主要是由于水钠潴留、肾素-血管紧张素系统(RAAS)激活以及交感神经活性增高所致。
缺点:此类手术方法制得的动物模型并发症重且动物死亡率更高,适用范围较局限。



二、常用模型
1. AngⅡ诱发的高血压动物模型
方法:该模型的制备多采用渗透泵皮下注射法,剂量多用10ng/(kg· min)3d监测1次血压,一般给药2~4周。但对于急性高血压或慢性靶器官损害的研究,给药时间可相应缩短或延长,用量也可增至基础剂量的几十倍甚至上百倍。
应用:该模型主要应用于RAS相关研究,其他如心血管氧化应激损害、水钠代谢失常等也较适用。
优势:复制方法无创、简单,血压升高持续稳定,为非常有应用前景和值得推广的模型之一。
2. N-硝基-L-精氨酸甲酯(N-nitro-L-argininem-ethylester,L-NAME)诱导的高血压病动物模型
L-NAME可削弱一氧化氮的舒血管作用,介导升压反应。
方法:3~4周龄大鼠,按15~20mg/(kg·d)腹腔注射(或灌胃)L-NAME,可加饮高盐水(4%NaCl溶液)。第1周血压开始升高,第2周高血压形成。
模型动物血管内皮损害较心肌损害突出,可能与纤维蛋白溶酶原激活剂抑制物1(plasminogenactivatorinhibitor-1,PAI-1)相关。L-丝氨酸、瑞舒伐他汀、N-乙酰半胱氨酸则具有改善血流动力学、血管舒张等心血管保护作用。
应用:该模型特别适用于高血压中一氧化氮系统、心血管系统相关研究。其血压能稳定持续升高,复制方法无创、简单,有较好的应用前景,值得推广。
3. 醋酸去氧皮质酮(deoxycorticosterone acetate,DOCA)诱导的高血压病动物模型
方法:成鼠先切除单侧肾,DOCA按50mg/(kg·d)皮下注射,每周5d,连续5周;给药期间同时饮1% NaCl溶液。给药1周后血压开始升高,5周后70%可形成持久性高血压。
优点:备简便、高血压稳定。
应用:除水钠代谢相关研究外,也适用于RAS以外的其他可能参与高血压发病的病理机制研究,如高容量型高血压的免疫炎症损伤机制相关研究。
4. 基因工程高血压模型
基因工程高血压病动物模型分为转基因动物模型和基因敲除动物模型,前者是将外源基因整合到基因组中过分表达造成高血压病,后者将相关基因定向敲除造成高血压病。
近年来,国内的基因工程小鼠如 AGT-REN 双转基因高血压病小鼠、多巴胺 D5F173L 突变基因及D5正常基因转基因小鼠、A142V 转基因小鼠等应用广泛。
然而无论现有的基因工程高血压病模型造模多么完美,仍旧无法完全复刻多基因遗传的人类高血压病。
5. 神经源性高血压病动物模型
该模型多应用于急性高血压实验,采用各种刺激(噪音、疼痛、寒冷等)造成动物高度紧张,交感神经、RAS激活致全身细小动脉收缩,血压升高。其血压稳定性、可控性不及经典模型,除应用于高血压神经精神相关性研究外,较少用于其他方面的研究。



三、特殊模型
1. 妊娠高血压综合征模型
方法:多选取成年Wistar孕2~3 周雌鼠,造模方法有多种,如超低剂量内毒素(1.0μg/kg)鼠尾静脉注射法、L-NAME皮下注射法、子宫动脉缩窄法等。
2. 绝经期高血压模型
绝经期高血压主要因年老血管硬化及植物神经功能紊乱、精神焦虑紧张等引起。
模型制备参考方法:选取18月龄左右(相当于人类50岁左右)的雌鼠,行双侧卵巢切除术以模拟绝经状态,再配合使用神经精神性高血压模型的制备方法即可。
3. “环境-基因”型高血压模型
环境-基因的相互作用,可以在DNA基本序列保持不变的情况下,造成DNA甲基化、组蛋白及RNA修饰改变。这种可遗传的具有潜在动态可逆性的基因改变,即为表观遗传学。它在多因素致病的高血压中有重要影响。环境因素作用下表观遗传学修饰改变,如编码氧化还原反应酶的DNA甲基化,可致活性氧产生过多;编码钠离子转运蛋白DNA的低甲基化,可致集合管重吸收水钠增加,均可导至血压升高。妊娠期暴露也是导至子代高血压发生的主要原因之一,妊娠期母体氧化应激反应增多的暴露如持续高血糖、缺氧等,可增加子代患心血管病的风险。而妊娠母体营养过剩(高脂膳食)或营养不良(低蛋白膳食),可造成子代成年后发生高血压、胰岛素抵抗等。
应用:“环境-基因”型高血压模型,一般多用于表观遗传学改变在高血压发生、发展中相关机制研究,制备技术要求、优缺点同基因工程高血压模型。
总结






目前,尚缺乏一套较完整精确的关于高血压动物模型的选择标准。对同一或相似的研究,模型的选取可能不同;而对完全不同方向的研究,模型选取可能是相同的。相同处理在不同的模型中可能出现不同的反应,选择不同的模型可能得出不同甚至相反的结论。总的大原则是以经典、常用模型为主,高血压基因相关研究可考虑SHR、两肾两夹、一肾一夹模型;AngⅡ诱发模型;水盐代谢相关研究可考虑DOCA模型等。模型选择是实验成功的第一步,要求研究者明白每种动物模型及自身实验的特点,再结合实验条件综合考虑选取。

参考文献:
[1]温欣,张琪.高血压病实验动物模型的应用概况与评价[J].中国医药导报,2021,18(17):36-39.
[2]李正欢,张晓云.高血压动物模型应用概况与研究进展[J].中华高血压杂志,2017,25(08):727-732.DOI:10.16439/j.cnki.1673-7245.2017.08.013.





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