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心脑血管疾病动物模型及造模方法汇总!
时间:2026-01-16 08:20:52点击量:1次



心血管疾病(CVD)是全球首要致死原因。为治愈疾病和降低一般人群中的疾病负担,开发能够改善乃至逆转疾病进程的新治疗方法十分必要。合适的动物模型为心血管疾病理论基础的探索、病因和发病机制的进一步明确及防范与治疗提供良好的研究平台。

下面就来一起了解四种经典的心血管疾病动物模型,以及它们的造模方法。


一、心肌梗死模型(MI,Myocardial Infarction)

心肌梗死是一种严重的心血管疾病,由于冠状动脉血供急剧减少或中断,使心肌持续性缺血缺氧以致坏死,损害心功能且可能导致心律失常、休克以及心力衰竭等严重后果。

【模型构建方法】目前建立心肌梗死动物模型的方法有许多种,包括冠脉结扎法、药物法、栓塞法、左室电灼法、液氮冷冻法等。

①结扎左冠状动脉前降支(LAD)法:通过手术结扎冠状动脉的左前降支,模拟心肌梗死的病理过程。

②药物法:主要通过舌下静脉注射垂体后叶素诱发血管痉挛促使心肌缺血梗死。

③栓塞法:主要包括明胶海绵栓塞法及球囊堵闭法。

④电凝法:开胸暴露心脏后,应用小高频刀的电灼电极在左前降支深部电凝1~2s从而完成心肌梗死模型制作。

⑤冷冻法:指用CO2冷冻枪(探头直径常为10mm)或液氮在心尖及近心尖前壁各冷冻20s,造成冷冻心肌损伤模型。

其中,由于冠状动脉结扎法操作成熟简便,梗阻部位明确易于判断,既符合心梗发生的实际病理过程,又便于开展实验研究,故主要采用此法建立心梗模型。

【观察指标】TTC染色观察梗死病变面积;Masson染色或天狼星红染色观察心肌组织纤维化情况;HE染色观察病理;超声检查心功能。


二、大脑中动脉阻塞模型(MCAO,Middle Cerebral Artery Occlusion)

缺血性脑梗死具有高发病率、高死亡率、高致残率的特点。小鼠的脑血管解剖特点与人类较为相似,故广泛应用于缺血性脑梗死的研究当中。大脑中动脉闭塞模型是指通过手术的方式,用特制线栓对大脑中动脉进行封堵形成短暂或永久性的血流阻断,使该动脉区域出现脑缺血状态。由于脑卒中患者中最常见的栓塞发生在大脑中动脉(MCA)区域,所以MCAO模型也作为模拟人类最常见的栓塞性局部缺血中风亚型而被广泛使用。

【模型构建方法】

①线栓法:最常用的方法之一,通过将一根特制的线栓插入颈内动脉,进而阻塞大脑中动脉,这种方法可以模拟短暂的或永久的脑缺血。

②开颅法:这种方法涉及直接开颅,通过电凝或结扎大脑中动脉来造成闭塞。虽然这种方法可以提供更精确的闭塞效果,但它的手术创伤较大,可能会影响实验结果。

③光化学诱导法:通过向血管内注入光敏剂,然后用特定波长的光照射目标血管,引发血管内皮损伤和血栓形成,从而闭塞血管。这种方法可以非侵入性地诱导血管闭塞,但需要特殊的光敏剂和光源设备。

【观察指标】神经功能评分,如Longa神经行为学评分法,评估动物的行为学变化;TTC染色观察梗死区域和梗死体积;LISA检测血清中的TNF-α、IL-1β及IL-6等炎症因子;使用MRI等影像学技术观察脑部病变。


三、主动脉弓缩窄模型(Transverse Aoritc Constriction)

主动脉弓缩窄模型(Transverse aortic constriction, TAC)最早由Rockman等于1991年正式建立,是慢性心室肥大最常用的疾病模型,用于模拟高血压或室内压增高而引起的肥厚性心肌病、心衰。TAC术后,主动脉弓部定量的缩窄引起主动脉血流受阻,左心室压力负荷增加,诱发了左心室的心室肥厚,早期以向心性肥厚为主,心功能可有效代偿,随着时间的延续,进行性发展为心腔的扩张,最终发展为心力衰竭。

TAC手术后即刻诱发/启动心室肥厚的进程,根据不同的小鼠品系和手术缩窄程度(如27G、28G缩窄),心室肥厚和心衰进展速度也不一样。一般来说1周(28G缩窄)或2周(27G缩窄)即可发展为显著性的心室肥厚,并可于2~3周(28G缩窄)或4~6周(27G缩窄)发展为心力衰竭。

【模型构建方法】

  1. 麻醉与术前准备:包括适应性饲养、禁食、麻醉诱导和维持,以及气管插管和呼吸机连接。

  2. 手术操作:涉及颈部至前胸的备皮、消毒,正中开胸,分离肌肉,暴露主动脉弓,然后在特定动脉之间进行结扎,形成定量缩窄。

【模型评估及检测】心脏超声,术前、术后不同阶段对心脏结构、功能作全面的评估(心室室壁的厚度、心腔的直径、心室的容积、射血分数EF%、短轴缩短分数FS%等);用压力导管或压力-容积导管,做左血流动力学测试(如左室的收缩压、舒张压、收缩容积、舒张容积等);采集血样进行血生化检测;采集心肺样本,计算心脏/体重比,肺/体重比;心肺样本病理及分子检测。


四、动脉粥样硬化模型(Atherosclerosis)

动脉粥样硬是一种慢性炎症性疾病,其特征是脂质和纤维成分在大动脉壁中积聚。低密度脂蛋白胆固醇(Low-Density Lipoprotein Cholesterol, LDL-C)水平是动脉粥样硬化发展的独立危险因素。血流动力学被认为是决定血管部位对动脉粥样硬化的易感性的关键因素。小鼠模型在与低剪切或流动中断相关的易感部位可重复出现动脉粥样硬化病变,尤其是主动脉的曲率和分支点。动脉粥样硬化发生在动脉树中层流被破坏的部位。如下图中所示血管床中的病变:a病变开始为脂肪纹;b可发展为中度病变;c然后发展为易损病变;d最后发展为晚期阻塞性病变。




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【模型构建方法】

①高脂饲料喂养法:通过给动物喂食高脂、高胆固醇的饲料,诱导血脂升高,从而加速AS的形成。例如,给小鼠喂食含有1%胆固醇和10%猪油的高脂饲料,可在7天后观察到血清胆固醇水平升高。

②血管内皮损伤法:通过物理或化学手段损伤血管内皮,如使用球囊损伤术或电击损伤术,然后辅助性地饲喂高脂饲料,以加速AS病变的形成。

③转基因AS模型:利用基因工程技术,敲除与脂质代谢相关的基因,如ApoE或LDLR基因,导致动物体内脂质代谢异常,自发形成AS斑块。例如,ApoE敲除小鼠在普通饲料饮食下,第2个月后即可观察到泡沫细胞和脂质条纹,第4个月左右观察到纤维帽和纤维斑块形成。

④免疫损伤法:通过免疫刺激剂如肺炎支原体、幽门螺杆菌等诱导免疫反应,损伤血管内皮细胞,促进AS的形成。

⑤细胞模型:使用内皮细胞、巨噬细胞和平滑肌细胞等,通过ox-LDL刺激建立泡沫细胞模型,模拟AS的早期病变。

【模型评估及检测】造摸过程中对小鼠的体重、血糖、血压等进行监测;取主动脉根部冰冻切片后进行油红O染色;取主动脉进行HE染色、Masson染色、天狼星红染色、免疫荧光等;取血分离血清做血生化检测TC、TG、HDL、LDL等的含量。


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