介绍了一种诱导心肌肥厚和心室重构的腹主动脉缩窄大鼠模型。该方法高效、高度可重复且具有微创性，为心肌肥厚及心功能障碍的研究提供了一个简便而有效的研究平台。
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本文内容
摘要
摘要
心力衰竭是全球主要的死亡原因之一。它是一种复杂的临床综合征，症状包括疲劳、呼吸困难、运动耐力下降和液体潴留。随着心力衰竭的发展，心肌结构、电传导和能量代谢均发生改变，导致收缩功能障碍、心律失常风险增加以及猝死。高血压性心脏病是与心力衰竭相关的心脏重构的关键促成因素之一。目前最常用的模拟高血压性心脏病的动物模型是通过外科手术干预建立的，例如通过缩窄主动脉。腹主动脉缩窄是一种有效的实验技术，可诱导压力超负荷，从而导致心力衰竭。该手术操作简便，无需开胸或机械通气。由腹主动脉缩窄诱导的心脏病理变化进展较为缓慢，因此该模型与临床高血压性心力衰竭具有较高的相关性。术后约10周可观察到心脏损伤和重构现象。本文所述方法提供了一种简单而有效的手段，用于构建适用于研究疾病机制及评估新型治疗策略的高血压性心脏病动物模型。
引言
心力衰竭是一种复杂的临床综合征，其症状包括疲劳、呼吸困难、运动耐受性下降以及外周组织中的液体潴留。它是发达国家死亡的首要原因1。除由肌节蛋白或离子通道突变引起的遗传性心肌病外2，心肌功能障碍还可由多种疾病引起，包括高血压、瓣膜性心脏病、肥胖和糖尿病3。心肌结构、电传导及能量代谢的改变导致心脏泵血能力不足以满足循环需求，最终引发心力衰竭3,4。因此，探究心力衰竭的潜在机制在心血管研究领域至关重要。明确导致心力衰竭进展的分子机制，将有助于发现新的治疗靶点或有用的生物标志物1。因此，建立与人类心力衰竭具有关键临床特征相似的动物模型具有重要意义5。
心肌肥厚与重构在心力衰竭的发生发展中起着关键作用。高血压性心脏病是导致人类患者出现心肌肥厚及病理性重构的主要因素1。为了模拟这些人类疾病状态，通常通过外科手术建立动物模型。具体而言，可通过缩窄横行或腹主动脉来增加左心室的阻力，从而最终导致心脏压力超负荷。这一现象通常会引起心肌肥厚，即心肌细胞为满足心血管系统功能需求而产生的生理代偿反应。然而，当功能需求超过正常的生理代偿机制时，便会引发心肌纤维化和收缩功能障碍。横行主动脉缩窄（TAC）手术通常涉及复杂的操作步骤，包括开胸术、机械通气以及分离胸腺和脂肪组织与主动脉弓。相比之下，腹主动脉缩窄所需的实验技术更为简便6-8。....
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方案
所有动物实验均按照美国国立卫生研究院出版的《实验动物护理和使用指南》（NIH 出版物编号 85-23，1996 年修订版）进行。本方案已获得台湾大学动物实验管理与使用委员会批准，并符合其制定的指导原则。
1. 动物手术
- 使用磨刀石将22 G注射器针头的尖端钝化，制备钝头针头。用镊子将针头弯折成直角。
- 手术前准备好所需的手术器械和材料，以及恢复笼。使用前对所有器械和手术用品进行高压灭菌。
- 选用体重约200 g的大鼠，饲养于控制温度（21 ± 2 °C）的环境中，维持12小时光照/12小时黑暗的昼夜节律，并可自由摄食和饮水。每组至少包含6只大鼠。使用戊巴比妥钠（75 mg/kg，0.5 ml，腹腔注射）或其他合适的麻醉剂对大鼠进行麻醉。通过检测尾部反射确认麻醉深度。
注：尾部反射消失是麻醉充分的指标。 - 将大鼠仰卧位固定于带有加热垫的手术平台上，以维持体温。使用动物毛发剪和脱毛乳液剃除大鼠腹部毛发，避免手术污染。术前用聚维酮碘（碘伏）或其他清洁试剂擦洗剃净的腹部。
注：整个操作过程中必须维持无菌区域。 - 使用手术刀沿腹部正中线做2 cm切口。术中用生理盐水保持腹腔器官湿润。用棉球小心将消化器官向一侧推移，暴露位于腹膜后区域的下腔静脉。辨认腹主动脉，其紧邻下腔静脉，通常位于下腔静脉左侧。
注：腹主动脉的搏动与心率同步。 - 用....
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结果
腹主动脉缩窄手术后10周，分析由此产生的心脏病理变化。通过计算心脏重量与体重的比值以及检测心脏中胶原蛋白含量来评估心脏组织学改变。通过测定血浆心肌肌钙蛋白浓度确认心肌损伤。
如图1A所示，经腹主动脉缩窄术后，心脏体积增大，表现为心重/体重比值升高（图1B），这是心肌肥厚的指标。通过天狼星红染色，可将富含胶原（红色）的纤维化心肌与正常区域（黄色，图2）区分开来。与对照组（图2A）相比，腹主动脉缩窄术后心脏纤维化程度增加（图2B）。该结果与血浆肌钙蛋白浓度变化一致（图3）。肌钙蛋白浓度升高表明在压力超负荷过程中已发生心肌重塑和损伤。综上所述，腹主动脉缩窄可导致明显的心脏损伤、显著的心肌肥厚及组织重塑。
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讨论
高血压性心脏病是一种主要的健康问题，对发病率和死亡率有显著影响，可导致心肌肥厚和心力衰竭5。人类高血压性心脏病的发病机制和进展过程复杂，因此建立合适的动物模型对于研究其潜在机制以及评估旨在改善心脏结构和功能的新型治疗方法至关重要5。腹主动脉缩窄模型可模拟慢性心脏疾病，是心血管研究中一种有效的手段。通过缩窄邻近肾动脉的腹主动脉，诱导心脏重构，最终导致心肌损伤。心脏重构的程度可通过计算心脏重量与体重的比值、进行天狼星红染色以检测胶原蛋白表达水平，以及采用基于ELISA的方法检测血浆中心肌肌钙蛋白水平来评估。腹主动脉缩窄法在大鼠模型中可获得更为可重复的心脏重构模拟结果。
心脏疾病的手术模型在密切模拟高血压和主动脉瓣狭窄的病理生理过程方面具有优势1。目前大多数用于诱导心肌肥厚的手术技术均通过横主动脉缩窄12,13实现，这是一种用于建立压力超负荷的常用实验方法。该方法诱导的高血压突然发生，可在2周内使左心室质量增加约50%5，因此该模型非常适合研究导致心肌肥厚的分子机制。然而，横主动.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
作者的研究工作得到了科技部（MOST 103-2320-B-002-068-MY2）、国家卫生研究院（NHRI-EX104-10418SC）和中国台湾大学（NTU 104R4000）的资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 22 G 注射器针头 | BD Biosciences | 309572 | |
| EDTA 血液采集管 | BD Biosciences | REF365974 | |
| 4-0 丝线缝合线 | Sharpoint™ Products | DC-2515N | |
| 6-0 丝线缝合线 | Sharpoint™ Products | DC-2150N | |
| 戊巴比妥钠 | Sigma Aldrich | 1507002 | |
| 多聚甲醛 | Sigma Aldrich | 441244 | |
| 对乙酰氨基酚 | Sigma Aldrich | A7085 | |
| 苦味酸-天狼星红染色液 | Abcam | ab150681 | |
| 心肌肌钙蛋白检测试剂盒 | Abcam | ab200016 | |
| Imagequant | Molecular Dynamics | ||
| 朗根多夫灌流装置 | ADInstruments | ML870B2 |
参考文献
- Houser, S. R., et al. Animal models of heart failure: a scientific statement from the American Heart Association. Circ Res. 111, 131-150 (2012).
- Towbin, J. A. Inherited cardiomyopathies. Circ J. 78, 2347-2356 (2014).
- Breckenridge, R.
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