心肌梗死动物模型

心肌梗死(myocardial infarction，MI)是一种严重的心血管疾病，由于冠状动脉部分或完全闭阻塞，导致血液循环障碍，导致部分心肌因持久性缺血缺氧而发生局部坏死。

心肌无法得到足够氧气，最终导致心肌不可逆的缺血性坏死，心脏的收缩和舒张功能障碍，机体供血不足，是一种急性且严重的心脏状态，严重时可导致死亡的发生。

心肌梗死是严重威胁人类健康的心血管疾病，也是主要的致死因素之一。在心血管疾病研究中，动物模型被广泛用于发病机制和药物研发的探索。

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建立疾病的实验动物模型常常是研究工作至关重要的一步，需要考虑多方面的因素（如实验动物、麻醉药、麻醉方法以及麻醉剂量的选择，开胸体位及方式，冠脉结扎位置的选择等），使疾病本身特征和研究目的与所建立的动物模型达到尽可能的一致。

目前常用于制作心肌梗死模型的动物主要有：小鼠、大鼠、兔、猫、犬、猪等。通过CNKI、万方数据库检索，结果显示选择大鼠进行心肌缺血/心肌梗死研究的文献数列第一，兔仅次于大鼠，杂种犬位列第三。

基于每种模型动物不同的生理特点，建议根据实验目的进行模型动物的选择，同时参考实验室的设备配备、人员配置以及经费预算等情况。

就心梗模型而言，大动物（猪、犬、兔等）因其心脏在形态大小、解剖结构以及生理条件上与人类更为相似，构建模型成功率相对较高，通常用于病理生理过程以及药物治疗疗效等研究。

小动物生命力弱、手术耐受性差，导致模型建立具有一定难度，但由于其能够建立相关基因工程动物形成较为一致的品系，对于深入研究心肌梗死病理及治疗相关机制有重要意义。

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目前建立心肌梗死动物模型的方法有多种，包括：冠脉结扎法、药物法、微创法、电凝法及冷冻法等。

（1）药物法

目前常用的药物有垂体后叶素(Pit)、异丙肾上腺素、阿霉素及儿茶酚氨类等，主要是通过药物作用造成冠状动脉痉挛而促使心肌发生梗死。

一般认为，药物法心肌梗死模型复制简单易行，技术要求相对较低，能较好地模拟人类心肌梗死发病时的血管收缩过程，但心肌梗死的面积不能控制，且很难明确发生梗塞的动脉且效果具有不确定性。

（2）微创法

微创法主要包括明胶海绵栓塞法及球囊堵闭法等。

对于微创法，国内外学者认为具有以下特点：

(1)微创法在造影下可选择任何一支的冠状动脉，定位十分准确；

(2)手术创伤轻微，基本不会破坏胸腔内环境，几乎不会影响其他重要脏器，且实验动物术后恢复快；

(3)球囊封堵冠状动脉较易控制封堵的血管位置及缺血的时间，利于观察心肌的再灌注损伤。

但同时微创法也具有如下缺点：

(1)造影剂可造成模型动物的肾脏功能异常；

(2)需要血管造影设备和专业的操作人员，介入操作耗材价格昂贵；

(3)兔、鼠等小动物由于动脉管径较细给操作增加了难度，故由于需选择大型实验动物而造成实验成本增加。

（3）电凝法及冷冻法

电凝烧灼或冷冻法也用于心肌梗死的制作。

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。

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。

这两种方法均是使心肌细胞在超高温/超低温条件下损伤坏死，而并非心肌缺血性坏死，故该造模过程与心肌梗死自然发病过程存在较大差异。

但这两种方法也存在自身优势，如该法造成的心肌梗死模型较稳定，不受冠脉侧支循环的干扰，且电凝阻断冠脉血流操作简捷，造模难度相对较低等。

（4）冠状动脉结扎法

冠状动脉结扎法是目前实验中最为常用的心肌梗死造模方法。通过结扎引起模型动物的冠状动脉狭窄或闭塞，使该冠脉所供应的心肌缺血、坏死，从而引起模型动物心肌梗死。

冠状动脉结扎法操作成熟简便，梗阻部位明确易于判断，比较符合心梗发生的病理过程，能较好地实现临床转化。造模自由度高，可通过心电图、病理学、血清酶学等对造模过程进行实时监控和评估。

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接下来，将详细介绍冠状动脉结扎法构建大小鼠心肌梗死动物模型及其评估方法，以期提高建模成功率。

造模动物：选用SPF级C57BL/6J雄性小鼠（6-8周，22g左右）或雄性SD大鼠（300g左右）。实验鼠适应性饲养1周。术前禁食12 h。

手术操作

（1）麻醉与固定

动物深度麻醉，确认麻醉状态后，仰卧固定于手术台上，左前胸手术区域常规备皮消毒。

（2）手术开胸

触及实验鼠心尖搏动最明显的肋间，距胸骨左缘约1.5-2 cm(大鼠)，1cm(小鼠)皮肤处，避开静脉，做一个长约1cm的切口，逐层钝性分离胸壁肌肉，从第3或第4肋间隙快速打开胸腔，用止血钳撑开肋间隙，轻轻挤压使心脏从孔隙中弹出，暴露左冠状动脉前降支。

（3）左冠状动脉前降支结扎

在左心耳下缘与肺动脉圆锥交界处找到冠状动脉前降支，距其根部1-2mm处迅速用6-0缝合线穿过并结扎（此步最为关键，结扎速度要快，此步容易导致实验鼠气胸死亡），结扎后出现心肌搏动减弱，肉眼见左心室前壁变青紫或苍白，即为结扎成功。结扎的动作要快，尽量减少心脏置于胸腔外的时间（结扎操作时间≤10 s）。

冠脉结扎位置的选择至关重要，由于小鼠血管细小，侧枝循环丰富且走行不易观察，因此要求实验者操作精确，既要保证能够引起足够面积的心肌梗死，又要避免梗死面积过大而导致死亡，尽量在同一高度结扎形成较为一致的模型；此外，小鼠心室壁较薄，操作者需要严格控制穿刺深度，避免穿刺过深直接刺破室壁造成大出血。

由于实验鼠冠状动脉细小不易于心肌分离，通常用缝合线连同部分心肌一起结扎。

（4）胸腔缝合

结扎完成后，探查无出血后，轻柔地将心脏送回胸腔，快速挤压胸腔排出空气，，直至动物恢复复自主呼吸，缝合胸壁肌肉及皮肤。分别记录术前、缺血时心电图变化。

（5）术后护理及观察：

将小鼠置于37℃恒温电热毯上，密切观察小鼠状态。待小鼠彻底清醒翻身后，放回笼中。

①术后饲养护理：术后单笼饲养，常规饲料及饮水。术后连续3天肌肉注射青霉素杀菌抗感染。

②术后行为观察：每天观察动物死亡或濒死情况、精神状态、行为活动、进食等。

③伤口局部观察：术后每天1次，观察伤口有无红肿发炎等。

④体重称量记录：术后2次/周，称重并记录体重变化情况。

（造模图片）

该模型特点：

（1）制备过程技术娴熟，最大限度地保证入组动物梗死程度均一。

（2）不存在因气管切开而引起的窒息死亡。

（3）创伤小，恢复快，最大限度减少人为因素对实验结果的干扰。

模型评价

（1）心电图

在临床上，对于心肌梗死的诊断，心电图是最有利的武器，可以说心肌梗死是仅用心电图就能诊断病名的唯一的心脏疾患。

手术过程中，在结扎冠状动脉后，心电图上会出现ST段抬高，初步提示手术成功（未出现ST段抬高，不等于心梗模型不成功），可作为评判心肌梗死造模成功的标志。

（2）离体心脏观察：术后一定天数，取出心脏观察结扎区域。心梗成功的离体心脏结扎部位苍白区明显。

（3）评估梗死面积——伊文思蓝和四氮唑(TTC)染色

动物处死前，实验鼠麻醉后仰卧位固定，彻底暴露胸腔，将0.5％伊文斯蓝溶液经心尖部注入心腔，完毕后迅速取出心脏，反复用预冷的0.9%氯化钠溶液进行冲洗并剪除残留包膜及血管，用滤纸吸干水分。

全心室心脏标本置于–20℃冷冻约30min后取出，在结扎线水平下将将左心室部分垂直长轴切成2-3mm的横断片，浸入2％TTC磷酸缓冲液中，置入37℃水浴反应30分钟。用4％的甲醛固定24h，以增强染色颜色对比，对切片进行扫描拍照。正常心肌染成蓝色，缺血心肌染成砖红色，梗死心肌不着色。

称重每一心肌切片，并对切片照相，用图像分析系统对每一切片的颜色进行分析，用梗死区占左室总面积的百分比表示，求所有切片所得数值的加权平均。

（4）病理学评价：

①HE染色

HE显示对照组心肌细胞形态、大小、结构正常，细胞核清晰，无肥大及凋亡、坏死。模型组则见梗死区周边和远端区域心肌细胞肥大明显，梗死区域大量心肌细胞凋亡、坏死，肌纤维排列紊乱、间质充血水肿明显，有炎症细胞浸润。

②天狼星红染色

天狼星红染色可见对照组心肌细胞形态、大小、结构正常；模型组有大量红色的型胶原沉积，可见心肌纤维排列紊乱和部分心肌纤维断裂。

（5）组织学：根据研究需要选择免疫组化、免疫荧光等方法检测目标物质。如肌钙蛋白（心肌损伤的标志物），凋亡蛋白，心肌酶等。