【五分钟讲实验】大小鼠心梗模型构建全流程详解！

1. 什么是心血管疾病？

心血管疾病（CVD）是一类涉及心脏或血管的疾病。CVD包括冠心病（CAD），例如心绞痛和心肌梗塞（通常称为心脏病发作）、中风、心力衰竭、高血压心脏病、风湿性心脏病、心肌病、异常心律、先天性心脏病、瓣膜性心脏病、心脏炎、主动脉瘤、外周动脉疾病、血栓栓塞性疾病、静脉血栓形成和肺栓塞等。

2. 背景和病因

心肌梗死的诱发因素有很多，如：

① 过劳过重的体力劳动、情绪过分激动、血压急剧升高或者用力大便致左心室负荷明显加重；

② 暴饮暴食进食大量含高脂肪的食物后，血脂浓度会突然升高，导致血黏稠度增加，血小板聚集性增高。

③ 晨起后交感神经活动增加、机体应激反应性增强，心肌收缩力、心率血压增高，冠状动脉张力增高；

④ 休克、脱水、出血等原因导致心排血量骤降，冠状动脉灌注量锐减；

⑤ 饮酒吸烟诱发冠状动脉痉挛及心肌耗氧量增加。

近年来在我国心肌梗死的发病率逐年升高，也成为许多科研工作者的研究热点，因此在科研工作中小鼠心肌梗死的模型建立则变得尤为重要，其为疾病机理的阐明和探索都将发挥重要的作用。

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、球囊堵闭法、栓塞法以及血栓形成法等。

冠状动脉结扎法操作简单、血管阻塞明确，比较符合心梗发生的病理过程，能较好的实现临床转化。

1. 模型构建方法

① 术前准备：

所有手术器械使用前均高温蒸汽灭菌30 min。实验小鼠术前禁食 12 h。按照麻醉机说明书连接好管路。将小鼠放进麻醉机的诱导箱，开启氧气调节气流量(0.25 MPa，1 L/min)，调整麻醉药(异氟烷)浓度为 5%约1min 完成小鼠诱导麻醉，之后调整麻醉药浓度至 2%，连接小鼠面罩并持续吸入。

② 手术操作

小鼠仰卧位（右侧卧位为佳）固定左胸前手术区域剔除鼠毛并消毒。

距胸骨左缘约1~2 mm 皮肤处做长约1cm纵向切口，切口处行垂直外翻褥式缝合预留缝线。逐层钝性分离胸壁肌肉，从第 3 或第4 肋间隙快速进入胸腔，用止血钳撑开肋间隙，配合心脏跳动左手轻轻挤压使心脏从孔隙中弹出。在左心耳下缘1~2mm、肺动脉圆锥旁05 mm处以7-0带线缝合针穿过冠状动脉前降支将其结扎，松紧适宜，控制进针深度(以隐约可见细针为宜)和行针宽度(2mm左右)。由于不借助通气装置，要求开胸时间不要超过30s，结扎操作尽量控制在 10s 左右完成。

结扎完成后轻柔地将心脏送回胸腔，挤压胸腔排出空气同时收紧结扎切口处预留缝线完成手术。术中逐步调整麻药浓度至零，取下面罩后将小鼠置于恒温垫上约3~5min 即可复苏。

2. 模型评价方法及结果分析

2.1 心电图判断：心肌梗死会导致心电图出现特定的异常波形，如 ST 段抬高、T波倒置等。

结扎后数分钟心电图持续表现如上（红框区域所示），则可说明结扎区域正确，结扎有效。

造模小鼠均施行术后即刻和术后 4 h 两次心电图检查：发现均呈现出明显的 T 波抬高。

2.2 超声检查心功能：在心肌梗死模型中，超声心动图通常显示心脏扩大、心肌变薄、心肌收缩功能下降等。

术后 24 h 打开小鼠胸腔，肉眼可见左心室前下壁靠近心尖处呈灰白色。经常规 TTC 染色后，可观察到梗死区域是白色，而非梗死区域呈红色。     

病理 Masson染色，发现心梗 7天后与正常心脏相比，梗死部位可见蓝色的胶原沉积，纤维化显著。

小鼠心脏左心室的后壁厚度冠状面切开可见厚度明显低于正常心肌，病理检查 HE 染色可见大量痕组织形成。

2.4 心肌酶谱检测：肌红蛋白、肌钙蛋白及肌酸激酶同工酶。

①肌红蛋白的优势在于它升高的最快，能够在最早期反映心脏坏死的变化。 

②肌钙蛋白特异性最高，是反映特异性的心肌损伤的指标，往往在心肌梗塞4-6个小时之后升高，24小时达到高峰，它持续时间比较久，在心肌梗塞之后7-10天才会逐渐消失。 

③肌酸激酶同工酶，它的特异性比较好，也更为敏感，也是在大约3-4小时之后升高，高峰是24小时，大概持续3-4天会恢复正常，因此对判断再梗它的效果可能优于肌钙蛋白。

3. 模型特点

① 发生心肌梗死后，相应室壁节段性运动消失或明显减弱，室壁收缩期增厚率消失，心腔扩大，心室壁膨隆，心肌厚度变薄。正常心肌部分表现代偿性运动增强，收缩增厚，幅度增加。

② 心超结果显示，与术前比较，手术组术后1周左室腔内、外径明显增加；术后2周时观察到梗死区伸展左室明显扩大，左室收缩期前壁厚度Aws 明显减小，短轴缩短率FS显著降低；术后4周时左室显著扩大，FS进一步降低；4～6周时左室形态呈球形，Aws 较术前减小约40%，呈典型心肌病超声表现；术后2～6周时超声测量左心室质量LVmass较术前显著增加。

4. 注意事项

① 快：短时间内完成冠脉结扎术，尽快完成冠脉结扎并闭合胸壁，降低长时间暴露胸腔可能导致心律失常、气胸等致死风险。

② 准：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；

③ 稳：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。

5. 风险评估

① 挤压心脏时不可硬挤，还需配合心脏跳动，对于实验操作者的实验技巧性要求很高；

② 冠脉走向具有个体差异性，位置也需谨慎判断，可能存在个别结扎后梗死区域差别较大的情况；

③ 术中至术后2周有10-20%的死亡率，术后要做好监护，确保足够的实验动物量。

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进行选择：

1. 药物筛选：

由于大鼠小鼠具有价钱低廉实验成本小、模型稳定性较高、易于操作等特点，建议在药物筛选阶段可以选择大鼠、小鼠进行模型制备。

2. 药效验证：

犬与人的心脏解剖结构存在一定的相似性，可以较好的复制临床上心肌梗死的病理生理过程但是犬的价钱较高，实验成本较大，对操作人员的熟练程度有较高要求，因此，建议在药物筛选完成后的药效验证阶段选择犬进行心肌梗死模型的制备。

3. 临床前新药药效研究：

比格犬、小型猪心脏冠脉分支、走行、侧支循环分布较为规律，与人的心脏解剖结构比较相似，因此，建议在进行临床前新药药效研究阶段、选择Beagle 犬、小型猪进行心肌梗死模型的制备。

参考文献：胡文君，王品，郑斯莉等.小鼠心梗模型的建立与早期心电图评价[J].药学实践杂志，2020，38(02):115-119.

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