动物造模,动脉粥样硬化动物模型 中国实验动物信息网 2021-03-24 681

　　早在1908年，Ignatowski等认识到高胆固醇饮食与实验性动脉粥样硬化形成可能有关。1913年，Anichkov和Chalatov用高胆固醇饮食(即食饵法)建立起了*个动脉粥样硬化家兔模型并沿用至今，成为动脉粥样硬化研究中*常用、传统的实验模型。随着介入医学、免疫学和分子生物学的发展，近年研究人员还逐步发展了利用机械损伤法辅助建立的动脉粥样硬化模型，免疫法建立的动脉粥样硬化模型及天然突变和基因工程建立的小鼠动脉粥样硬化模型。

　　一、食饵性动脉粥样硬化动物模型

　　食饵性As动物模型是指饲喂高脂饲料诱发的动物模型。复制这种模型多数沿用 Ignatowski的方法，在饲料中添加胆固醇以诱发病变发生。通常在一定范围内，饲料中胆固醇含量愈高，血浆中胆固醇含量升高亦愈明显，As病变发生也愈快。但血浆中胆固醇水平与As的形成和病变程度并非正相关，过高的血浆胆固醇水平常引起动物中毒甚至死亡。一般认为，血浆胆固醇水平控制在15.6～20.8mmol/L(600～800mg/dl)为宜。

　　(一)兔动脉粥样硬化模型

　　1．动物  通常以3～4月龄新西兰白兔或日本大耳白兔、体重2.0～2.5kg为宜。一般雄性动物较雌性动物敏感，性别选择视实验目的而定。

　　2．饲料  胆固醇0.5％，猪油5％，基础饲料94.5％，喂饲6～8周。血清胆固醇可升高至39～52mmol/L(1500～2000mg/dl)，主动脉As病变发生率可达80％～100％。若在饲料中再增添15％蛋黄粉，喂饲3周后将饲料中的胆固醇减去，再喂3周血清胆固醇即可升高至52mmol/L(2000mg/dl)左右，主动脉病变发生率可达100％。

　　另有人在基础饲料中加进猪油与蛋黄粉，即每天每只家兔喂基础饲料30～50g、猪油1.5g和蛋黄粉5g，第8周减去猪油和蛋黄粉。第14周兔主动脉病变面积可达92％，而单核一吞噬细胞系统的脂质沉淀及肝脏损伤较轻，实验中动物健康状态稳定，死亡率较低。

　　3．特点  家兔是复制高脂血症和As模型*常用的动物。在脂蛋白代谢方面兔与人有一些相似之处，如兔与人的血浆都具CETP活性；ApoB的编码部位都在肝脏，ApoB48都只存在于乳糜微粒中；脂蛋白成分以LDL为主，而肝脏LDL受体的表达较低，对血脂的清除能力低，静脉注入胆固醇浮剂后，高脂血症可持续3～4天。兔对外源性胆固醇的吸收率很高，可达75％～90％。所以家兔对高脂饲料非常敏感，高脂血症引发As病变发生快而且范围广。在一定条件下，如间断喂饲胆固醇或延长实验期至1年以上，可复制出与人类相似的As病变，包括粥样瘤及复合病变。但兔缺乏肝脂酶，亦没有人的ApoA类似物。其缺点是必须使血清胆固醇达到很高的水平才能形成斑块，而这时内脏易发生脂质沉着，动物寿命短，抵抗力差，容易继发感染而死亡。家兔为草食性动物，其脂代谢与人体差异较大；兔冠状动脉病变多出现在心脏的小动脉，而且主要发生在冠状动脉的大分支处。

　　另有学者报道用胱氨酸也可诱发家兔As。在基础饲料中添加胱氨酸0.3g/d，3个月后兔主动脉壁出现明显的动脉粥样硬化病变，主动脉组织内胆固醇含量也显著升高，镜检可见泡沫细胞堆积。

　　还有学者报道，给兔皮下注射同型半胱氨酸硫代内酯，每日20～25mg/kg(以5％葡萄糖溶液配成1mg/ml的浓度)，连续20～25天，成年兔及幼兔均可出现As的典型病变。若注射同型半胱氨酸硫代内酯同时饲料中添加2％的胆固醇，则全部动物均可出现显著的As病变。

　　注意事项：饲料中脂肪的含量和脂肪酸的性质可影响As病变形成。若高脂饲料中含有大量饱和脂肪酸，即使小量的胆固醇也可引起严重的As病变：相反，饲料中含较多多价不饱和脂肪酸，则可使As病变程度减轻。饲料中糖类的量也可影响As实验模型的复制，尤其蔗糖可促进血清胆固醇水平升高，加速病变形成。这可能是蔗糖精制过程中微量元素铬大量丢失所致，已有资料说明铬缺乏与As有关。饲料中蛋白质的含量过高也可促进动物As的病变形成，特别是含硫氨基酸一蛋氨酸的含量影响较大。

　　(二)大鼠模型

　　1．动物  6～8周龄Wisar或SD大鼠，体重160-～190g。为避免性周期对血脂代谢的影响，以雄性动物为宜。

　　2．饲料  目前使用的配方有多种，如：胆固醇4％，胆盐1％，基础饲料95％，喂饲2～4周；胆固醇1％～4％，猪油10％，甲硫氧嘧啶0.2％，基础饲料86％～89％，喂饲1～2周；蛋黄粉10％，猪油5％，胆盐0.5％，基础饲料84.5％，喂饲1～2周。

　　单用高脂饲料虽可提高大鼠血清胆固醇水平，但不易出现As病变，抑制甲状腺功能或用放射性碘破坏大鼠甲状腺，可加速诱发As病变。Patek等发现垂体摘除术后大鼠通过抑制甲状腺功能也能达到致早期As的目的。Jofis等用高脂饲料加入抗甲状腺的药物硫脲嘧啶，可诱发Wistar大鼠出现粥样斑块。

　　有文献报道，健康冠状动脉壁钙含量处于低水平，而在动脉粥样处脂质条纹内钙含量可增加13倍，纤维斑块钙含量较正常增加24倍，而晚期复合斑块钙含量达到健康冠状动脉的80倍，故有人考虑以钙超载的措施建立As模型。国内有学者报道用维生素D诱发大鼠As，给Wistar雄性大鼠一次性腹腔注射维生素D 60万U/kg，第18天观察到主动脉壁平滑肌增生，内皮及内皮下层有水肿变性，第34天出现血管平滑肌增生明显，肌细胞排列紊乱，弹性纤维层结构不清，泡沫细胞形成，粥样斑块向管腔内突出。Wilgram也应用维生素 D2给大鼠连续灌胃4天，同时饲喂含1.5％胆固醇、0.5％胆酸、0.2％丙硫氧嘧啶的饲料，6周后出现明显As病变。Jellinek等认为包含大豆提取物、中链三酰甘油、磷脂和甘油的脂肪乳剂，较胆固醇更易形成As模型，前者只需要8天就能使血管产生As病变，后者则需几个月。

　　3．特点  大鼠因主动脉细小且不易产生As病变，故很少用于复制As模型。但大鼠饲养方便、抵抗力强、食性与人相近，仍不失为调节血脂药药效药理研究的主要动物模型之一。

　　(三)小型猪模型

　　1．动物  小型猪(mini-swine)是指*大体重为普通家猪*大体重1/8～1/6的猪种。目前国外常用的小型猪有Landrace、Yuctan、Hanfold、Nebraska、Yorkshire等种系。国内也已开发一些品种的小型猪，但都不十分成熟，可供生物医学研究用的小型猪不多。目前较常选用的小型猪是贵州香猪，其*大体重为35kg，约为国外小型猪*大体重75kg的一半。

　　2．饲料  胆固醇1％，蛋黄粉12.5％，基础饲料86.5％，喂饲6～12个月，血清胆固醇显著升高并形成As病变。

　　3．特点  猪与人类在生理、生化和解剖学方面有许多共同之处。Bustad报告小型猪的各脏器系数与人体大致相近，猪血浆脂蛋白的生化性质、LDL结构以及载脂蛋白等也与人类相似。由于这种相似性，小型猪复制As效果良好，其病变分布和病理特征均与人近似。小型猪冠状动脉As病变较主动脉病变重，而且左冠状动脉比右冠状动脉更为易发。以高胆固醇(4％)饲料喂养，可诱发进展型As病变，在冠状动脉和主动脉均出现严重的粥样瘤。

　　目前认为，在As研究中小型猪是除灵长类外首选的哺乳动物。

　　(四)鹌鹑模型

　　1．动物  5～6周龄的日本或朝鲜雄性鹌鹑，以体重90～110g为宜。

　　2．饲料  由面粉69％，猪油14％，骨粉6％，花生油6％，麸皮4％，胆固醇1％和沙子(每5kg饲料加150g)组成。喂饲第2周血脂明显升高，第6～8周可出现As类似病变，发生率80％～90％。

　　3．特点  应用高脂饲料可很快诱发鹌鹑As，冠状动脉和主动脉均可出现病变。主动脉病变程度与性别无明显关系，但雄性鹌鹑冠状动脉As病变较雌性严重，并可导致心肌梗死。鹌鹑的动脉病变与人类早期脂质条纹类似，主要局限于内膜，在动脉分叉处较严重。鹌鹑个体小，实验消耗的药品少，采血和给药方便，价格便宜，容易饲养，来源充足，可供某些实验选用。

　　(五)非人灵长类动物模型

　　1．动物  用于复制As模型的非人灵长类动物有松鼠猴、狒狒、卷毛猴和蜘蛛猴等。猴的血脂以及As病变的性质和分布等都与人非常近似。但有研究表明，不同种属的猴对As的敏感程度有很大差别，一般认为猕猴(或称恒河猴)*为理想。

　　2．饲料  由基础饲料86.2％，胆固醇0.6％，蛋黄粉6.6％，猪油6.6％组成。饲喂上述饲料1～3个月血清胆固醇水平可高达7.8～15.6mmol/L(300～600mg/dl)，出现As病变，严重者可引起心肌梗死。

　　3．特点  猴对As病变敏感性有高低之别，As病变分布也有所差别。雄性恒河猴的 As病变主要分布在左冠状动脉的前降支和旋支；cebus猴的As病变主要发生在颈动脉分支；cynomolgus猴的病变部位通常在冠状动脉而主动脉不发生病变；非洲绿猴的腹主动脉病变范围比胸主动脉广泛。由于猴As病变部位的不确定性，价格昂贵，动物来源有限，处理或捕捉困难且伤害性较大，限制了猴的使用。

　　(六)小鼠模型

　　1．动物  C57BL/6J品系小鼠，9周龄，体重20g左右为宜。

　　2．饲料  在基础饲料中添加棕榈油10％，牛奶粉4％，胆固醇2％，胆酸钠0.4％，混合磨碎制成颗粒，暴晒干燥，高温高压灭菌处理备用。喂饲上述饲料16周血清总胆固醇、游离胆固醇和甘油三酯浓度均可成倍增高，并在主动脉瓣膜和冠状动脉等部位形成典型的含大量泡沫细胞的As病变。

　　3．特点  应用小鼠复制食饵性As模型有个体小，饲料和药品用量少，饲养管理方便，操作简单等优点。但因个体太小，可获取的样本有限，采样较难，有些实验不适合。应注意的是很多其他品种的小鼠对As有抗性，很难复制成功。

　　(七)鸽模型  鸽为杂食动物，食物品种接近于人。正常鸽的血浆胆固醇水平较高，可以说是天然的高胆固醇血症动物，其血浆胆固醇的70％分布在HDL中，脂蛋白中缺乏 ApoE和ApoB48。

　　鸽对高脂饲料较敏感，容易诱发As病变。饲喂含0.5％胆固醇和10％猪油的饲料后血浆总胆固醇水平可高达52mmol/L(2000mg/dl)，出现As病变。WC(white carneau)鸽的As病变通常发生在胸主动脉、腹主动脉、髂动脉、颈动脉、肾动脉和冠状动脉，病变包括泡沫细胞、脂质核、细胞外基质增多等；进展型斑块可以有钙化灶和血管新生，*终可以发生溃疡、出血、血栓形成和心肌梗死。此外，还出现一些与人相似的病理表现，包括血小板黏附增强、血栓形成、内皮功能和血管平滑肌细胞功能减弱等。因此，WC鸽是研究人类As的*好的动物模型之一。应注意的是，不同品种的鸽对食饵诱导的高胆固醇血症和As敏感性有很大差异。

　　(八)犬模型  犬很少出现自发性As，对高胆固醇饲料诱发As有抗性，很难复制成功食饵性As模型。有人用含5％胆固醇和16％氢化椰子油的饲料喂养1年，血浆胆固醇升高约8倍，冠状动脉、腹主动脉、髂动脉等处严重As病变。

　　二、人工培育的自然缺陷动物

　　高脂血症和动脉粥样硬化研究中常选择一些自然缺陷动物，这些具有某种基因自然缺陷的动物经过人工选种培育，形成了具有特定病理特性或疾病倾向的实验动物。常被选用的有以下几种。

　　1．WHHL兔和STH兔  Watanabe遗传性高脂血症兔(Watanabe heritable hyperlipidemic rabbit, WHHL兔)是1974年渡边发现的自发性高脂血症的日本白兔，经过5年的筛选传代后于1979年培育成功。WHHL兔的LDL受体先天性缺陷，其皮肤、肝、肾上腺等器官组织的细胞缺乏LDL受体，出生时即表现为高胆固醇血症，血清总胆固醇、甘油三酯和磷脂异常升高，幼龄时自发形成动脉粥样硬化、心肌梗死、黄色瘤等，与人类家族性高胆固醇血症患者极为相似。因此，WHHL兔是脂质代谢、动脉粥样硬化研究中不可多得的动物模型。但其繁殖能力较低，身体抵抗力较差，对球虫病易感性高，不易饲养。

　　1987年，伦敦圣托马斯医院(St. Thomas's hospital)的Ville发现一种遗传性脂代谢紊乱的新西兰白兔，命名为“St. Thomas's hospital rabbit”，即STH兔。STH兔肝脏合成VLDL功能亢进，饲喂正常饲料就可造成血中LDL、IDL、VLDL浓度升高，具有自发性高胆固醇血症和高甘油三酯血症，其表现类似于人的高甘油三酯血症和复合型高脂血症，出现的As病变也与人非常相似。

　　2．自发性高血压大鼠  自发性高血压大鼠(spontaneous hypertensive rats, SHR)于1963年由日本冈本和Aoki从Wistar大鼠中筛选培育而成，其特征是自发性血压持续升高，雄性SHR还伴有广泛结节性动脉周围炎。SHR常作为高血压疾病和结节性动脉周围炎的实验动物模型，广泛应用于医学研究领域。除了高血压研究外，SHR还常用于探讨血压与动脉内膜的关系等As课题研究。更有价值的是，现已从SHR中选种培育出两个亚型：一种是有动脉脂质沉积倾向的自发性高血压大鼠SHR-ALR(arteriolipidos-sprone rats)，对高胆固醇血症反应较强，喂高脂饲料1周后血清胆固醇可升高至13～20.8mmol/L(500～800mg/dl)，肠系膜动脉和脑动脉等小动脉均出现脂质沉积，几周后即可见明显的动脉粥样斑块，特别适用于脑动脉硬化方面的研究；另一种是缺血性心脏病发生率高的自发性高血压大鼠(myocardial-ischemic rats)，可自发充血性心力衰竭及广泛的心肌缺血性病变，喂高脂饲料后HDL水平下降，LDL/HDL比值升高，短期内即可发生As病变，表现为内膜增厚，脂质沉积，并可引发冠状动脉狭窄和血栓形成等表现，可用于冠心病，心力衰竭等研究。

　　3．天然突变猪  Prescott等人(1991)报道了一种天然突变猪，该种猪出现与ApoB、 ApoR相关的三个等位基因突变(Lpb5，Lpr1，Lpu1)，在低脂无胆固醇饲料条件下可发生明显的高胆固醇血症和As病变。7月龄即见冠状动脉、髂动脉和股动脉等处出现脂质条纹，2年可观察到进展型病变，包括细胞外胆固醇结晶、泡沫细胞、坏死性脂核和纤维帽等病理变化。有趣的是这种突变猪不像家族性高胆固醇血症的患者和WHHL兔，它的LDL受体活性正常。

　　4．LDL受体缺陷猴  Kusumi(1993)和Scanu(1988)等人曾报道在恒河猴中发现家族性LDL受体缺陷猴，其LDL胆固醇和Lp(a)水平升高，主动脉发生进展型As病变，而冠状动脉的病变范围较小。