常见大鼠心肌梗塞模型建立方法对比
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常见大鼠心肌梗塞模型建立方法对比
心肌梗塞是危害人类健康的主要疾病之一,主要是由于某支冠状动脉持续缺血,其所支配的心肌发生不可逆转坏死而形成的病理过程。
90%以上的心肌梗塞是由于冠状动脉粥样硬化病变基础上血栓形成而引起的,较少见于冠状动脉痉挛,少数由栓塞、炎症、畸形等造成管腔狭窄闭塞,使心肌严重而持久缺血达1小时以上即可发生心肌坏死。
心肌梗塞的发生常有一些诱因,包括过劳、情绪激动、大出血、休克、脱水、外科手术或严重心律失常等。
美国每年约有150万人发生心肌梗塞。
而在中国,近年来心肌梗塞发生率呈明显上升趋势,每年新发至少50万名患者,现存至少200万名患者。
为了更好地筛选有效治疗心肌梗塞的药物并研究心肌梗塞的发病机理,实验人员常以大鼠、兔和实验用小型猪来建立标准化的心肌梗塞模型。
相对于其他动物,大鼠有许多优势:
1.大鼠的品系纯正,组内差异较少;
2.大鼠饲养成本低,造模前后管理较容易;
3.大鼠的冠脉系统侧支循环比较少,结扎后易出现一个比较固定的缺血区,能很大程度上提高造模的成功率;
4.大鼠心肌梗塞模型手术较小,单人就能操作。
下面我们将就较常见的几种大鼠心梗造模方法来进行一一详细介绍。
a.传统冠状动脉结扎法
冠状动脉结扎是最常选用的大鼠心肌梗塞造模方法,其具体操作步骤为:将大鼠用氯氨酮麻醉后接上小动物呼吸机,经左侧第4肋间剪开皮肤,钝性分离肌肉组织,打开胸腔并剪开心包膜,挤压出心脏,在左心耳与肺动脉圆锥之间穿线,结扎左冠状动脉前降支(于分支的起点处约1~2mm),用Ⅱ导生理记录仪记录心电
图,心电图ST段弓背抬高示心肌梗塞造模成功。
然后迅速将心脏放回胸腔,随即缝合胸腔及皮肤。
假手术组(阴性对照组)除不结扎冠状动脉外,其余操作与手术动物相同,术后给予庆大霉素局部处理。
b.异丙肾上腺素注射法
除冠状动脉结扎法之外,药物注射法也常用于大鼠的心肌梗塞模型的建立。
将大鼠用1%的戊巴比妥钠20~25mg/kg体重给予大鼠腹腔注射麻醉,直接按5mg/kg 体重,皮下注射4%异丙基肾上腺素(ISO),或直接将药物注入腹腔均可造模,每天注射1次,连续注射2-8天,可造成心梗、心衰、冠状动脉痉挛。
一般在注射后4-8周发病。
c.反复冷冻法
沿大鼠胸骨左缘前外侧第4肋间进入胸腔打开,充分暴露心脏,用浸过液氮的直径6mm铜棒充分接触左室游离壁,持续时间5s/次,随即闭合胸腔,待自主呼吸恢复正常后,按分组情况再次原位反复共3、5次或8次进行心肌冷冻损伤。
这三种大鼠的心肌梗塞模型的建立方法各有优缺点,通过对这三种方法所建立疾病类型、手术实验技术要求、实验室仪器要求、术后死亡率及造模稳定性等方面的对比,我们对比总结了这三种造模方法(如表1所示)。
表1.三种心肌梗塞造模方法对比
模型类型造模类型实验技能要求仪器要求死亡率造模稳定性
冠状动脉前降支结扎法急性心梗高需要小动物
呼吸机
较高高
冷冻法急性心梗较高需要小动物
呼吸机
较高低
药物注射法慢性心梗低无要求低较高从上表可见,冠状动脉前降支结扎法与冷冻法类似,均会造成大鼠的急性心肌
梗塞,且对实验技术的要求较高,均涉及到大鼠的麻醉、开胸、肋间分离等多个实验步骤。
特别是结扎法,因为结扎部位的确定和伤口缝合均需要一定的手术经验,不熟练者会有术后大鼠气胸的风险,造成术后大鼠死亡率偏高,但经过相关培训和练习后,结扎法相对于其它造模方法造模稳定性更高,心肌梗死较彻底且梗死面积的大小与结扎部位的高低呈正相关,是全球公认的大鼠心肌梗塞造模方法。
相比之下,冷冻法亦能造成大鼠的急性心肌梗塞,且操作方法较较结扎法简便,但由于术后发病与否与冷冻部位及冷冻时间有直接关系,较难保证每次造膜的稳定性,且容易造成组内发病程度差异过大。
与以上两种方法不同,以异丙肾上腺素诱导为代表的药物注射法,主要是诱发慢性心肌梗塞,一般在注射后4-8周发病,该方法的优点在于只要选择合适的药物剂量,注射后一般可保证较高的大鼠生存率,且不需要小动物呼吸机等特殊的仪器支持,简便易行,容易操作掌握。
但这种方法造成的梗死区域内偶尔可见有未坏死心肌,梗死灶主要分布在左心室壁和室间隔上,尤以靠近心尖部为重。
实验人员可根据自身实验需要及实验室自身硬件设施来综合选择最适宜的心肌梗塞模型大鼠的建立方法。