一种新型的大鼠肺动脉高压模型
【摘要】 目的建立一种实用的肺动脉高压动物模型。方法采用左肺叶切除复合皮下注射野百合碱(MCT)的方法。动物切除左肺后1周皮下注射MCT,注射后第1,2,3,4周分别测量平均肺动脉压(mPAP)和平均右室压(mPRV)后取其右肺、心脏,：(1)肺中型(外径50~150 μm)和小型(15~50 μm)肌型动脉的相对中膜厚度(RMT)；(2)有完整内外两层弹力层的肌型动脉占肺小血管总数的百分比;(3)心脏称右室和左室加室间隔的质量,计算比值RV/(LV+S)。对照组仅行假手术,1周后皮下注射生理盐水。结果与对照组比较,左肺切除复合MCT注射后4周mPAP明显增高/[(48.19±3.33)vs(17.21±1.26)mmHg,P<0.001/],右心室肥厚明显/[(0.93±0.02)vs(0.27±0.01),P<0.001/];光镜下,肺小血管肌化程度增强,RMT明显增加/[中型(30.38±1.29)% vs (7.98±0.48)%;小型(25.06±0.99)% vs (6.18±0.42)%,P<0.01/],肺血管密度明显减少/[(3.68±0.13) vs (7.65±0.25)个/mm2,P<0.01/]。结论本方法建立的大鼠肺动脉高压模型是可行且实用的。
【关键词】 高血压 肺性 疾病模型 动物 肺动脉 肺静脉
肺动脉高压(PAH)是一类严重威胁人类健康的疾病,根据病因分为原发性和继发性[1]。为了更好的研究其发病机制和对策,笔者建立一新型的动物模型,报告如下。
1材料与方法
1.1模型建立及分组健康雄性SD大鼠(上海斯莱克斯实验动物有限公司)50只,体质量250～310 g,随机等分为5组(每组10只):4个肺动脉高压组(PAH组),分别于4个时间点取材。大鼠腹腔注射氯胺酮(50 mg/kg)和硫喷妥钠(25 mg/kg),麻醉后气管插管接小动物呼吸机(DH?140型，浙医大医学仪器实验厂)行机械通气。取左前外侧切口,3~4肋间隙进胸后,按[2]方法切除左侧肺叶,待自主呼吸恢复后拔除气管导管。1周后按60 mg/kg皮下注射野百合碱(MCT,美国Sigma Chemical Co.)。MCT注射后第1,2,3,4周测量血流动力学指标后留取标本,每个时间点10只大鼠。对照组行假手术。1周后皮下注射生理盐水,手术时及注射后4周重复测压,最后取材。
1.2观测指标血流动力学测量,包括平均肺动脉压(mPAP)、平均右室压(mPRV),开胸经右心室置管至肺动脉测压。右心室肥厚的检测:开胸取出心脏,分离右心室(RV)和左心室+室间隔(LV+S),滤纸吸干水分称质量。计算RV/(LV+S)比值。肺组织在负压中性甲醛中固定24 h,石蜡切片。以醛品红染色,VanGieson复染。光镜下观察各组肺血管形态[2]。计算：(1)CMIAS 图像处理与分析系统计算肺中型(外径50~150 μm)和小型(外径15~50 μm)肌型动脉的血管相对中膜厚度(RMT)。(2)具有完整内外两层弹力层的肌型动脉占肺小血管总数的百分比,反映肺小血管的肌化程度。（3）单位面积肺血管密度（个/mm2)。
1.3统计学处理数据均以x±s表示,采用单因素方差分析。
2结果
2.1一般情况PAH组40只大鼠,经左肺切除和MCT注射后4周共死亡4只,对照组无死亡。存活模型于MCT注射后4周明显消瘦,呼吸困难,胸、腹水形成,肝脏淤血、肿大,心脏增大,右室壁肥厚等心衰表现。
2.2血流动力学PAH组不同时期的血流动力学曲线呈明显增高趋势,与对照组比较,注射MCT后4周、左肺叶切除后5周的mPRV、mPAP升高近2倍,分别为(36.64±4.29),(12.07±1.34)和(48.19±3.33),(17.21±1.26)mmHg(1 mmHg=113.3 Pa,P<0.001),说明肺动脉高压形成(图1,表1)。
2.3右心室肥厚度和肺血管形态学改变与对照组比较,PAH组左肺切除术加MCT注射后4周RV/(LV+S)值增加3倍[(0.93±0.02) vs (0.27±0.01),P<0.001];镜下可见血管内皮层明显增生,微血管瘤形成,细小肺血管闭塞、机化,直径在 表1大鼠肺动脉平均压、右心室肥厚及肺血管显微形态学指标50~150 μm的肺动脉平滑肌层和内、外弹力纤维层均明显增厚,血管管腔减小。原本没有平滑肌层的直径为15~50 μm的周围肺小动脉出现了平滑肌层。光镜下肺小血管肌化程度增强,RMT明显增加[中型(30.38±1.29)% vs (7.98±0.48)%;小型(25.06±0.99)% vs (6.18±0.42)%,P<0.01],肺血管密度则明显减少[(3.68±0.13) vs(7.65±0.25),个/mm2,P<0.01,图2 ,3)。
3讨论
3.1常用的肺动脉高压模型及其存在的问题由流量增加(如先天性心脏病、肺血管病变等)所导致的肺动脉高压在临床上比较常见,既往此类肺动脉高压动物模型的制备主要有4种方法:(1)出生后通过应用前列腺素E 和球囊扩张等方法保持动脉导管开放;(2)用猪、羊和犬等大动物通过外科手术建立体?肺循环的分流;(3)腹主动脉和下腔静脉分流;(4)慢性缺氧或单纯野百合碱注射[3?6],其中以后两种比较常用。采用腹主动脉和下腔静脉分流制备肺动脉高压模型,由于腔静脉和门脉系统压力骤增,肝脏、胃肠道血液回流受阻,动物常难以耐受,死亡率较高(在预实验阶段笔者尝试了该方法),而且需要11周才能形成确切的肺动脉高压,耗时长,限制了此模型的进一步推广。
3.2本模型的优势应用左肺切除复合MCT注射的方法建立的肺动脉高压动物模型,用药后4周,大鼠肺动脉压力明显升高,右室肥厚。同时出现肺血管重构(肺动脉中膜增厚、肌化程度增加及内膜增生),表明用该法制备的肺动脉高压模型是成功的。由于动物遭受双重打击:左肺叶切除导致肺血管床减少,残余肺血流量增加,与慢性阻塞性肺病、肺纤维化、肺栓塞和肺心病等血管病理改变一致[1];MCT能够选择性损伤肺血管内皮,引起慢性血管炎性病变,因而与慢性缺氧或者单纯MCT注射相比,更接近临床发病原因。另外,用本法大鼠5周内形成确切的肺动脉高压,由于病变过程相对缓和,死亡率低,而且手术过程相对简单、实验重复性好,本模型值得推广应用。
【】
/[1/]James R R,James E L. Primary pulmonary hypertension/[J/]. Lancet, 2003,361:1533?1544.
/[2/]Okada K,Tanaka Y,Bernstein M,et al. Pulmonary hemodynamics modify the rat pulmonary artery response to injury: A neointimal model of pulmonary hypertension/[J/]. Am J Patbol, 1997,151(4):1019?1025.
/[3/]Warnecke I,Bucherl E S. The experimental production of a persistent ductus arteriosus for testing catheter closure devices/[J/]. Anna Thorac Surg, 1985,39:441?444.
/[4/]左顺庆,高尚志,毛志福. 犬动力型肺动脉高压模型的建立/[J/]. 中华实验外科杂志, 1999,16(2):183?184.
/[5/]齐建光,杜军保,李简,等. 左向右分流所致肺动脉高压大鼠模型的建立及其肺血管结构的变化/[J/]. 中华实验外科杂志, 2002,19(3):199?200.
/[6/]Molteni A,Ward W,Tsao C,et al. Monocrotaline?induced pulmonary endothelial dysfunction in rats/[J/]. Proc Soc Exp Biol Med, 1984,176:88?94.
