扩张型心肌病动物模型的实验研究进展

强 欢(综述)，潘凯丽，成胜权(审校)

(第四军医大学西京医院儿科，西安710032)

扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是以单侧或双侧心腔扩大，心肌收缩期功能减退，伴或不伴有充血性心力衰竭为主要特征的原因不明的心肌疾病［1］。其病理改变是以心肌细胞坏死、凋亡，间质纤维化，胶原增生为主要特征，临床以进行性心力衰竭、心律失常、血栓栓塞、猝死为主要表现。近年来，其发病率、致残率和致死率正在逐年递增。DCM至今尚无特异有效的治疗方法，对症治疗是主要方法，如通过休息、利尿、扩张血管以减轻心脏负担，纠正心力衰竭，以及应用抗心律失常药物等，但这些均不能延缓病情进展，患者依然会因心脏进行性增大，心力衰竭进行性加重，最终导致死亡。以往认为症状出现后5年的存活率在40%左右［2］。

1 阿霉素DCM模型的建立

Khan等［3］给予SD大鼠静脉注射阿霉素，每次4 mg/kg，每周1次，共4周，停药3周后采用超声诊断仪检测试验大鼠心脏大小及功能，处死后取心肌组织行电镜观察其病理改变。实验动物死亡率为53%，心脏超声显示实验组大鼠有心包积液，左心室舒张期末内径及收缩期末内径均显著增加，左心室内径缩短率显著降低，电镜显示模型组心肌细胞变性坏死，线粒体及组织间质水肿，心肌纤维断裂，少量散在炎性细胞浸润［4，5］。采用这种方法制造DCM大鼠模型简单、可靠、重复率高，同人类DCM的病理改变相似。

邓海等［6］实验过程中(8周)实验组动物死亡率为23.3%，余均成功建立DCM模型。还有报道用类似的方法成功建立大耳白兔的DCM 模型。李国草等［7］实验过程(8周)中实验组动物死亡率为33.33%，余均成功建立DCM模型。

短疗程大剂量腹腔注射阿霉素易出现心外毒性作用，如大量腹水、急性肾病等，与DCM慢性发病不符。而小剂量长疗程的阿霉素腹腔注射建立阿霉素心肌病动物模型成功率高，死亡率低，重复性好，而且兔模型较鼠模型有死亡率低、成模率高的优点。但阿霉素致心力衰竭的同时，伴随着其他的不良反应，如脱毛、腹泻、骨髓抑制、肾病、药物注射局部溃烂等。

2 呋喃唑酮DCM模型的制备

于勤等［8］采用2周龄雌性近交系SD大鼠，将呋喃唑酮配成43 mg/mL的溶液，按0.3 mg/g灌胃，每日1次，每周按体质量调整用药剂量，喂饲8周。实验动物死亡率为46.4%，呋喃唑酮组动物体质量减少，而心脏重量增加，心电图表现为QRS时限与Q-T间期延长，心脏超声示左心室舒张期末内径、收缩期末内径增大，而左心室射血分数减小，光镜与电镜下表现为典型的DCM病理变化，血浆中心钠素、血管紧张素Ⅱ、内皮素增高，而前列腺素F1α与血浆前列腺素F1α浓度及前列腺素F1α/血栓素B2明显降低。呋喃唑酮诱发SD大鼠DCM模型从活体形态学、组织病理及神经内分泌变化均成功地反映了人类DCM的特点，因此喂饲呋喃唑酮0.3 mg/g，用药8周，可作为呋喃唑酮诱发SD大鼠DCM的标准模式。还有报道用类似的方法成功建立SD大鼠的DCM模型，黄荣杰等［9］造模12周总的DCM组大鼠死亡率为10%，造模成功率为66.6%。丁乐等［10］造模8周总的DCM组大鼠死亡率为13.33%，其中造模成功率为83.33%。

呋喃唑酮长期饲喂可成功建立大鼠DCM模型，且具有方法简单、死亡率低、成功率高的优点，也是国内DCM动物模型建立最常用的方法之一。研究发现呋喃唑酮心脏毒性作用与年龄有关，故呋喃唑酮应尽早给予，最好是大鼠出生后1周添加。呋喃唑酮引起心脏毒性的同时也引起腹泻和神经毒性表现，如角弓反张、跋在地上头转圈、两腿伸直做游泳状等。

3 多柔比星DCM模型的建立

白洁等［11］采用10周龄雄性SD大鼠，腹腔注射多柔比星量分别为8、16、24 mg/kg，并于给药前及给药后第2、4、6、8周用心脏超声观察左心室舒张期末内径、收缩期末内径、左心室射血分数和第9周取心肌观察病理形态改变。结果显示，低剂量组死亡率为10%，中剂量组死亡率为30%，高剂量组死亡率为70%，心脏超声检查显示给药8周后中、高剂量组大鼠左心室舒张期末内径、收缩期末内径增大，左心室射血分数下降。组织病理检查符合DCM典型病理特征。

有研究者采用每周2 mg/kg，连续8周给予大鼠多柔比星腹腔内注射，死亡率为18.75%，成功率为81.25%［12］。另有研究者采用短期(3周)大剂量腹腔注射多柔比星(15 mg/kg)的方法成功建立了DCM模型［13］，但死亡率较高，发病较急，与临床上DCM慢性发展过程不符。运用分次小剂量腹腔注射可以成功建立DCM的动物模型，死亡率较低，且经济、简单、重复性好，较短期大剂量注射更适于建立DCM模型。

4 病毒性DCM模型的建立

李双杰等［14］采用4周龄雄性Balb/c小鼠，腹腔内注射0.1 mL 10－5TCID50(在HeLa细胞中测50%组织感染率)柯萨奇B3m病毒(Nancy株)，以后每4周腹腔内重复接种0.1 mL 10－6TCID50柯萨奇B3m病毒，分别于接种病毒后第1、3、6、9个月随机取部分小鼠，行心脏超声检查心功能，称体质量，留取心肌进行病理切片。首次感染病毒第1个月内死亡率为31%;第3个月内死亡率为49%;第6个月死亡率为61%;第9个月死亡率为64%(不包含中间按实验计划处死的)。心脏彩色超声心动图检测病毒组小鼠心腔普遍扩大，呈普大心型，心室壁活动度明显减弱。在感染病毒1～3个月，易感小鼠呈现慢性心肌炎的病理特征，而仅6个月组10只小鼠中6只小鼠心肌苏木精-伊红染色有病理变化，具体表现为心肌细胞排列明显紊乱，间质有少许炎性细胞浸润，胶原明显增多。VG染色发现胶原增生，心肌细胞分隔呈网筛状。组织病理学特征与人类DCM的病理形态特征极为相似。

还有研究者采用4周龄雄性Balb/c小鼠腹腔反复注射柯萨奇病毒B3，6个月后，病毒组小鼠心脏稍有增大，但最大横径与正常组相比差异无统计学意义，心脏重量比正常组有所增加，左心室游离壁厚度显著变薄，电镜观察心肌组织出现病理改变［15］。Gao等［16］也用类似方法成功建立了小鼠DCM模型，其死亡率为46.7%，心脏超声检查符合DCM的典型变化。总体而言采用该方法建立DCM动物模型，技术难度大，传染性强、周期长达6个月，而且结果没有保证。

5 快速心室起搏法制备DCM模型

白融等［17］用6只成年健康杂种犬采用快速心室起搏法制备DCM模型，麻醉后先通过射频消融希氏束致Ⅲ度房室传导阻滞，再经静脉植入心内膜起搏电极，起搏频率为 250次/min，起搏时间持续(23.6 ±2.57)d。Dixon等［18］用10 只成年健康猪采用快速心房起搏法制备 DCM模型，起搏频率为240次/min，持续3周。所有动物均成功制备为DCM心力衰竭模型。B超和病理解剖检查证实有心脏扩大、心室壁变薄以及肝淤血、肺淤血。病理切片显示心肌细胞空泡变性、肝窦扩张充血、肺泡内含铁血黄素沉积。Power等［19］也采用类似的方法成功制备了羊DCM模型。

快速心室起搏制备DCM动物模型的方法较安全、可靠、实用、死亡率低、成模率高，能更好地模拟人类DCM的病理生理变化，但技术复杂、操作技术难度大，花费多，结果不易重复，而且仅适于犬、猪和羊等大型动物，大鼠、小鼠、兔等相对较小的动物暂未见报道。

6 自发性DCM模型

有学者用患有遗传性心肌病的叙利亚金色仓鼠建立 DCM 模型，现已培育出 BIO14.6、BIO50.54、BIO82.62、BIO53.58、UM-X7.1 等品系，建立了比较稳定的心肌病模型。该种大鼠于出生后30～60 d出现心肌细胞变性、灶状坏死、钙盐沉着;出生后60～90 d出现心肌纤维化;出生后90～150 d心肌肥大，心室扩张等病理变化［20］。

该类DCM动物模型的优点是能完整地反映出人类DCM发病机制、病理生理、血流动力学的改变及神经内分泌激活，而且模型成熟稳定。缺点是价格偏高，发病率偏低，造模周期长，而且一般的实验动物中心不常规提供该类模型动物。

7 诱导相关基因突变建立转基因DCM动物模型

Li等［21］采用小鼠S196L基因产生错义突变的方法，成功地使10个月龄小鼠产生了特征性DCM症状和血流动力学改变，且心脏超声及心肌病理改变均符合DCM的特征。Nikolova等［22］使小鼠不能表达稳定的核纤层蛋白，导致4～6周龄小鼠的心脏彩超、心肌病理结果、脑钠素水平等出现符合DCM改变的变化。Toko等［23］通过使小鼠产生突变的alpha-actin基因过度表达，成功建立了DCM模型。Kim等［24］删除果蝇Notch家族中的CG31665基因，成功建立了果蝇DCM模型。

上述经过遗传修饰所产生的DCM动物模型，尚不够成熟稳定，还需要更多的重复实验，才能广泛投入应用。DCM是多基因改变诱导的疾病，与众多基因有关，还需进行深入研究。

8 自身免疫性DCM动物模型

有研究者从猪心室肌中提纯出肌凝蛋白，分别以10和20 mg/kg体质量注射于刺鼠皮下，持续3周，成功建立了刺鼠DCM模型。国内亦有研究者从猪心室肌中分离提纯出肌凝蛋白并将其注射到Balb/c小鼠皮下，成功引发小鼠自身免疫性心肌炎和DCM［25，26］。采用这种方法建立 DCM 模型是成功的，具有成模率高，造模周期短的优点，但技术难度大，操作复杂。

9 酒精性DCM动物模型

Jones等［27］利用剔除金属硫蛋白基因的小鼠，饲以含乙醇的饮食，持续2个月后，超声诊断仪检测实验大鼠心脏增大，左心室舒张期末内径、收缩期末内径增大，处死后取心肌组织行电镜观察其病理改变呈典型DCM病理改变［28］。采用这种方法建立DCM模型是成功的，但现在报道文献较少，方法暂不成熟。

10 结语

近十年来，使用双心室同步起搏、动态心肌成形术、左室减容手术、左心辅助装置等方法，临床效果也均难以令人满意。心脏移植是晚期DCM患者有效治疗方法之一，但存在以下问题:①供体缺乏;②费用昂贵;③术后感染;④术后排斥反应。虽然骨髓干细胞移植治疗缺血性心脏病的有效性和安全性已得到初步临床试验的证实，但该方法在DCM领域的研究尚处于起步阶段，暂不成熟。建立该病理想的动物模型，最大限度地模拟DCM临床病理生理过程，对DCM的临床研究及治疗至关重要。

［1］陆再英，钟南山.内科学［M］.7版.北京:人民卫生出版社，2008:336-339.

［2］Wollert KC，Meyer GP，Lotz J，et al.Intracoronary autologous bonemarrow cell transfer after myocardial infarction:the BOOST randomised controlled clinical trial［J］.Lancet，2004，364(9429):141-148.

［3］Khan M，Shobha JC，Mohan IK，et al.Protective effect of Spirulina against doxorubicin-induced cardiotoxicity［J］.Phytother Res，2005，19(12):1030-1037.

［4］周荣，杨彩红，王强，等.两种给药方式建立阿霉素心肌病大鼠模型的评价［J］.中西医结合心脑血管病杂志，2009，7(11):1315-1317.

［5］支勇，曹式丽.阿霉素肾病动物模型的国外研究进展［J］.中国中西医结合肾病杂志，2008，9(10):933-935.

［6］邓海，龚云，曾晶晶，等.小剂量阿霉素间断静注诱导兔扩张型心肌病模型的实验研究［J］.实验药理，2008，18(3):80-82.

［7］李国草，李庚山，张静，等.兔扩张型心肌病模型的复制［J］.岭南心血管疾病杂志，2OO4，10(1):54-56.

［8］于勤，朱宁，吕申，等.呋喃唑酮诱发SD大鼠扩张型心肌病病理及神经内分泌研究［J］.中国临床医学，2004，11(1):30-33.

［9］黄荣杰，刘唐威，伍伟锋，等.呋喃唑酮制备大鼠扩张型心肌病模型［J］.中国病理生理杂志，2005，21(11):2147-2150.

［10］丁乐，钟家蓉，白永虹，等.呋喃唑酮诱导大鼠扩张性心肌病模型的实验研究［J］.重庆医科大学学报，2007，32(7):718-721.

［11］白洁，陈蓉，盛佳，等.SD大鼠扩张型心肌病模型的建立［J］.江苏大学学报(医学版)，2006，16(3):210-212.

［12］肖俊会，王家宁，刘继军，等.扩张型心肌病SD大鼠模型的建立［J］.郧阳医学院学报，2007，26(1):12-14.

［13］Teraka K，Hirano M，Yamaguchi K，et al.Progressive cardiac dysfunction in adriamycin-induced cardiomyopathy rats［J］.Eur J Heart Fail，2000，2(4):373-378.

［14］李双杰，张召才，陈瑞珍，等.Balb/c小鼠病毒性扩张型心肌病并心力衰竭模型的建立［J］.复旦大学学报(医学版)，2004，31(6):559-564.

［15］林松，伍伟锋，韦永先，等.病毒性扩张型心肌病小鼠IL-6测定及意义［J］.广西医学，2009，31(11):1179-1182.

［16］Gao G，Zhang J，Si X，et al.Proteasome inhibition attenuates coxsackievirus-induced myocardial damage in mice［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2008，295(1):H401-H408.

［17］白融，吕加高，卜军，等.快速心室起搏制备扩张型心肌病心力衰竭犬模型的方法学探讨［J］.中国实验动物学报，2004，12(3):160-162.

［18］Dixon JA，Goodman AM，Gaillard WF，et al.Hemodynamics and myocardial blood flow patterns after placement of a cardiac passive restraint device in a model of dilated cardiomyopathy［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，2011.［Epub ahead of print］

［19］Power JM，Raman J，Byme MJ，et al.Efficacy of the Acorn Cardiac Support Device in animals with heart failure secondary to high rate pacing［J］.Heart Fail Rev，2005，10(2):117-123.

［20］Dyer EC，Jacques AM，Hoskins AC，et al.Functional analysis of a unique troponin c mutation，GLY159ASP，that causes familial dilated cardiomyopathy，studied in explanted heart muscle［J］.Cir Heart Fail，2009，2(5):456-464.

［21］Li Z，Ai T，Samani K，et al.A ZASP missense mutation，S196L，leads to cytoskeletal and electrical abnormalities in a mouse model of cardiomyopathy［J］.Circ Arrhythm Electrophysiol，2010，3(6):646-656.

［22］Nikolova V，Leimena C，McMahon AC，et al.Defects in nuclear structure and function promote dilated cardiomyopathy in lamin A/C-deficient mice［J］.J Clin Invest，2004，113(3):357-369.

［23］Toko H，Takahashi H，Kayama Y，et al.Ca2+/calmodulin-dependent kinase lldelta causes heart failure by accumulation of p53 in dilated cardiomyopathy［J］.Circulation，2010，122(9):891-899.

［24］Kim IM，Wolf MJ，Rockman HA.Gene deletion screen for cardiomyopathy in adult Drosophila identifies a new notch ligand［J］.Circ Res，2010，106(7):1233-1243.

［25］Milenkovi M，Arsenovi-Ranin N，Stoji-Vukani Z，et al.Quercetin ameliorates experimental autoimmune myocarditis in rats［J］.J Pharm Pharm Sci，2010，13(3):311-319.

［26］沈涤非，唐其柱，史锡腾，等.实验性自身免疫性心肌炎小鼠模型研制［J］.微循环学，2004，14(2):35-36.

［27］Jones WK.A murine model of alcoholic cardiomyopathy:a role for zinc and metallothionein in fibrosis［J］.Am J Pathol，2005，167(2):301-304.

［28］Iacovoni A，De Maria R，Gavazzi A.Alcoholic cardiomyopathy［J］.J Cardiovasc Med(Hagerstown)，2010，11(12):884-892.