非手术性高血压大鼠模型建立的研究进展与比较

杨昌振，张雯斐，陈丹阳，石小雨，王君敏，杨海波，陈雪梅,2

高血压（HTN）是由多种原因引起的，以体循环动脉血压增高为主要特征的临床综合征，可引起多种系统的并发症，是我国乃至世界范围内最常见的心血管病，是全球范围内的重大公共卫生问题。在全球范围内高血压患者可达10亿，我国占3亿。高血压可引起身体许多器官产生疾病，其中以脑卒中和心肌梗死最常见。心血管患者中有1/3死于高血压[1]，高血压病已成为威胁我国居民健康的首要危险因素[2]，而且我国对高血压的认识、控制和治疗水平都比较低[3]，所以越来越多的专家学者致力于高血压机制与治疗的研究。借助于高血压动物模型，可以更方便有效地模拟不同影响因素下高血压的发生与发展，为高血压发病机制的研究以及药物治疗提供新的思路。

与手术方法相比而言，非手术方法操作简单，对实验操作要求低，同时还降低了大鼠感染与死亡的风险。手术建模方法特别是双肾双夹法操作复杂，死亡率高，死亡率和手术操作的熟练与术后护理条件有很大关系。

1 自发性高血压大鼠模型

目前实验室常用的原发性高血压的大鼠模型主要有：自发性高血压大鼠（SHR）、卒中易感型自发性高血压大鼠（SHRSP）、米兰高血压大鼠、新西兰遗传性高血压大鼠、里昂高血压大鼠、W色列高血压大鼠等。其中自发性高血压大鼠是应用最广泛的模型动物之一，SHR是一种多基因疾病模型[4-6]。经过几代的培养，SHR有高血压发病率高的特点，血压的变化与大鼠鼠龄有关，两者之间有正比例的关系。在达到一定的周龄后，高血压的发病率可为100%，且SHR在达到一定的周龄后，其并发症与人类高血压并发症极为相似。

自发性高血压大鼠具有高血压发病率高、与人类并发症与发病机理相似等优点，SHR被人们认为是研究人类原发性高血压的发病机制、并发症特点以及开发新型降压药的理想模型[7]，是目前国际公认的与人类原发性高血压最相似的动物模型[8]。缺点在于它主要是通过选择性繁殖所得，与人类高血压发病机制有一些差异，且并非在所有实验室环境和饲养环境下都可以满足SHR的生存与发病条件，SHR造价高，价格昂贵，所以在应用SHR进行实验的同时，会受到一些因素的干扰。

2 继发性高血压大鼠模型

2.1 药物诱导的高血压大鼠模型 常见的运用于高血压大鼠模型药物诱导的药物主要包括一氧化氮合酶抑制剂、内皮素等。学者Ozen[9,10]在大鼠饮用的清水中加入N-硝基-L-精氨酸甲酯（L-name），5周可形成稳定的高血压模型。Abdel-Rahman[11]利用腹腔注射的方法，4周可制备出高血压大鼠模型，高血压组大鼠血压明显增高，且组间差异明显，证明已经成功建立L-name诱导的妊娠高血压大鼠模型。所以口服L-name和腹腔注射L-name均可诱导高血压大鼠的形成。其作用机理是抑制一氧化氮合酶的活性，减少内源性一氧化氮的生成，降低一氧化氮对内皮素-1的抑制，使血管张力增加，进而导致高血压的形成[12]。对于两种方法而言，致高血压作用无明显差异，但腹腔注射L-name在操作过程中有可能刺破大鼠脏器，导致大鼠在实验过程中的死亡。但是在大鼠饮用混有药物的清水的过程中，大鼠有可能因为药物的刺激作用而导致药物摄入量的不均和减少，对高血压模型的稳定性和一致性造成影响。学者Li[13]应用同样是一氧化氮合酶抑制剂的L-硝基精氨酸（L-nna）成功制备了高血压大鼠模型，说明了该方法的可行性。同时，丁向东[8]用L-nna连续四周腹腔注射，在第2周得到持续稳定的高血压大鼠模型。姚丽[14]利用内皮素-1来建立高血压大鼠模型，其方法是将7只大鼠用1%氯化钠（NaCl）慢性灌注，另7只大鼠用内皮素-1慢性灌注。内皮素-1组与氯化钠组相比，内皮素-1慢性灌注大鼠血压明显升高，证明了内皮素有升压作用。其升压机制是内皮素其较为持续的缩血管作用。第14 d即可出现明显的高血压，但内皮素价格较一氧化氮（NO）抑制剂昂贵，增加实验的成本。

在药物诱导高血压大鼠模型的过程中，优点在于我们可以自由掌控大鼠模型数量，随时随地制备高血压大鼠模型，且成本比自发性高血压大鼠低廉，适合于人类高血压药物疗效和安全性的筛选，因此药物诱导大鼠高血压模型这一方法应用十分广泛。缺点是需要较高的实验操作技能，同时在实验过程中，可能由于大鼠个体和药物剂量的差异性而导致同一组别的大鼠高血压水平出现较大差异。

2.2 盐敏感性高盐饮食高血压大鼠模型 在当今的高血压患者急剧增多的严峻形势下，高盐饮食是尤为重要的致高血压因素[15]。因此，研究高盐引起的高血压发病机制与治疗手段首选因高盐饮食引起的高血压模型大鼠，该模型在国内外都有应用。Robert Patrick Davis利用该建模方法制备了高血压大鼠模型。将SD大鼠施以单肾切除手术，给予醋酸脱氧皮质酮（DOCA）微丸灌胃，饲以加有1%氯化钠和0.2%氯化钾（KCl）的水，4周后成功建立了高血压大鼠模型。且该学者认为高血压模型的建立与水钠滞留导致高容量状态和加压素释放增加有关[16]。葛顺娜等[17]研究发现皮下注射DOCA并辅以高盐饮食的高血压大鼠模型成功率高，简单方便，易复制，可用于盐敏感性高血压的研究及抗高血压药物的筛选。葛顺娜将大鼠随机分成2组，对照组大鼠皮下注射植物油，饲饮自来水，高盐组大鼠皮下注射DOCA油剂（30 mg/kg），饲饮水含有10 g/L NaCl和2 g/L KCl，共4周。结果是高盐组大鼠所有大鼠均发生了高血压，建模成功率100%，且在建模过程中，死亡率为0%。该实验利用皮下注射法，而并非费时费力的胶丸埋入皮下法，同时也将原实验周期7周改为4周，结果并无影响[18]。但是该实验方法的前提是切除大鼠左肾，对于实验者的技能要求较高，在实验过程中易造成大鼠的感染和死亡。但该种实验方法关键在于在建模时利用DOCA辅以高盐饮食，切除左肾为实验准备，故将该实验方法列入非手术性建模方法。另有国外学者Velasquez[19]和Tran[20]直接购买Dahl/SS盐敏感性大鼠，饲以高盐饮食，即可建立高血压大鼠模型，此方法不需手术，较为简单。

皮下注射DOCA并辅以高盐饮食的方法优点是可以广泛用于盐敏感性高血压的研究及抗高血压药物的筛选，而且建模成功率高，死亡率低，建模用时短。缺点在于实验操作比较复杂，单肾切除术增加了大鼠感染、失血、死亡的风险。而直接购买Dahl/SS大鼠可规避这些弊端，是一种良好的建模方法。但是该种大鼠国内目前不易购买，且价格昂贵。

2.3 单纯高盐饮食高血压大鼠模型 此方法单纯给予大鼠高盐饮食，与上一方法有所不同。史娜[21]复制张玉青[22]的方法利用高盐饮食制备高血压大鼠模型，将实验随机分为2组：正常饮食组和高盐饮食组。正常组用普通的大鼠饲料喂养，高盐组用普通大鼠饲料加入NaCl以质量比配成4%的NaCl饲料，2周后，进行血压测量。在张玉青的实验中，2周后实验组血压和正常组血压无明显统计学差异。而在史娜复制实验方法后，大鼠从第16 d开始血压出现显著升高，说明高盐饮食制备方法所需要的时间至少2周以上。同时史娜还将高盐饮食法与双肾一架法对比，得出高盐饮食所得高血压模型更加接近于临床高血压患者。国外学者Monika Szulińska[23]利用每kg含35 g NaCl的高盐饮食喂养三组大鼠，在42 d后发现三组大鼠血压明显增高，也进一步验证了高盐饮食制备高血压大鼠模型的可行性。

该法优点是简单便易，可应用于高血压相关研究实验中，所得高血压模型模拟了人类高血压形成的生理过程，比较接近于临床高血压患者。缺点是高血压模型的不稳定性，大鼠个体差异较为明显，大鼠高血压出现的时间和程度差别较大，且周期较长。

2.4 应激性高血压大鼠模型 现代化社会越来越快的生活节奏、越来越重的心理压力和工业化带来的噪音、电磁干扰对人们高血压的促进作用被许多国内外学者所重视。长期慢性应激使人们处于精神紧张状态，长期以往将是导致高血压的重要因素。学者Hejazi[24]利用为期15 d的早晚两次电击结合强迫游泳诱导大鼠高血压，获得建模成功。Du[25]和Guo[26]通过足底电击结合噪音刺激，两种刺激经计算机随机传递，使大鼠长期处于应激状态，也可得到应激性高血压大鼠模型。之所以采用电击与噪音结合，是因为其效果要好于单一刺激源。董艳芬[27]分别对大鼠采用低频低压交流电电击足底作为单一应激源和足底电击结合噪声的复合刺激为应激源，对大鼠实施反复应激刺激28 d，结果应激组30只大鼠与正常对照组动物比较，血压显著升高；其中实施复合刺激为应激源的大鼠，高于正常对照组平均动脉压3 kPa以上的高压鼠发生率为81.0%，采用单一应激源刺激组为49.1%。且复合刺激组高血压率要高于单一刺激源组。因此足底电击结合噪声的复合刺激方法是目前较为常用的应激性高血压大鼠制备方法，对大鼠高血压有明显的促进作用。但是此方法在操作过程中也会出现一些问题，王丽[28]在造模过程中，由于电击导致抽搐、心脏骤停，最后死亡大鼠3只。阿地拉·阿不都艾尼[29]采用制动夹尾刺激法制备高血压大鼠模型，将大鼠放入制动器内制动30 min，同时给予夹尾刺激5 min。结果60 d后，模型组大鼠收缩压和舒张压均明显升高。该方法相比于足底电击结合噪声的复合刺激方法实验周期长，但是其在操作过程中可避免大鼠电击死亡，是该方法的优点之一。钟航海[30]受到上班族白领日常状态的启发，采用不规则震荡、不良音乐、部分睡眠剥夺复合刺激法，长期使大鼠处于精神紧张、慢性应激状态，成功制备出高血压大鼠模型。此外学者Porter[31]利用空气喷射压力刺激也可成功制备大鼠高血压模型，该学者通过测量血浆血管紧张素Ⅱ、肾上腺素、去甲肾上腺素、皮质醇水平判断高血压模型的建立。

应激性高血压大鼠建模的优点在于操作极为方便，可以达到无创建模，有效减少了建模过程中的大鼠死亡率。且成本低廉，可随时制备，不受时间地点，实验和饲养环境的限制。其缺点是无法保证高血压大鼠建模质量。周期长，大鼠模型的高血压水平可能有很大差异，可能会影响整体实验结果。

2.5 长期高嘌呤饮食高血压大鼠模型 随着生活条件的大幅度提高，高嘌呤食物摄入过多易致高血压已成为大家的共识。张奇[32]采用SD大鼠长期高嘌呤饲料喂养，每天正常饮水，连续30周建立接近人类病症的高血压大鼠模型。结论，采用长期高嘌呤饲料喂养造模法，连续造模17周以上能使SD大鼠的血压升高到一定程度，达到轻、中度高血压水平，同时还能造成肝肾损伤等伴随症状。该方法的优点是可建立接近于人类病例的高血压模型，高血压并发症较突出。缺点是周期较长，高血压水平较低，适用于轻中度高血压的研究。

2.6 高脂、高糖（或不）复合酒精致高血压大鼠模型 高脂高糖饮食会导致肥胖，而肥胖是高血压的危险因素之一[33]。若长期使大鼠处于高糖高脂的饮食习惯中，将可模拟出人类高血压的形成过程。Yu[34]用高脂高热量饮食喂养雄性大鼠幼崽，连续16周，用间接尾袖法测量清醒鼠尾收缩压（SBP）。结果发现大鼠收缩压显著提高，因此高脂高热量饮食可以成功诱导高血压大鼠模型。Li[35]利用高蔗糖脂肪混合饲料喂养Wistar大鼠12周，成功建立了伴胰岛素抵抗的高血压大鼠模型。赵胜楠[36]利用高脂、高糖饮食喂养SHR大鼠，23周后可成功获得高血压合并高脂血症大鼠模型，其心脏及肾脏靶器官均呈现出明显的病理学改变。比较以上三个实验，我们发现相同方法不同实验的实验周期长短不一，这可能和饲料中脂肪和糖类的比例大小有关。学者Yu的实验中，脂肪占比58%，蔗糖占比25%，而赵胜楠的实验中，蔗糖占比20%，脂肪占比更少[34-36]。实验者利用该方法制备高血压模型时，为了缩短实验的周期，可适当提高饲料中的脂肪和蔗糖含量。相比于现代社会中的高糖、高脂肪饮食习惯，酒精的摄入在高血压形成过程中也起到了十分重要的作用。研究表明，酒精依赖率与高血压率呈正相关关系，饮酒是引起高血压的一个独立的危险因素[37]。该结果不仅揭示了引发高血压的一项危险因素，也为高血压大鼠模型建立提供了思路。学者Liang[38]通过4周的高脂、高糖及梯度饲喂乙醇的方法，成功制备了高血压大鼠模型。通过乙醇的加入，实验周期缩短至4周，可说明饮酒对促进高血压形成有重要的意义。实验者可通过高脂高糖饲料加饲喂乙醇的方法较为快速地制备高血压大鼠模型。

该方法通过建立高脂和（或）高糖饮食，模拟了人类高血压的产生过程，可以提供研究糖尿病型高血压良好模型。但是缺点在于建立的高血压模型较其他方法周期长，且因为个体差异容易使高血压水平不可控制。

2.7 低氧致高血压大鼠模型 阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）是一种威胁人类健康的常见慢性病，特别是老年人，患病率可达38%~78.1%之间[39-41]。

有研究表明，OSAHS可导致各种心血管损害，会促进高血压的形成[42]。学者蒋丽君[43]利用OSAHS所致的低氧和高血压的关系，通过给大鼠提供慢性间歇性低氧的环境，成功建立了高血压大鼠模型。间歇性低氧过程诱导的高血压模型重复性佳，符合OSAHS病理生理特点[43]，为OSAHS所致高血压建立了合适的模型。缺点是对设备要求高，需左颈动脉置管获得间歇性低氧的证据，增加了操作的复杂性及感染的机会。

3 展望

本文主要总结了近年来非手术性制备高血压大鼠模型的若干方法，包括：一、自发性高血压大鼠模型。二、继发性高血压大鼠模型：①药物诱导的高血压大鼠模型；②盐敏感性高血压大鼠模型；③高盐饮食高血压大鼠模型；④应激性高血压大鼠模型；⑤长期高嘌呤饮食高血压大鼠模型；⑥高脂与（或）高糖致高血压大鼠模型；⑦低氧致高血压大鼠模型。各种方法都有各自的优缺点和适用之处，见表1。

药物诱导的高血压建模效果好，周期较短，但对于高血压程度的一致性不好掌控。而饮食、应激等方法实验周期长，具体已在前文阐述。高血压机制的研究和高血压药物的筛选离不开合适的高血压模型的建立，实验者应选择适合、可靠的建模方法，对揭示高血压发病机制、防治和预后问题将会起到重要作用，可以帮助初级实验者提高实验项目的可行性和科学性。至于更好更优良的建模方法，还需继续探索，为高血压相关实验提供更实用的模型。

表1 高血压建模优缺点比较及应用