心肌肥厚动物模型建立方法研究进展
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实验动物心肌肥厚模型A、压力超负荷/主动脉缩窄压力超负荷引起的心脏肥厚常用的手术方法是主动脉缩窄(.缩窄升主动脉)。
小鼠行主动脉缩窄(TAC)可以引起心脏机械性的压力超负荷,最终导致心肌肥厚、心衰(20,84)。
TAC通常诱导方法采用在近胸骨端行小切口, 缩窄主动脉的这样的开胸手术。
TAC模型虽然不能完全模拟人类的心室重构,但该模型可以用于肥厚发病过程中多种基因学的研究。
主动脉缩窄模型能很好的模拟血流动力学超负荷引起左心室肥厚的发生发展。
该动物模型在主动脉缩窄造成心肌肥厚几个月后会导致心衰。
B、容量超负荷在静脉回流适当的情况下,心脏不能排出足够的血液满足全身组织代谢的需要就会引起CHF(充血性心力衰竭)。
心内檐沟血或回心血量增加导致瓣膜闭锁不全就会引起心室容量超负荷。
在慢性动脉和/或二尖瓣瓣膜回流疾病中的容量超负荷,我们会观察到“舒张期压力-容积曲线”整体右移,说明心脏僵硬度增加,即发生LVH (可见于主动脉瓣狭窄、高血压、肥厚性心肌病)(36)。
通常情况下,容量超负荷CHF模型制备方法是腹主动脉-下腔静脉分流术。
即于肾动脉上方分离出下腔静脉和腹主动脉,用血管夹在近肾动脉端夹闭主动脉阻断血流;用的针头由主动脉远端刺入,继续进针刺入下腔静脉,使动静脉联合。
退针后,缝合血管壁伤口。
4-5周后,就能复制出心肌肥厚模型,并具有左心室收缩力增强、舒张末期压力增加的特点(257)。
C、冠状动脉结扎冠状动脉结扎常用于复制心衰动物模型。
冠脉左前降枝(LAD)结扎后会阻断心脏的供养和营养输送,这种情况类似于人类心脏病发作时伴随的症状。
血氧和营养供输阻断后,心肌细胞死亡,心脏整体功能受影响,最终导致心功能紊乱。
由于这种动物模型非常接近临床心衰疾病的发生发展,研究证明该模型是心衰发病机制研究的重要手段(13)。
D、转基因型心脏肥大模型几十年以来,一些心脏肥大和心力衰竭的转基因小鼠模型被学者们用于心肌肥厚和心衰这些致命疾病的可能的分子机制研究。
山东医药2020年第60卷第24期miRNA对心肌细胞肥大的调控作用及在心肌肥厚发病中的分子生物学作用机制研究进展朱贲贲,白在先,杨鹏杰内蒙古医科大学附属人民医院,呼和浩特010020摘要:心肌肥厚是由多种因素引起的心肌组织超负荷的适应性反应,为了维持心脏稳态及预防病理性心肌肥厚需要严格控制心肌细胞和非心肌细胞的信号通路。
微小RNA(miRNA)是真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA,长度为19~25个核昔酸。
miRNA可通过调节细胞代谢、增殖、免疫反应等参与调节心肌肥厚的发生发展。
miRNA影响心肌肥厚的分子生物学机制是多途径的,其参与miRNA正调控或负调控心肌肥厚都是多方面、多靶点的。
关键词:微小RNA;心肌肥厚;心肌细胞;miRNA再表达疗法;miRNA抑制疗法doi佛0.3969/j.issn.1002-266X.2020.24.030中图分类号:R541文献标志码:A文章编号心肌肥厚是由多种因素引起的心肌组织超负荷的适应性反应,可分为生理性和病理性。
生理性心肌肥厚常见于儿童、运动员以及妊娠期妇女,疾病进展缓慢且具有可逆性。
病理性心肌肥厚多是由高血压、心肌梗死等引起的,是心脑血管事件的独立危险因素。
持续的病理性心肌肥厚最终可导致扩张性心肌病、心力衰竭和猝死。
微/J、RNA(miRNA)是真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA,长度为19~25个核昔酸。
miRNA存在多种形式,最原始的Pri-miRNA,长度为300~1000个碱基。
Pri-miRNA经过一次加工后,成为Pre-miRNA 即microRNA前体,长度为70~90个碱基。
miRNA 在调控发育过程中具有抑制靶mRNA转录、翻译或者通过剪切靶mRNA促进其降解等重要作用。
近年来,因miRNA在生物过程中的调节作用及其在各类疾病(视网膜病症、神经退行性疾病、心血管疾病和癌症等)发生发展中的作用而被广泛研究[1]0在心血管系统中,miRNA控制各种细胞(如心肌细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞等)的功能,并在肌肥厚、心肌梗死、心肌纤维化、心力衰竭、心律失常、炎症反应和动脉粥样硬化等疾病中起至关重要的作用。
注射异丙肾上腺素建立大鼠心肌肥厚模型赵美眯;李卓;杨艳;张翀翯;陈思充;曾晓荣;郝丽英【摘要】目的采用异丙肾上腺素诱导心肌肥厚,建立大鼠模型,并研究该动物模型的基本特性.方法大鼠背部皮下注射剂量为5 mg/kg的异丙肾上腺素,每日1次,连续注射14 d.结果模型组大鼠的全心重/体质量,左心室重/体质量均明显增加.模型组大鼠血清中羟脯氨酸(HYP)含量显著增加.模型组大鼠心肌组织中总超氧化物歧化酶(SOD)含量与对照组相比显著降低,而丙二醛(MDA)含量明显升高.结论皮下注射异丙肾上腺素14 d,可成功诱导大鼠心肌肥厚模型,为深入研究心肌肥厚的确切机制奠定基础.%Objective To establish a rat model of cardiac hypertrophy induced by isoproterenol(ISO),and to study its basic characteristics . Methods Cardiac hypertrophy was induced in rats with ISO. The model rats received subcutaneous injections of 5 mg/kg ISO every day for 14 days. Results The heart weight/body weight and left ventricular weight/body weight ratios in model rats were significantly increased. The serum hydroxyproline level was significantly increased ,the superoxide dismutase level was significantly decreased ,and the malondialdehyde level was sig?nificantly increased in model rats. Conclusion The rat model of cardiac hypertrophy is successfully created by subcutaneous injection of ISO for 14 days. This model can be used in study of the mechanism of cardiac hypertrophy.【期刊名称】《中国医科大学学报》【年(卷),期】2017(046)005【总页数】4页(P406-408,412)【关键词】心肌肥厚;异丙肾上腺素;动物模型【作者】赵美眯;李卓;杨艳;张翀翯;陈思充;曾晓荣;郝丽英【作者单位】中国医科大学药学院药物毒理学教研室,沈阳 110122;中国医科大学药学院药物毒理学教研室,沈阳 110122;西南医科大学心血管医学研究所医学电生理学教育部重点实验室,四川省心血管疾病防治协同创新中心,四川泸州 646000;中国医科大学药学院药物毒理学教研室,沈阳 110122;中国医科大学药学院药物毒理学教研室,沈阳 110122;西南医科大学心血管医学研究所医学电生理学教育部重点实验室,四川省心血管疾病防治协同创新中心,四川泸州 646000;中国医科大学药学院药物毒理学教研室,沈阳 110122【正文语种】中文【中图分类】R96异丙肾上腺素(isoproterenol,ISO)是β受体激动剂,通过激活动物肾上腺素促进多种信号转导通路,刺激心肌细胞内相关DNA的合成以及蛋白的表达,引起胶原沉积、心肌纤维化,最终出现心肌肥厚[1-2]。
2020年8月第30卷㊀第8期中国比较医学杂志CHINESE JOURNAL OF COMPARATIVE MEDICINEAugust,2020Vol.30㊀No.8刘梦迪,张连峰,吕丹.心肌肥厚动物模型及代偿机制研究进展[J].中国比较医学杂志,2020,30(8):102-106.Liu MD,Zhang LF,Lyu D.Research progress on animal models of cardiac hypertrophy and compensation mechanisms [J].Chin J Comp Med,2020,30(8):102-106.doi:10.3969/j.issn.1671-7856.2020.08.016[基金项目]国家自然科学基金(31872314)㊂[作者简介]刘梦迪(1994 ),女,硕士研究生,主要从事心血管相关动物模型及其机制的研究㊂E-mail:liumengdi@ [通信作者]吕丹(1980 ),女,博士,副研究员,硕士生导师,主要从事心血管相关动物模型创制,发病机制及基因功能分析㊂E-mail:lvd@心肌肥厚动物模型及代偿机制研究进展刘梦迪1,张连峰2,吕㊀丹1∗(1.中国医学科学院医学实验动物研究所,北京协和医学院比较医学中心,北京市人类重大疾病实验动物模型工程技术研究中心,北京㊀100021;2.中国医学科学院医学实验动物研究所,北京协和医学院比较医学中心,国家卫生健康委员会人类疾病比较医学重点实验室,北京㊀100021)㊀㊀ʌ摘要ɔ㊀心肌肥厚是一种缓慢发展的有效代偿功能,主要发生在长期压力负荷的情况下,是对血流动力学或心肌损伤的适应性反应,心肌肥厚失代偿最终会增加心力衰竭和猝死的发生率,目前尚无有效的治愈方法㊂本文就心肌肥厚动物模型,包括小鼠㊁大鼠及大型动物的制备方法及各自特点,进行总结和比较㊂同时对心肌肥厚经典分子信号机制,包括有丝分裂蛋白激酶(MAPKs)信号通路及Ca 2+介导的信号通路等,以及心肌肥厚引发的失代偿分子机制,包括儿茶酚胺及心肌细胞凋亡等信号通路进行的总结和比较㊂ʌ关键词ɔ㊀心肌肥厚;动物模型;机制ʌ中图分类号ɔR-33㊀㊀ʌ文献标识码ɔA㊀㊀ʌ文章编号ɔ1671-7856(2020)08-0102-05Research progress on animal models of cardiac hypertrophy andcompensation mechanismsLIU Mengdi 1,ZHANG Lianfeng 2,LYU Dan 1∗(1.Beijing Engineering Research Center for Experimental Animal Models of Human Diseases,Institute of Laboratory Animal Science,Peking Union Medical College,Chinese Academy of Medical Sciences,Beijing 100021,China.2.Key Laboratory of Human Disease Comparative Medicine,National Health Commission of China (NHC),Institute of Laboratory Animal Science,Peking Union Medical College,Chinese Academy of Medical Sciences,Beijing 100021)㊀㊀ʌAbstract ɔ㊀Cardiac hypertrophy is a slow and effective compensatory function that mainly occurs under long-term stress loads.It is an adaptive response to changes in hemodynamics or myocardial injury.Decompensation of myocardial hypertrophy can eventually lead to an increased incidence of heart failure and sudden death,and no effective treatments have been established.In this paper,we summarize and compare the preparation method and characteristics of animal models of cardiac hypertrophy,including mice,rats,and large animals.We also summarize and compare the classical molecular signaling mechanisms of cardiac hypertrophy,including the mitotic protein kinase signaling pathway and the Ca2+mediated signaling pathway,as well as the molecular mechanisms of decompensation induced by cardiac hypertrophy,including catecholamine and the cardiomyocyte apoptosis signaling pathway.ʌKeywords ɔ㊀cardiac hypertrophy;animal model;mechanism㊀㊀心肌肥厚通常是作为对血流动力学压力或心肌损伤的适应性反应而引发的[1-2],表现为心肌质量增加,收缩力增加,对增强心脏功能㊁降低心室壁张力和耗氧量具有补偿作用,有助于维持心输出量,维持正常的血液循环,是一种缓慢发展的有效代偿功能㊂在细胞学方面,心肌肥厚的特点是心肌细胞变大,肌节结构分离,蛋白质合成增强以及胎儿基因重新表达㊂在心肌肥厚的超声心动图中可观察到增厚的室间隔,缩小的左心室腔,变窄的左室流出道,且二尖瓣前叶收缩期前移,主动脉瓣收缩中期呈现出部位性关闭等㊂虽然心肌肥厚最初可能是代偿性和适应性的,在心血管疾病的早期阶段可以提供某些益处,但长期病理学心肌肥厚将改变心脏基因的表达,细胞间肌纤维和血管周围纤维化及功能障碍,从而导致失代偿,心力衰竭和猝死的发生率增加㊂目前的研究表明,肾素-血管紧张素系统抑制剂(renin-angiotensin system inhibitor,RASI)㊁β受体阻滞剂(beta blocker,BB)㊁血管紧张素转化酶抑制剂㊁他汀类药物等对心肌肥厚有一定的治疗效果㊂RASI和BB联合拮抗交感神经和肾素-血管紧张素系统,对心室的重构㊁新功能的改善以及远期预后等方面有益[3-7]㊂本文对心肌肥厚动物模型及代偿失代偿分子机制的研究进展进行了归纳总结㊂1㊀心肌肥厚动物模型及制备方法心肌肥厚动物模型已经在小鼠㊁大鼠㊁犬㊁羊㊁猪等物种中建立,小鼠及大鼠的优点是基因背景信息齐全,商品化试剂丰富,同时经济且易饲养㊂大动物的优点是操作容易,重复性好,对动物造成的损伤较小,存活率高,并且更符合人体解剖和血流动力学的特点,尤其是猪㊂1.1㊀大鼠心肌肥厚模型目前大鼠模型在心脏损伤相关研究中仍占主导地位,它们较大的尺寸极大地促进了手术操作和术后研究,其心肌肥厚模型的建立采取物理法㊁化学法和生物法㊂1.1.1㊀物理法物理法包括压力超负荷法㊁容量负荷法㊁心肌梗死和运动致心肌肥厚[3]㊂压力超负荷法主要包括:(1)主动脉缩窄法(transverse aortic constriction,TAC):在大鼠无名动脉和左颈总动脉之间结扎主动脉弓,经过4周形成明显的左心室心肌肥厚;(2)腹主动脉缩窄法(abdominal aortic constriction,AAC):在大鼠的腹腔动脉和肠系膜前动脉之间进行结扎,得到重建后的直径为0.55mm㊂在AAC术后进行超声心动图检查,同时结合组织学和血浆脑钠肽(brain natriuretic peptide,BNP)水平综合评判,术后第4周诱导左心室心肌肥厚㊂(3)肾型高血压法[8-10]:把左肾动脉用内径为0.2mm的银夹夹住,造成肾缺血,使肾内产生肾素,增加血内的血管紧张素Ⅱ含量,致使高血压形成,长期刺激而产生心肌肥厚㊂术后避免感染需给予青霉素,4周后在清醒状态无创收缩压ȡ160mmHg者为造模成功㊂该方法的优点在于同人类的病理模型相似,由于高血压比较稳定,可逐渐形成心肌肥厚,因此该模型也常被用来研究心肌肥厚㊂容量负荷法包括:(1)动静脉造瘘法:腹部正中进行切口,在其左肾动脉下面分离出腹主动脉和下腔静脉,血管夹夹断血流㊂9号静脉注射针依次穿过下腔静脉壁和动静脉联合壁,鲜红色动脉血流出后将针头退出,然后进行缝合㊂造瘘成功的标志为松开血管夹后,见下腔静脉红色血流,这种方法4~5周可形成心肌肥厚;(2)DOCA盐敏感性高血压法[11]:切除大鼠的左肾,在术后1周皮下植入含去氧皮质醇(deoxycortisol,DOCA)的微泵或注射DOCA,按照50mg/kg连续每天给药,持续9周,术后8周便可形成心肌肥厚㊂心肌梗死致心肌肥厚采用冠状动脉结扎㊁堵塞或促进冠状动脉血栓形成等方法[12-13],有研究显示在结扎冠状动脉左前降支一周后可见心肌肥厚㊂运动致心肌肥厚[13-14]包括:(1)跑轮训练致心肌肥厚:在有一定阻力的跑轮上无外界干扰进行自主训练,跑步距离在2~4周达到每天10~15km,此时距离最长,之后为每天小于4km,3~4周可观察到心肌肥厚;(2)游泳训练致心肌肥厚:对大鼠进行每日2次,每次1h,每周5d,为期8周的游泳训练,可见发生显著的心肌肥厚㊂1.1.2㊀化学法化学法是利用化学试剂或药物对动物机体产生作用而诱发动物疾病[15-17]㊂化学法诱发心肌肥厚主要是药物诱导法,该方法需要的时间短㊁操作简便且心肌肥厚可很快形成㊁出现明显的心肌病变㊂具体操作过程即给受试动物注射或在皮下植入渗透泵等,使其在某一种药物的持续刺激下形成心肌肥厚㊂主要用的药物有去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)㊁去氧肾上腺素(phenylephrine,PE)㊁异丙肾上腺素(isoprenaline,ISO)㊁甲状腺素㊁血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)等㊂1.1.3㊀生物法生物法目前有自发性高血压大鼠模型[10]㊂自发性高血压大鼠在出生之后,随着时间变化,血压不断升高,心肌质量在4周时开始增加,血压在3~4个月时稳定升高,心肌肥厚加重㊂1.2㊀小鼠心肌肥厚模型上面阐述的大鼠制备方法,在小鼠上亦可获得心肌肥厚,同时,小鼠是目前基因修饰种类最为丰富的物种,在研究基因功能及相关发病机制方面应用最为广泛,通过基因修饰可以获得遗传性心肌肥厚模型㊂此外,在感兴趣基因的基础修饰小鼠上给予心肌肥厚刺激,是小鼠心肌肥厚模型未来的主要研究方向㊂基因修饰获得心肌肥厚包括:1)肌球蛋白突变模型:2条重链(MHC)和2条轻链(MLC)一同构成肌球蛋白,MHC又有α和β两种亚型㊂小鼠α-MHC基因第403密码子错义突变会致使其左心房心肌肥厚;2)肌球蛋白结合蛋白C(MYBPC)突变模型:小鼠的心肌肥厚可由MYBPC的缺失㊁插入或剪接位点的突变等致使;3)肌钙蛋白突变[18]:小鼠TnT突变,该突变导致TnT外显子缺失小鼠表现出较小的左心室,严重的舒张期和较轻的收缩功能障碍㊂1.3㊀大型动物心肌肥厚模型啮齿类动物与人类的心脏在结构㊁心率㊁耗氧量㊁收缩力㊁蛋白质表达等方面都存在差异,因此,大型动物心肌肥厚及代偿失代偿模型的建立具有重要研究价值㊂大型动物除了上面阐述的DOCA盐敏感性高血压法㊁化学法外,其特有的心肌肥厚模型建立方法有:1)二尖瓣返流(mitral regurgitation,MR)致心肌肥厚:常用的实验动物为犬或羊㊂该方法采用胸内或开胸手术断裂动物瓣膜上的腱索来破坏二尖瓣,前者借助超声定位,用心肌活检钳将二尖瓣前叶缘上一条腱索夹断;后者需在胸骨正中切口,将心包切除,金属器械插进左心室心尖或切开心房来将腱索破坏,从而造成二尖瓣关闭不全,致使心肌肥厚;2)主动脉束带法[19]:常用的实验动物为猪㊂该方法是进行手术干预,通过结扎或夹子(主动脉束带)部分阻塞升主动脉或降主动脉,然后突然增加闭塞前压力,通过束带逐渐形成主动脉缩窄以及肺动脉或肾动脉狭窄,从而引起左心室肥厚㊂2㊀心肌肥厚分子机制研究进展心肌肥厚通常是作为对血流动力学压力或心肌损伤的适应性反应而引发的,即心脏为适应各类刺激而发生的心肌质量增加,体积增大㊂在初始的代偿阶段,心室容积轻微增大,肥大的心肌细胞收缩和舒张的时间变长,速度变慢,但仍可保持良好的肌纤维缩短和心室排空能力㊂心肌肥厚是很多心脏疾病发展的一个重要阶段,但它的形成机制仍不完全清楚,目前有关的研究都集中在一些通路上㊂2.1㊀有丝分裂蛋白激酶(MAPKs)信号通路MAPK信号通路包括以下分支:1)细胞外信号调节激酶(extracellular regulated protein kinases, ERKs):ERK分支的信号通常在细胞膜上与Ras激活协同启动㊂Ras与Raf偶联,之后偶联MAPK激酶MEK1和MEK2,MEK1/2作为双重特异性激酶起作用,可直接磷酸化ERK1和ERK2激酶中的TEY 基序;2)c-Jun N末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNKs):MAPK激酶激酶的激活,如MEKK1,促进双重特异性激酶MKK4和MKK7的激活,进而直接磷酸化JNK蛋白中的TPY基序;3)p38激酶[20]:p38激酶中的TGY基序可以通过激酶之间的偶联被磷酸化而发挥作用㊂在心肌细胞中,上述三个MAPK 分支中的每一个都由G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)通过神经内分泌因子如血管紧张素Ⅱ㊁内皮素-1和儿茶酚胺来调节,此类激活特征表明MAPK信号介导或调节心脏肥大反应㊂2.2㊀Ca2+介导的信号通路在细胞内,增多的Ca2+可致使心肌肥厚,这可以作为最基本的信号㊂其主要机制有:(1)钙调神经磷酸酶(calcineurin,CaN)信号通路[21-23]:CaN直接与细胞质中活化T细胞(nuclear factor of activated T cells,NFAT)转录因子的核因子结合并使其去磷酸化,从而使它们易位至细胞核中,介导肥大基因的表达;(2)钙调素依赖性蛋白激酶信号通路:钙调蛋白依赖性激酶II受Ca2+钙调蛋白复合物和ROS的调节,交换蛋白被cAMP激活,直接诱导心脏肥大㊂2.3㊀蛋白激酶信号通路蛋白激酶信号通路有[24-26]:1)磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶(protein kinase B,Akt)信号通路: Akt1短期激活通过协调上调VEGF的表达诱导生理性肥大,而Akt1长期激活促进病理性肥大;2)蛋白激酶C(protein kinases C,PKC)及其介导的信号通路:PKC在发挥作用时,一方面可以直接移入细胞核调节核基因的表达,另一方面可以在胞浆内通过活化Raf-1与MAPK信号通路偶联㊂有研究表明,α-肾上腺素能受体通过Gq-磷脂酶C途径激活PKC,这是对心脏肥大的有效刺激㊂2.4㊀Janus激酶(JAK)/信号转导子和转录激活子(STAT)信号通路心肌表达多种IL-6家族细胞因子[26-27]㊂JAK/ STAT通路可以在IL-6细胞因子与糖蛋白130结合之后被激活,进而参与细胞生物过程㊂研究证实,激活的JAK-STAT通路可以致使心肌肥厚,并与心肌梗死㊁扩张性心肌病等相关㊂2.5㊀腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路AMPK是细胞中的节点能量传感器,可以随着营养利用而协调代谢输出的增加㊂AMPK是一种异源三聚体蛋白激酶,由催化性α亚基㊁连接α和γ的β亚基和结合糖原组成,γ亚基以相互排斥的方式结合AMP㊁ADP或ATP㊂AMPK通过构象变化导致其活化[28]㊂能量水平下降导致AMP激活AMPK,通过刺激脂肪酸氧化,葡萄糖摄取和糖酵解及减少依赖于ATP的过程来促进转录和蛋白质合成㊂因此,AMPK对心脏动态平衡至关重要,大多数研究表明,长期抑制AMPK会加剧病理性肥大,导致心力衰竭,而间歇性AMPK激活可能具有心脏保护作用㊂2.6㊀MicroRNAs(miRNAs)信号通路MicroRNA(miRNA)的功能是使特定的mRNA 转录功能沉默[29]㊂单个miRNA可能具有数十至数百个靶基因,并且有越来越多的证据表明miRNA在心脏发育㊁肥厚和衰竭中起作用㊂3㊀心肌肥厚失代偿分子机制研究进展流行病学的研究表明,心脏正常的心肌肥大随着时间的推移会降低心脏的功能,导致组织学纤维化㊁Ca2+处理蛋白失调㊁线粒体功能异常㊁心肌细胞损伤㊁舒张功能障碍和纵向收缩功能均恶化,发展为 心肌肥厚失代偿 ,并在临床上会导致心力衰竭㊂心肌肥厚失代偿的分子机制研究主要集中在经典信号传导通路㊁细胞的生长与凋亡以及心肌细胞的钙代谢等方面㊂3.1㊀经典信号传导通路3.1.1㊀血管紧张素Ⅱ系统及其信号通路受体1(AT1)和受体2(AT2)是AngⅡ的受体[30-31],一些通路可在AngⅡ与AT1结合后活化,而细胞生长的抑制及细胞凋亡均与AT2有关㊂3.1.2㊀G蛋白和环磷酸腺苷(cAMP)研究表明,Gq通过参与AngⅡ等诱导的信号传递来阻止Akt磷酸化,则致使心肌细胞凋亡增强,造成心脏的功能失调㊂在β肾上腺能受体激活后,腺苷酸环化酶被Gsα亚单位激活产生cAMP,可以活化蛋白激酶A(protein kinases A,PKA)㊂PKA可以磷酸化多种与心肌功能有关的蛋白质[32-33]㊂3.1.3㊀生长因子及其信号传导通路多数生长因子受体是跨膜受体酪氨酸激酶,经过Ras㊁Raf㊁MEK㊁ERK途径活化转录因子,调节核内基因的表达㊂生长因子FGFs㊁IGFs㊁PDGFs㊁TGFs[34],均会使得心肌细胞肥大㊂3.2㊀细胞凋亡细胞凋亡在调节细胞数量和结构重塑中发挥重要作用[35]㊂有研究显示,细胞凋亡致使的心肌细胞丢失,会引发心功能失调,发展下去致使心衰,这说明细胞凋亡在心肌肥厚代偿向失代偿发展的过程之中起作用㊂3.3㊀心肌细胞的钙代谢钙代谢与心肌细胞舒缩联系紧密[36]㊂心肌钙的钙释放是钙离子通过细胞表面的L-型钙离子通道(LCC)内流,激活肌质网上的雷诺定受体(ryanodine receptor,RyR),促进肌质网内的钙离子流入胞质,从而引起胞内钙离子浓度瞬时增加,其控制着心肌收缩的力量,研究表明在心脏肥大及失代偿进程中心肌钙释放失调发挥了重要作用㊂4㊀结语多年来,国内外文献报道了很多种心肌肥厚动物模型的建立方法,即压力超负荷法㊁容量负荷法㊁药物诱导法㊁基因修饰法等㊂心肌肥厚动物模型的成功率㊁和人的相似程度都在逐渐提高,这对心肌肥厚的研究具有推动作用㊂心肌肥厚可致使血压降低㊁心肌细胞肥大和凋亡,心室顺应性下降以及射血功能受损,从而使得心脏功能恶化㊂总而言之,心肌肥厚已经是心血管疾病领域内越来越重要的因素,所以探索其机制尤为重要㊂很多研究证明其过程与一些信号通路有关,这些信号通路交织在一起,信号通路效应因子之间相互作用,形成一个复杂的网络㊂虽然在分子机制方面已经取得很大进展,但许多问题仍未完全清楚,需要进一步探究㊂参考文献:[1]㊀Samak M,Fatullayev J,Sabashnikov A,et al.Cardiachypertrophy:an introduction to molecular and cellular basis[J].Med Sci Monit Basic Res,2016,22:75-79.[2]㊀Deng KQ,Wang A,Ji YX,et al.Suppressor of IKKɛis anessential negative regulator of pathological cardiac hypertrophy[J].Nat 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心肌肥厚的研究进展肖庆颖;周春霞(综述);赵淑健;信茜(审校)【期刊名称】《河北医科大学学报》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】5页(P1476-1480)【关键词】心肌病,肥厚性;丝裂原激活蛋白激酶类;转化生长因子β【作者】肖庆颖;周春霞(综述);赵淑健;信茜(审校)【作者单位】河北医科大学第二医院心血管二科,河北石家庄 050000;河北医科大学第三医院心血管二科,河北石家庄 050051;河北医科大学第三医院心血管二科,河北石家庄 050051;河北医科大学第三医院麻醉科,河北石家庄 050051【正文语种】中文【中图分类】R542.2心肌肥厚是心肌对持续性负荷增加的一种适应性反应,是使心血管疾患病死率升高的一个独立危险因素。
心肌组织包括心肌细胞和间质两部分,心肌细胞占心脏体积的75%,间质仅占25%。
心肌肥厚主要表现为心肌细胞的肥大和间质成分的改变。
从病理生理学角度分析,心肌肥厚分为生理性心肌肥厚与病理性心肌肥厚。
生理性心肌肥厚是指体育锻炼和妊娠等所致的心肌肥厚,是可逆的[1],这种肥厚表现为心肌细胞沿细胞横轴方向增大,心肌具有更强的储备能力。
病理性肥厚表现为心肌细胞的体积增大,蛋白质蓄积,肌原纤维新形成的肌节增加,胚胎基因如心房利钠因子、相关的B型利钠肽的再表达及相关收缩蛋白如MLC-2的表达量增高;心肌间质细胞增殖,胶原等结缔组织增生,使心肌结构紊乱,收缩力降低,供血受阻,耗氧增加,从而引起心脏收缩与舒张功能不全,引发心力衰竭、心律失常和猝死等。
许多心血管疾病如高血压、心肌梗死、心脏瓣膜病、某些遗传性心脏病和甲状腺功能亢进症等,均可引发心肌肥厚,这种肥厚多认为是不可逆的,但也有研究表明这种肥厚在一定的条件下是可逆的[2]。
而这种可逆性构成了临床干预的基础。
因此,探明心肌肥厚发生机制是心血管领域研究的重要课题,具有重要的理论和临床实用意义。
半个世纪以来,虽然从整体、细胞和分子水平对心肌肥厚进行了广泛的研究,但心肌肥厚的形成过程仍然是一个谜。
关于心脏病小鼠模型创建的研究进展引言心脏病是目前世界范围内主要的致死疾病之一,因此研究心脏病的病因和治疗方法一直是科学界的关注焦点。
小鼠作为实验动物模型,在心脏病的研究中起着重要的作用。
本文将介绍关于心脏病小鼠模型创建的研究进展。
心脏病小鼠模型的创建方法自然发病模型自然发病模型是指利用小鼠天然患有心脏病的特点来进行研究。
这种方法的优点是符合真实的疾病发展过程,但由于小鼠心脏病的发生具有随机性,研究的结果可能存在较大的变异性。
基因突变模型基因突变模型是通过改变小鼠心脏相关基因的表达或功能来创建疾病模型。
这种方法可以精确地模拟特定疾病的发生机制,但由于基因突变的复杂性,模型的创建和验证需要较长的时间和精力。
手术诱导模型手术诱导模型是通过手术操作来引起小鼠心脏病的发生。
常见的手术方法有冠状动脉、心肌梗死模型等。
这种方法可以控制实验条件,但手术操作对小鼠的伤害较大,且操作复杂。
心脏病小鼠模型的应用病理机制研究通过心脏病小鼠模型的应用,可以深入研究心脏病的病理机制,揭示心脏病的发生与发展过程中的分子和细胞变化。
药物研发心脏病小鼠模型可以用于评估心脏病相关药物的疗效和安全性。
通过观察小鼠的心脏功能、病理指标和生存率等指标,可以评估新药物在临床应用前的效果和副作用。
治疗方法探索心脏病小鼠模型还可以用于探索心脏病的治疗方法。
例如,可以通过基因编辑技术恢复或改善病变基因的功能,或者通过干细胞移植等方法修复受损的心肌。
结论心脏病小鼠模型的创建和应用在心脏病研究中具有重要的意义。
不同的模型方法各有优缺点,可以根据研究的目的和需求选择合适的模型。
未来,随着基因编辑和干细胞等技术的进步,心脏病小鼠模型的应用将更加广泛,为心脏病的病因和治疗方法的研究提供更多的可能性。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811249586.X(22)申请日 2018.10.25(71)申请人 北京市心肺血管疾病研究所地址 100029 北京市朝阳区安贞路2号(72)发明人 杜杰 张晓萍 刘旭霞 (74)专利代理机构 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245代理人 关畅 陈晓庆(51)Int.Cl.C12N 15/90(2006.01)A01K 67/027(2006.01)(54)发明名称肥厚型心肌病小鼠模型的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种肥厚型心肌病小鼠模型的制备方法及其应用。
本发明的方法包括如下步骤:(1)CRISPR/Cas9基因编辑质粒的构建和体外剪切效率的鉴定,(2)MYBPC3 T2535G敲入小鼠的构建和基因型鉴定,(3)MYBPC3 T2535G敲入小鼠的肥厚型心肌病表型确认。
本发明利用CRISPR/Cas9基因编辑技术方法建立了杂合子形式的肥厚型心肌病小鼠模型,为研究肥厚型心肌病的致病机理和药物开发提供了新的研究平台。
权利要求书1页 说明书9页序列表5页 附图3页CN 111100877 A 2020.05.05C N 111100877A1.一种肥厚型心肌病小鼠模型的制备方法,为如下(1)或(2):所述(1)包括如下步骤:将小鼠MYBPC3基因T2535G位点进行基因敲入,进而使所述小鼠两条同源染色体中的一条同源染色体上的MYBPC3基因T2535G位点由碱基T突变为碱基G,得到肥厚型心肌病小鼠模型;所述(2)包括如下步骤:将小鼠MYBPC3基因T2535G位点进行基因敲入,进而使所述小鼠两条同源染色体上的MYBPC3基因T2535G位点均由碱基T突变为碱基G,得到肥厚型心肌病小鼠模型。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:利用CRISPR/Cas9系统对小鼠MYBPC3基因T2535G位点进行基因敲入。
心肌肥厚动物模型建立方法研究进展摘要目的:综述心肌肥厚(CH)动物模型的建立方法,为CH类疾病的研究和临床治疗提供参考。
方法:以“心肌肥厚”“动物模型”“Cardiac hypertrophy”“Model”等组合作为关键词,在中国知网、 PubMed等数据库中检索相关文献,筛选2004-2014年有关CH动物模型建立方法的内容,综述常用模型的基本原理、制备方法及特点等。
结果与结论:共查阅到376条文献,其中有效文献29条。
目前常用的CH动物模型建立方法有物理法(包括压力超负荷法致CH、容量负荷法致CH、心肌梗死致CH、运动诱导致CH)、化学法(包括药物诱导法致CH)和生物法(包括转基因型CH、自发性高血压大鼠模型致CH)等。
其均可模拟CH,而CH原理、制备方法和模型特点各异。
在CH动物模型中,大鼠易饲养、经济、抗感染力强,常作为首选造模动物,常用鼠种为SD大鼠及小鼠,雌雄均可。
在现有成模方法中,压力超负荷法制作慢性CH模型,手术操作简单方便、重复性好、造价低廉,最为常用;转基因动物模型对人类疾病的模拟程度更高,但耗时长,费用昂贵,可能成为未来的发展方向。
关键词心肌肥厚;动物模型;建模方法;转基因心肌肥厚(CH)是心肌细胞对多种病理刺激的一种适应性反应。
在早期,CH因心室壁增厚、心肌收缩功能改善而被视为代偿性过程 [1];但在持久病理性应激情况下, CH伴随间质纤维化、收缩功能失调以及基因表达、能量代谢和电生理特征异常,最终导致失代偿性心功能衰竭,严重危害人体健康。
目前认为, CH是心血管疾病的一种常见并发症,已被列为引起心血管疾病发生率和病死率显著升高的独立危险因素[2]。
其发生机制复杂,至今仍未完全阐明,而对CH的发生机制及治疗方法等研究常用动物实验进行,因此复制动物模型成为目前国内外从事CH研究的常用手段。
本文拟以“心肌肥厚”“动物模型”“Cardiac hypertrophy”“Model”等组合作为关键词,在中国知网、 PubMed 等数据库中检索相关文献,筛选2004-2014年有关CH动物模型建立方法的内容。
III.实验动物心肌肥厚模型A、压力超负荷/主动脉缩窄压力超负荷引起的心脏肥厚常用的手术方法是主动脉缩窄(i.e.缩窄升主动脉)。
小鼠行主动脉缩窄(TAC)可以引起心脏机械性的压力超负荷,最终导致心肌肥厚、心衰(20,84)。
TAC通常诱导方法采用在近胸骨端行小切口, 缩窄主动脉的这样的开胸手术。
TAC模型虽然不能完全模拟人类的心室重构,但该模型可以用于肥厚发病过程中多种基因学的研究。
主动脉缩窄模型能很好的模拟血流动力学超负荷引起左心室肥厚的发生发展。
该动物模型在主动脉缩窄造成心肌肥厚几个月后会导致心衰。
B、容量超负荷在静脉回流适当的情况下,心脏不能排出足够的血液满足全身组织代谢的需要就会引起CHF(充血性心力衰竭)。
心内檐沟血或回心血量增加导致瓣膜闭锁不全就会引起心室容量超负荷。
在慢性动脉和/或二尖瓣瓣膜回流疾病中的容量超负荷,我们会观察到“舒张期压力-容积曲线”整体右移,说明心脏僵硬度增加,即发生LVH (可见于主动脉瓣狭窄、高血压、肥厚性心肌病)(36)。
通常情况下,容量超负荷CHF模型制备方法是腹主动脉-下腔静脉分流术。
即于肾动脉上方分离出下腔静脉和腹主动脉,用血管夹在近肾动脉端夹闭主动脉阻断血流;用0.6-mm的针头由主动脉远端刺入,继续进针刺入下腔静脉,使动静脉联合。
退针后,缝合血管壁伤口。
4-5周后,就能复制出心肌肥厚模型,并具有左心室收缩力增强、舒张末期压力增加的特点(257)。
C、冠状动脉结扎冠状动脉结扎常用于复制心衰动物模型。
冠脉左前降枝(LAD)结扎后会阻断心脏的供养和营养输送,这种情况类似于人类心脏病发作时伴随的症状。
血氧和营养供输阻断后,心肌细胞死亡,心脏整体功能受影响,最终导致心功能紊乱。
由于这种动物模型非常接近临床心衰疾病的发生发展,研究证明该模型是心衰发病机制研究的重要手段(13)。
D、转基因型心脏肥大模型几十年以来,一些心脏肥大和心力衰竭的转基因小鼠模型被学者们用于心肌肥厚和心衰这些致命疾病的可能的分子机制研究。
联系个人所学专业,选取某种或某类疾病,设计相关实验的动物模型,详细描述其方法及步骤,并阐述所选动物种类和级别的理由以及该动物日常生活和实验的环境要求(包括进出该环境的顺序),实验过程中的注意事项MicroRNA—378(miR—378)在心肌肥厚中的研究一、实验原理:microRNA(miRNA)是一类小分子非编码单链RNA,长约22个碱基,能通过与靶mRNA3’非翻译区(3'UTR)互补配对,使其翻译受到抑制,从而在转录后水平对生物体内基因时序性表达起到精细调节作用.miRNA的表达变化与心肌肥厚的发生、发展密切相关.本实验通过异丙肾上腺素和去甲肾上腺素诱导实验动物心肌肥厚,然后用PCR技术测定心肌细胞中miRNA的变化.二、实验目的:通过统计学方法观察miRNA在正常心肌细胞和心肌肥厚的心肌细胞中的差异,从而将miRNA作为诊断心肌肥厚的潜在的生物学标志。
三、实验材料及步骤:Wistar雄性大鼠30只(200~250g/只,SPF级别),异丙肾上腺素(ISO),去甲肾上腺素(NE),生理盐水。
3.1 分组及造模3。
1.1采用随机数表的方法讲30只wistar大鼠随机分成三组,每组10只,分别为对照组、ISO处理组、NE组.3.1。
2ISO处理组:10只大鼠连续7天背部皮下注射ISO(4 mg/kg/天),制成心肌肥厚模型.NE处理组:10只大鼠连续7天背部皮下注射NE(4 mg/kg/天),制成心肌肥厚模型.对照组:10只大鼠同法背部皮下注射生理盐水(4 mg/kg/天),制成心肌肥厚模型.3。
2检测造模是否成功3。
2。
1高频超声检测分别于造模后第2周,称取大鼠质量,10%水合氯醛麻醉大鼠后,仰卧固定,将其胸前部剃毛,应用TOSHIBA—6000超声诊断仪,频率为7.5 MHz的探头置于其胸左侧,取径(LVEDD,LVESD)。
左室射血分数(EF,%)、左室短轴缩短率(FS,%)、计算左室左室长轴切面,图像深度调至3。
心肌肥大和纤维化相关因素的研究进展门素珍;刘巍【摘要】心血管疾病的发生率和病死率逐年增加,严重威胁人类健康.心肌细胞肥大及纤维化是心血管疾病发展的主要病理表现,许多因素在这一病理过程中发挥不同作用.体内的糖原合成酶激酶-3具有广泛的作用底物,并通过磷酸化这些底物参与调节多种细胞功能活动;也可通过调节转录因子影响基因表达,进而影响细胞功能.而心肌营养素-1则在心肌细胞和成纤维细胞中高度表达,同时在心血管系统的生长发育中具有重要作用.此外,瞬时受体电位通道介导的心肌细胞内钙离子的增加是心肌细胞肥厚的最基本信号,导致心肌细胞肥大.本文将探讨以上因素在心肌肥大和纤维化的形成过程中所起作用.虽然其在心肌肥大和纤维化中起到的作用并不是决定性的,但就整体而言,这些因素在一定程度上又是必不可少的环节.【期刊名称】《医学研究杂志》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】3页(P180-182)【关键词】心肌肥大;纤维化;糖原合成酶激酶-3;瞬时受体电位;心肌营养素-1【作者】门素珍;刘巍【作者单位】150001 哈尔滨医科大学附属第一医院心血管内科;150001 哈尔滨医科大学附属第一医院心血管内科【正文语种】中文【中图分类】R541心肌细胞肥大、纤维化,非心肌细胞功能异常以及神经体液调节紊乱等多种因素相互作用使心脏的结构、代谢和功能发生模式改建,进而形成心室重塑,最终引起各种严重心脏疾病。
然而在形成机制中,除了炎性介质、转移因子、成纤维细胞和肌成纤维细胞等影响因素外,其他一些相关因素的作用也扮演了重要角色,同时引起研究人员对其的关注。
1. 糖原合成酶激酶-3(Glycogen synthase kinase-3,GSK-3)的概述:GSK-3是糖原合成过程中的限速酶,是作为同工酶高度保守的蛋白激酶,同时也是心肌细胞中磷酸化反应的负向调节物。
它包含α和β亚型,两种亚型的激酶结构域有98%是相同的,但在N末端和C末端序列则有较大差异,这说明他们具有85%的全序列同源性[1]。
一种建立大鼠心肌肥厚的简便方法穆灵敏;王文锋;李颖红;郭志坤;张光谋【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2009(037)011【摘要】[目的]介绍一种简便的建立大鼠心肌肥厚模型的方法.[方法]健康成年SD 大鼠20只,试验组(10只)皮下注射异丙肾上腺素(ISO),对照组(10只)皮下注射生理盐水.计算2组大鼠HW/BW、LVW/BW;观察2组大鼠心脏的组织病理变化;检测血清乳酸脱氢酶、总抗氧化能力、碱性磷酸酶的活力及丙二醛的含量.[结果]与对照组相比,试验组大鼠的HW/BW、LVW/BW均明显升高;心肌细胞直径明显变大,细胞间质增多,细胞间距变大;血清中乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶的活力及丙二醛的含量明显升高,而血清总抗氧化能力明显降低.[结论]大鼠心肌肥厚模型造模成功,该方法技术简便,容易掌握.【总页数】2页(P4990-4990,4998)【作者】穆灵敏;王文锋;李颖红;郭志坤;张光谋【作者单位】新乡医学院形态学实验室,河南新乡,453003;新乡医学院生命科学技术系,河南新乡,453003;新乡医学院形态学实验室,河南新乡,453003;新乡医学院解剖学教研室,河南新乡,453003;新乡医学院生命科学技术系,河南新乡,453003【正文语种】中文【中图分类】S865.1+2【相关文献】1.一种快速建立心肌肥厚大鼠模型的制备及指标评价 [J], 孟亚鹏;陶宏凯2.注射异丙肾上腺素建立大鼠心肌肥厚模型 [J], 赵美眯;李卓;杨艳;张翀翯;陈思充;曾晓荣;郝丽英3.大鼠慢性压力后负荷心肌肥厚-心力衰竭模型的建立 [J], 徐峰;邸箐;柏树令4.腹主动脉部分缩窄术建立大鼠心肌肥厚模型 [J], 张淑华;葛郁芝;冯莉莉;吴志婷;胡朗吉;罗骏;杨涛;潘淑娟5.大鼠胸主动脉缩窄诱导心肌肥厚模型的建立 [J], 周亚光;屠恩远;王照华;杨光田因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
㊃综述㊃肥厚型心肌病的治疗进展戴贺㊀陶琴㊀程维礼㊀张郁青㊀张莱211100南京医科大学附属江宁医院心内科通信作者:张郁青,电子信箱:Zyq-zhq@DOI:10.3969/j.issn.1007-5410.2023.03.020㊀㊀ʌ摘要ɔ㊀目前,肥厚型心肌病的治疗以缓解临床症状及预防心脏性猝死为主要目标,但现有治疗手段不能逆转心肌纤维化㊂本文梳理了肥厚型心肌病的传统治疗,并对新型治疗方法进行了概括㊂ʌ关键词ɔ㊀心肌病,肥厚性;㊀药物治疗;㊀手术治疗;㊀靶向治疗基金项目:南京市卫生科技发展专项资金(YKK20195)Advances in the treatment of hypertrophic cardiomyopathy㊀Dai He,Tao Qin,Cheng Weili,ZhangYuqing,Zhang LaiDepartment of Cardiovascular Medicine,the Affiliated Jiangning Hospital of Nangjing Medical University,Nanjing211100,ChinaCorresponding author:Zhang Yuqing,Email:Zyq-zhq@ʌAbstractɔ㊀The therapeutic aim of hypertrophic cardiomyopathy(HCM)mainly focuses on symptoms improvement and prevention of sudden cardiac death.However,the present treatment methods cannotreverse myocardial fibrosis.This article reviews the traditional treatment of HCM and summarizes new therapeutic methods of HCM.ʌKey wordsɔ㊀Cardiomyopathy,hypertrophic;㊀Pharmacotherapy;㊀Operative therapy;㊀TargetedtherapyFund program:Nanjing Health Science and Technology Development Special Foundation(YKK20195)㊀㊀肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)以心室壁心肌肥厚为特征,通常不伴有左心室腔的扩大㊂HCM 是一种全球性疾病,发病率超过1/500[1-2],男女比例大致为3ʒ2[3]㊂我国患病率约为80/10万,意味着有100万人以上的患者㊂HCM病因目前尚不明确,大多数呈常染色体显性遗传,临床表现具有高度异质性,主要症状包括胸痛㊁劳力性呼吸困难㊁心悸及晕厥等,是年轻人发生心律失常性心原性猝死㊁心力衰竭和心房颤动的重要原因㊂HCM的治疗多采用对症处理,通过阅读文献,我们发现新的靶向药物及基因治疗方法还处于研究阶段,HCM精准医疗有很大前景,因此本文主要就HCM的治疗进展进行阐述㊂1㊀生活方式干预由于HCM是青少年及运动员猝死的常见原因,专家推荐HCM应避免剧烈运动,但HCM患者为防止心肌肥厚加重以及猝死的发生而普遍存在缺乏运动的情况㊂另一方面心肺健康水平的降低是HCM患者发生不良事件的标志之一,有学者对1998 2010年接受心肺运动测试的HCM患者进行单中心队列研究发现,峰值耗氧量每增加1ml㊃kg-1㊃min-1,发生死亡和心脏移植的风险降低约21%[4]㊂对HCM 动物模型进行运动试验的结果表明,适当运动对心脏具有保护作用;近年来亦有临床试验发现,HCM患者进行中等强度运动可显著改善体能,且与常规活动相比并没有出现重大的不良事件[5]㊂美国心脏协会和美国心脏病学会指南推荐,大多数的HCM患者进行轻至中度的娱乐运动,不仅可以提高生活质量,还有利于改善心肺功能㊁提高身体机能[6]㊂2㊀HCM的药物治疗根据左室流出道与主动脉峰值压力差(left ventricular outflow tract gradient,LVOTG),HCM分为梗阻性HCM (hypertrophic obstructive cardiomyopathy,HOCM)㊁隐匿性梗阻性HCM及非梗阻性HCM,约有70%的患者有左室流出道梗阻㊂目前治疗大多针对有症状的梗阻性心肌病,通过减轻流出道梗阻,从而改善患者症状,其中药物治疗仍是HCM治疗的重要选择㊂2.1㊀传统药物2.1.1㊀β受体阻滞剂㊀作为静息或负荷后出现左室流出道梗阻患者的一线推荐用药,β受体阻滞剂主要降低运动后的LVOTG,改善症状㊁舒张功能及运动能力[7]㊂多个研究表明,使用β受体阻滞剂可提高儿童及成人HOCM患者的生存率,且呈剂量相关性,对每天服用0~74㊁75~149和ȡ150mg美托洛尔的3个亚组患者进行随访,通过Kaplan-Meier生存曲线分析发现,10年内未发生疾病相关死亡的比例分别为83.1%㊁90.7%和97.0%[8-9]㊂一项251例成年HOCM 患者的队列研究发现,在经干预LVOTG 小于30mmHg 的HOCM 患者中使用β受体阻滞剂依然可以提高生存率,提示β受体阻滞剂在非梗阻性HCM 患者治疗中可能同样具有保护作用[9]㊂多数观点认为,HCM 患者无论是否有左室流出道梗阻,均应使用β受体阻滞剂[10]㊂既往研究报道,HOCM 患者停用β受体阻滞剂可能发生显著的生理变化及不良临床预后,指南建议HOCM 患者在围手术期仍应继续使用β受体阻滞剂来预防心血管并发症㊂Imori 等[11]发现,当非心脏手术的围手术期HOCM 患者不能口服比索洛尔时,改用比索洛尔经皮贴片后血流动力学无明显变化,且比静脉用药价格优惠,或可成为HOCM 患者围手术期管理的方法之一㊂2.1.2㊀非二氢吡啶类钙通道阻滞剂㊀对于β受体阻滞剂不耐受或存在禁忌证的HCM 患者,推荐使用维拉帕米或地尔硫,同样具有负性变时和减弱心肌收缩力的作用,地尔硫的不良反应相对更少㊂2015年的一项临床试验提示,地尔硫可缓解HCM 患者早期左室重构,安慰剂组患者左室厚度平均值变化为+0.15,而地尔硫组患者为-0.02,但该研究样本量较小,仅对38例肌节基因突变携带者展开了随机对照双盲试验,尚需大样本量的研究进一步证实[12]㊂联用非二氢吡啶类钙通道阻滞剂与β受体阻滞剂发生严重传导阻滞的风险较高,因而视为禁忌㊂2.1.3㊀钠通道阻滞剂㊀丙吡胺(disopyramide)可用于使用β受体阻滞剂㊁维拉帕米后仍不能控制症状的HCM 患者,是目前最可靠㊁能够显著降低静息状态下LVOTG 的药物[13]㊂但其口干㊁便秘等抗胆碱能不良反应相对多见,还可能引起明显的QT 间期延长,使丙吡胺的使用受到了一定限制㊂在一项对4个HCM 中心118例接受丙吡胺治疗的HCM 患者的随访研究中发现,有5例患者因口干明显㊁3例患者因前列腺增生症状明显而不得不终止用药[13]㊂西苯唑林(cibenzoline)对钠通道有较强的阻断作用,使心肌细胞内Na +浓度下降,干扰心肌细胞去极化过程,进而触发心脏Na +/Ca 2+交换器的激活来增加Na +,从而导致心肌细胞内Ca 2+浓度下降,同样可降低LVOTG,甚至可直接改善HOCM 及非梗阻性HCM 患者左室舒张功能,且抗胆碱能的不良反应较丙吡胺小,或可成为HOCM 患者一项前景不错的治疗选择[14]㊂Hamada 等[14]对88例接受西苯唑林治疗和41例未接受西苯唑林治疗的HOCM 患者进行近20年随访,发现治疗组LVOTG 下降㊁左室反向重构,左心衰竭㊁心房颤动发生率均低于未治疗组,且治疗组死亡率为20.5%,未治疗组为90.2%㊂2.2㊀新型药物2.2.1㊀改善心肌能量代谢㊀家族性HCM 患者中被发现有磷酸盐代谢受损,这种心肌能量损害先于心肌肥厚出现,且可能与左室肥厚及心力衰竭等心脏重构进展相关[15]㊂哌克昔林(perhexiline)属于口服的肉碱棕榈酰转移酶1(CPT-1)抑制剂,可减少脂肪酸代谢,增加碳水化合物代谢和ATP 含量,从而改善心肌能量代谢㊂用哌克昔林治疗HCM 小鼠模型6周后,小鼠左室收缩压㊁左室舒张压等参数得到部分改善,但最近一项多中心Ⅱb 期临床试验由于疗效低和不良反应发生率高而提前终止[16]㊂曲美他嗪(trimetazidine)直接抑制β氧化,相对来说更安全且耐受性更好,通过抑制3-酮酰基辅酶A 硫解酶,减少长链脂肪酸氧化,从而减少氧气摄入并增加丙酮酸脱氢酶活性,来刺激葡萄糖氧化,提高心肌能量利用效率[17]㊂然而在随后的临床试验中被证实无显著疗效,研究者招募英国伦敦大学医学院心脏医院中51例药物难治性症状的HCM 患者,进行曲美他嗪和安慰剂对照治疗3个月后,统计发现曲美他嗪组患者步行距离比安慰剂组少38.4m,且运动期间峰值耗氧量降低[18]㊂2.2.2㊀晚钠电流抑制剂㊀雷诺嗪(ranolazine)通过降低细胞内Na +超载来减少Ca 2+进入心肌细胞内,从而缩短动作电位持续时间,逆转细胞内Ca 2+过多引起的肌肉异常收缩及舒张功能障碍㊂动物实验发现,对携带HCM 突变基因大鼠出生起给予雷诺嗪,可预防HCM 表型出现,延缓疾病进展[19]㊂然而在一项Ⅱ期临床试验中发现,雷诺嗪并不能改善有症状的HCM 患者的客观指标[20];该试验结果亦表明,雷诺嗪与降低N 末端B 型利钠肽原水平㊁室性期前收缩发生率相关,目前雷诺嗪已被用于减少植入除颤器且频繁放电的HCM 患者室性心律失常的发生[7]㊂伊拉克嗪(eleclazine)对晚钠电流的选择性要优于雷诺嗪,但目前一项大剂量安慰剂对照试验中发现伊拉克嗪疗效并不显著,且在另一项Ⅱ期临床试验中发现,在放置植入性心律转复除颤器(implantable cardioverter defibrillator,ICD)/心脏再同步治疗除颤器的非HCM 患者中,近60d 内至少发生1次ICD 干预或快速性室性心律失常的患者,使用伊拉克嗪后24周内ICD 干预的次数并未明显下降,反而增加了休克的发生[21]㊂2.2.3㊀抑制心肌纤维化㊀在小鼠动物模型中发现,血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂㊁醛固酮拮抗剂㊁N-乙酰半胱氨酸和他汀类药物可减轻HCM 小鼠心肌纤维化程度并减少胶原成分[22]㊂几项小规模人体试点试验发现,氯沙坦对HCM 病理有潜在益处㊂但在一项113例HCM 患者的随机对照试验中,并未发现氯沙坦对HCM 患者心脏收缩舒张功能㊁左房大小㊁运动能力及心肌纤维化有明显的影响[23]㊂为了进一步探求氯沙坦对HCM 患者疾病进展早期是否有影响,一项临床Ⅱ期多中心随机双盲试验VANISH 已经开展[24]㊂而Maron 等[25]进行的临床随机试验并未证实螺内酯对HCM 患者心肌纤维化及临床指标有任何益处㊂2.2.4㊀钙离子稳态相关药物㊀Parvalbumin 作为心肌细胞表达的Ca 2+缓冲分子,有助于心肌细胞钙稳态的维持㊂在动物模型中已证实,肥厚的心肌细胞过度表达parvalbumin 可改善高钙内环境并降低Ca 2+的敏感性,进而改善心脏的舒张功能,但还未进入临床试验阶段[26]㊂有研究发现,曲古抑菌素A 可改善钙调节失衡㊁活化T 细胞核因子的核转位及细胞肥大,但这些结论仍需要进一步的临床试验去证实[27]㊂2.2.5㊀心肌球蛋白抑制剂㊀Blebbistatin通过抑制横桥的形成及肌球蛋白与肌动蛋白的相互作用,来降低心肌Ca2+敏感性,其抗心律失常作用已在心肌肥厚动物模型中得到证实,但blebbistatin缺乏选择性,它对骨骼肌肌球蛋白Ⅱ异构体具有高亲和力,而对心脏中等亲和力,因此未被作为HCM的治疗方案[28]㊂马伐卡坦(mavacamten),又称为MYK-461,可逆地抑制肌动蛋白-肌球蛋白交叉桥联,从而选择性地降低心肌收缩力㊂在动物实验中已证实,它可削弱HCM表型表达,并抑制肥大㊁心肌细胞紊乱和纤维化基因的表达[29]㊂Heitner等[30]进行的一项前瞻性Ⅱ期临床试验表明,马伐卡坦可显著降低HOCM患者运动后LVOTG,在治疗12周时运动后LVOTG 可从初始103mmHg降至19mmHg,且血浆浓度维持在350~695ng/ml时可缓解左室流出道梗阻,大多数患者耐受良好,最普遍的严重不良反应是心房颤动,其发生率与安慰剂组对比无统计学差异,但该试验仅纳入21例HOCM患者,规模较小,且为开放性试验,有一定局限性㊂在此基础上进行的EXPLORER-HCM试验,进一步证实了马伐卡坦可降低HOCM患者LVOTG,随后Wheeler等[31]对该Ⅲ期试验进行分析,入选的251例HOCM患者经马伐卡坦治疗30周后心肺运动试验相关参数均得到改善,治疗组与安慰剂组对比,峰值分钟通气量/CO2输出量比率变化最小二乘均值-2.2(95%CI:-3.05~-1.26,P<0.001),峰值运动时间变化最小二乘均值0.7min(P<0.001),表明马伐卡坦对改善HOCM患者最大运动能力具有益处㊂为了进一步探讨马伐卡坦的远期疗效及安全性,长期扩展研究MAVERICK-HCM 正在进行中[32]㊂对于有症状的非梗阻性HCM患者同样有相关的临床研究表明,使用马伐卡坦后心肌损伤相关标志物水平降低,提示马伐卡坦可能存在潜在的临床益处[33]㊂另一种心肌肌球蛋白抑制剂CK-274(aficamten)也在研发中,与马伐卡坦的主要区别在于CK-274的半衰期更短[34]㊂3㊀HCM的介入及手术治疗对于部分HCM患者虽然使用了最大量的药物仍有明显的临床症状,以及症状明显的HOCM患者而言,手术治疗提供了一种新的选择㊂3.1㊀室间隔心肌切除术(ventricular septal myectomy,VSM)数十年来VSM一直是部分药物治疗效果不佳的HCM 患者的重要治疗手段之一,包括经典Morrow手术和改良扩大Morrow手术㊂外科手术在解除左室流出道梗阻的同时,还可处理可能伴随的二尖瓣异常等问题㊂通过病例对照研究发现,改良手术比经典手术在减轻左室流出道梗阻及减少二尖瓣置换术方面更具优势[35]㊂手术并发症有束支传导阻滞㊁室间隔穿孔㊁心室破裂和主动脉瓣反流等,上述并发症在经验丰富的心血管病中心发生率较低,但与其他微创手术相比,在腱索断裂或风湿性二尖瓣疾病等二尖瓣内部异常的病例中VSM治疗优势并不明显[36]㊂3.2㊀经皮室间隔心肌消融术(alcohol septal ablation,ASA)经典方法是通过导管于冠状动脉内向心肌间隔支注入无水乙醇,使相应部位的心肌梗死,从而减轻左室流出道梗阻,被认为是VSM的替代治疗方案㊂一项大规模的HCM临床病例观察分析结果显示,ASA比VSM有更低的死亡率及并发症,但室性心律失常发生率更高,ɤ65岁接受ASA治疗的患者住院期间死亡率为0.3%,VSM治疗组为1.5%;>65岁接受ASA治疗的患者住院期间死亡率为1.7%,VSM治疗组为6.7%[37]㊂由于高达25%的患者术中会出现急性或亚急性心脏传导阻滞,专家建议ASA术前植入临时起搏器㊂如果术中乙醇从靶血管泄露可引起严重和广泛的心肌坏死㊁急性二尖瓣关闭不全㊁室间隔穿孔甚至出现死亡,术后由于疤痕的存在可出现心律失常,ASA对静息时LVOTG高及重度室间隔肥厚的HCM患者疗效可能不佳,更适用于因显著并发症增加VSM风险的患者[36]㊂由于冠状动脉存在解剖差异,室间隔心肌隧道化学消融术相应而出㊂除了无水乙醇消融,还有弹簧圈㊁微球栓塞等方法[38]㊂3.3㊀导管射频消融(radiofrequency catheter ablation,RFCA) RFCA已被广泛应用于经药物治疗效果不佳的心房颤动,研究发现RFCA也可用于治疗HCM左室流出道梗阻,能够降低LVOTG㊁改善NYHA心功能分级,且束支传导阻滞等并发症非常少见㊂Crossen等[39]发现,11例LVOTG> 50mmHg且接受RFCA治疗的HCM患者,术后12个月左室流出道平均静息梯度可降低85%,且NYHA分级从3.0ʃ0.0改善到1.8ʃ0.8㊂RFCA或可成为有VSM和ASA禁忌的HCM患者的一种可重复的治疗方案,然而它对于HCM治疗的应用仍处于研究中,也有研究表明RFCA会引起组织水肿,从而增加HCM患者LVOTG晚期异常升高的风险[36]㊂随着超声医学及微创医学的发展,刘丽文团队采用了一种超声引导下经皮经心肌内室间隔射频消融的新型治疗方式,即Liwen术式,已在临床上被证实可有效解除HOCM患者的流出道梗阻,具有微创㊁不损伤传导束的优势,为HOCM 的治疗提供了一种更为安全㊁有效的治疗选择[40]㊂该团队对15例接受Liwen术式治疗的HOCM患者进行了6个月的随访,发现患者的平均LVOTG从88mmHg降至11mmHg,N 末端B型利钠肽原明显下降,且没有患者出现束支传导阻滞或心脏完全性传导阻滞㊂3.4㊀高强度聚焦超声(high-intensity focused ultrasound, HIFU)HIFU是指利用超声能量在超声换能器预定的深度处形成局灶性组织病变,它不需要与目标组织直接接触,所以不受典型的解剖学约束[10]㊂虽然目前尚未对HCM进行相关人体研究,但HIFU有望成为实现无创性室间隔减容的一种重要方法㊂3.5㊀心脏移植心脏移植适用于尤其是NYHA心功能Ⅲ或Ⅳ级㊁对常规治疗均疗效不佳的终末期心脏病患者,然而进行心脏移植的HCM患者中约有5%发生难治性室性心律失常㊂相比于HOCM,非梗阻性HCM很大程度上有一个相对稳定的临床病程,约有10%的患者可能会出现难治性进行性心功能衰竭,对他们而言,仅有的治疗选择就是心脏移植或心功能衰竭替代性治疗[41]㊂有学者对美国1990 2004年进行心脏移植患者的数据进行统计分析,发现终末期HCM患者心脏移植后的存活率要优于其他终末期心肌病心脏移植的患者[42]㊂4㊀HCM的基因治疗传统认为HCM是最常见的单基因遗传病,近年来一些研究发现少数患者为复合或多基因突变,约60%的成人HCM患者通过基因检测可找到明确的致病基因突变,随着技术及认知的发展,基因治疗或可成为HCM患者的一种可行性治疗选择㊂基因疗法主要包括基因组编辑㊁外显子跳跃㊁RNA反式剪接㊁基因替代和基因沉默,目前已在动物实验中取得诸多进展,通过外显子跳跃干预肌球蛋白结合C 基因(MYBPC3)突变的小鼠,成功抑制了异常转录mRNA的表达,并抑制心肌肥厚的进展;且已成功将等位基因沉默技术应用于α肌球蛋白重链基因(MYH6)㊁肌球轻链蛋白2基因(MYL2)突变导致HCM的小鼠[26]㊂但是由于多个疾病之间致病基因有重叠以及HCM患者基因型与表型之间并不一致,基因诊断及治疗仍面临诸多挑战[36]㊂5㊀心脏性猝死的预防对于心脏性猝死高危的HCM患者,建议放置ICD,ICD 是目前认为预防HCM患者心脏性猝死仅有的可靠方法㊂然而心脏性猝死的风险评估可能并不精确,影像学研究提示,延迟钆增强心脏磁共振检测到的心肌纤维化程度与HCM患者心脏性猝死风险增加相关,为风险评估提供了重要依据[43]㊂6㊀小结综上,HCM具有高发病率㊁高度异质性的特点,早期诊断和治疗对改善患者生活质量及预后具有重要意义㊂现有治疗手段侧重于晚期疾病表现,即主要在于缓解临床症状及防治并发症,随着分子生物学的进展及对HCM基因学的研究,用于逆转心肌纤维化或根治HCM的新的治疗靶点具有远大前景,有待进一步探索㊂利益冲突:无参㊀考㊀文㊀献[1]聂长荣,朱昌盛,肖明虎,等.肥厚型梗阻性心肌病患者非持续性室性心动过速的危险因素分析[J].中国心血管杂志,2021,26(6):550-554.DOI:10.3969/j.issn.1007-5410.2021.06.011.㊀Nie CR,Zhu CS,Xiao MH,et al.Analysis of risk factors ofnonsustained ventricular tachycardia in patients with hypertrophicobstructive cardiomyopathy[J].Chin J Cardiovasc Med,2021,26(6):550-554.DOI:10.3969/j.issn.1007-5410.2021.06.011.[2]Mckenna WJ,Judge DP.Epidemiology of the inheritedcardiomyopathies[J].Nat Rev Cardiol,2021,18(1):22-36.DOI:10.1038/s41569-020-0428-2.[3]Veselka J,Faber L,Liebregts M,et al.Sex-Related Differencesin Outcomes of Alcohol Septal Ablation for HypertrophicObstructive Cardiomyopathy[J].JACC Cardiovasc Interv,2021,14(12):1390-1392.DOI:10.1016/j.jcin.2021.03.066. 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心肌肥厚动物模型建立方法研究进展摘要目的:综述心肌肥厚(CH)动物模型的建立方法,为CH类疾病的研究和临床治疗提供参考。
方法:以“心肌肥厚”“动物模型”“Cardiac hypertrophy”“Model”等组合作为关键词,在中国知网、PubMed等数据库中检索相关文献,筛选2004-2014年有关CH动物模型建立方法的容,综述常用模型的基本原理、制备方法及特点等。
结果与结论:共查阅到376条文献,其中有效文献29条。
目前常用的CH动物模型建立方法有物理法(包括压力超负荷法致CH、容量负荷法致CH、心肌梗死致CH、运动诱导致CH)、化学法(包括药物诱导法致CH)和生物法(包括转基因型CH、自发性高血压大鼠模型致CH)等。
其均可模拟CH,而CH原理、制备方法和模型特点各异。
在CH动物模型中,大鼠易饲养、经济、抗感染力强,常作为首选造模动物,常用鼠种为SD大鼠及小鼠,雌雄均可。
在现有成模方法中,压力超负荷法制作慢性CH模型,手术操作简单方便、重复性好、造价低廉,最为常用;转基因动物模型对人类疾病的模拟程度更高,但耗时长,费用昂贵,可能成为未来的发展方向。
关键词心肌肥厚;动物模型;建模方法;转基因心肌肥厚(CH)是心肌细胞对多种病理刺激的一种适应性反应。
在早期,CH因心室壁增厚、心肌收缩功能改善而被视为代偿性过程[1];但在持久病理性应激情况下,CH伴随间质纤维化、收缩功能失调以及基因表达、能量代和电生理特征异常,最终导致失代偿性心功能衰竭,严重危害人体健康。
目前认为,CH是心血管疾病的一种常见并发症,已被列为引起心血管疾病发生率和病死率显著升高的独立危险因素[2]。
其发生机制复杂,至今仍未完全阐明,而对CH的发生机制及治疗方法等研究常用动物实验进行,因此复制动物模型成为目前国外从事CH研究的常用手段。
本文拟以“心肌肥厚”“动物模型”“Cardiac hypertrophy”“Model”等组合作为关键词,在中国知网、PubMed等数据库中检索相关文献,筛选2004-2014年有关CH动物模型建立方法的容。
结果共查阅到376条文献,其中有效文献29条。
现根据物理法、化学法和生物法等基本造模方法,对常用CH动物模型的基本原理、制备方法及特点等进行综述,为CH类疾病的研究和临床治疗提供参考。
1 物理法物理法是指通过外界机械力、气压、温度、光和声音等条件的改变,诱发动物形成某一疾病的造模过程,主要包括压力超负荷法、容量负荷法、心肌梗死致CH和运动诱导致CH。
其中,前3种均采用手术方式复制CH模型,具有成模时间短、操作方便、重复性好、价格较低等优点,但会给动物造成极大的痛苦;后者通过有规律的运动复制CH模型,能较好地模拟人类CH疾病发展过程,但造模时间较长、操作较烦琐。
1.1 压力超负荷法致CH压力超负荷法的机制为促使大鼠血压升高或主动脉狭窄导致心脏后负荷增加,心脏运作耗氧量增加,心肌交感神经末梢去甲肾上腺素释放增高,血管紧素Ⅱ(AngⅡ)等体液因素参与,导致其心肌代紊乱、左心室重构,最终产生CH [3]。
一般可选择在大鼠升主动脉、主动脉弓和腹主动脉处进行主动脉缩窄手术,建立压力超负荷疾病的动物模型。
该法具有成模时间短、操作方便、重复性好、价格较低等优点,已成为最常用的一种造模方法,但大鼠术后早期死亡率较高(约20%~30%),据认为与急性心功能不全有关[4]。
1.1.1 主动脉弓缩窄法(TAC)致CH TAC是采用微创方法,在小鼠无名动脉和左颈总动脉之间结扎主动脉弓,通过构建不同程度的主动脉弓缩窄,造成中度或重度左心室流出通路机械梗阻,4周后可形成较明显的左心室CH。
采用该法构建不同程度的主动脉缩窄模型,具有重复性好、效果确切、术后小鼠存活率高等特点,是一种值得推荐的方法[5]。
1.1.2 升主动脉缩窄法致CH 该法系将SD大鼠麻醉后,行气管插管,并用呼吸机进行辅助呼吸[6]。
具体做法是:取大鼠左胸前外切口,于第2~3肋间无菌操作下开胸,用开胸器撑开切口,暴露升主动脉,将主动脉结扎于8号针头上,随后将针头退出即可。
造模10周后超声心动图检测显示,大鼠左心室呈典型的向心性肥厚病理改变。
该法逐渐增加的后负荷与临床心力衰竭的演变过程更为接近,因此适于CH-心力衰竭转变机制的研究,可为药物干预逆转CH、心力衰竭及基因治疗提供理想的研究对象。
1.1.3 腹主动脉缩窄法致CH 国外学者[7-8] 采用SD大鼠,在略高于右肾动脉处进行腹主动脉暴露及分离,并结扎在8号针头上,结扎后退出针头。
术后饲养,经过超声心动图检测,发现在第4周末舒期室壁厚度明显增加,表明造模成功。
国学者对大鼠腹主动脉狭窄高血压CH模型进行了优化,对雄性Wistar 大鼠腹腔麻醉后,在腹左侧左肋弓下缘0.5 cm、脊柱前0.5 cm处行1.5~2.0 cm纵切口,结扎在8号针头上,结扎后退出针头。
术后4周大鼠心脏系数和心肌肥大指数已增大,病理切片显示心肌细胞肥大。
既往的腹正中切口术式,手术切口长3~4 cm,需拨开胃肠等脏器官显露后腹膜,破坏后腹膜方能暴露腹主动脉,术式创伤性较大,易造成腹腔感染。
而手术切口的优化避免了传统的正中切口或左侧斜切口术式,减少了动物的损伤,使动物存活率提高,手术难度也减小[9] 。
1.1.4 肾性高血压大鼠致CH 黄帧桧等[10] 选用雄性SD大鼠,以25%乌拉坦3 ml/kg腹腔注射麻醉后,分离大鼠的左肾动脉,放置径为0.2 mm的银夹并固定,术后4周经检测造模成功。
肾性高血压大鼠造模是对大鼠肾动脉缩窄,造成肾脏缺血,使肾产生肾素,增加血的AngⅡ含量,致使高血压形成、长期刺激而产生CH。
其优点在于和人类的病理模型相近,CH 逐渐形成,高血压较稳定,形成CH模型也不太困难,因此常被用作研究模型。
肾性高血压大鼠模型在肾动脉狭窄时应注意肾动脉狭窄的程度,松紧度应适宜:过松则血压不会升高,导致CH不能形成;过紧则会造成肾脏坏死,也不能形成CH。
因此,使血流量减少原水平的50%~70%较为合适。
1.2 容量负荷法致CH容量负荷法是持续增加动物心室血容量,容量超负荷一般出现在患有二尖瓣返流、主动脉返流、动静脉畸形和其他一些先天性心脏病的动物体。
出现以上状况时,心脏须增大压力将一定量的血液泵出和对抗血液的返流压力。
随着前负荷的增加,长时间刺激就会导致心脏舒末期容量增加,最终引发CH。
1.2.1 动静脉造瘘法(ACF)致CH ACF通过造成动物动静脉短路,使回心血量增加,导致血流动力学过载引起右心室肥大。
此方法一般采用大鼠腹部正中切口后,于肾动脉下分离出腹主动脉和下腔静脉,用血管夹分别夹在肾动脉起始部下方约2~3 mm和腹主动脉分叉处,阻断动、静脉血流。
用9号静脉注射针斜向上刺穿下腔静脉壁,继续刺穿动静脉联合壁,鲜红色血液流出。
退针后,用9~0无损伤缝线缝合静脉壁创口。
松开血管夹,下腔静脉变红,证明造瘘成功[11] ,4~5周即形成CH模型。
Cantor EJ等[12]采用此模型进行了压力超负荷与容量超负荷相关性比较,结果表明压力超负荷与容量超负荷都会对CH产生代偿性的调节作用,但其所引起的心脏结构与功能变化有所差异。
1.2.2 二尖瓣返流(MR)致CH MR常用犬或羊作为实验动物,通过断裂动物瓣膜上的腱索来破坏二尖瓣。
腱索断裂可采用胸或开胸技术来完成。
在胸模型中,需借助超声定位,用心肌活检钳钳夹二尖瓣前叶缘上一条腱索,并将其咬断,术后饲养待模型形成。
在开胸模型中,需将正中胸骨切开,切除心包,然后可通过切开心房或用金属器械插入左心室心尖来破坏腱索使二尖瓣关闭不全。
有报道称,选用杂种健康犬MR之后,因肾上腺素和去甲肾上腺素等神经体液分泌释放到心肌细胞间液中,4周后可观察到左心室舒末期的径和收缩指数明显增加[13] 。
MR造模成型时间较长、成本较高,而且动物的死亡率和并发症发生率均较高[14]。
1.3 心肌梗死致CH心肌梗死致CH常采用冠状动脉结扎、堵塞冠状动脉或促进冠状动脉血栓形成等方法阻断冠状动脉血流,使相应供血部位心肌发生缺血坏死;非缺血区心室肌由于心室压增高,心室壁牵力增加,同时心肌局部和循环肾素-血管紧素系统激活以及心脏交感力提高等导致CH。
冠状动脉有利于定位、定性、定量,有利于形态、功能、化学等指标观测动态研究,是目前应用比较广泛的心肌梗死致CH模型研究方法。
选取SD大鼠,麻醉开胸后,在其左心耳下2 mm 处结扎冠状动脉左前降支,逐层关胸,术后饲养。
Henderson KK等[15]报道,左前降支结扎后1周即可形成CH。
该实验关键在于要注意结扎的位置及梗死的程度,需要一定的操作技巧与熟练度。
1.4 运动诱导致CH运动诱导是通过使动物进行有规律的有氧训练来增强其心脏功能并诱导CH。
目前已运用的有跑台训练、跑轮训练和游泳训练法。
其均由长期运动、全身血流需求增加、心脏泵血能力得到锻炼和提高、心肌耗氧量增加、代偿性增大射血量、心肌增大以提高泵血能力,最终导致CH。
1.4.1 跑台训练致CH 研究表明,小鼠在跑台上进行持续的强烈运动并不能形成明显的CH,这可能是持续的强烈运动使其运动能力得到提高,导致运动训练中压力负荷减小的缘故[16]。
Kem OJ等[17]将小鼠放在跑台上进行有氧间断性训练,第4周即形成CH,其左心室和右心室体积增加25%~35%,7~13周后心肌直径增加15%。
1.4.2 跑轮训练致CH 跑轮训练是在跑轮上施加适量的阻力,让大鼠在跑轮上自主训练,无外界刺激与干扰。
跑轮训练在2~4周跑步距离达到高峰,为10~15 km/d;此后降低至<4km/d。
依照此方法,完全的CH可在3~4周被观察到[18]。
1.4.3 游泳训练致CH 将大鼠放入水箱,让其负荷游泳,游泳时间无固定标准。
研究显示,进行每周5 d、200 m/d、共12周的训练,能观察到明显的CH 现象[19]。
国学者[20] 使用类似方法,选用SD大鼠,每日使其游泳2次、1 h/次、每周5 d、共8周,结果可见显著的CH发生。
运动诱导法是由耐力运动训练诱导的生理性CH和重构,被认为对心功能是有益的[21] 。
在诱导CH中,同样伴随心肌细胞体积的增大和新生肌小节的形成,但很少出现心肌纤维化、细胞坏死和凋亡,并不会失代偿或转变为心力衰竭。
2 化学法化学法是使用各种化学试剂或药物对动物机体产生直接或间接(通过代产物)作用,由此诱发动物疾病模型。
化学法诱发CH主要为药物诱导法,具有操作简单、耗时少、形成快、心肌病变明显、动物死亡率低的优势,并能模拟机体肾上腺素分泌量增加导致CH的病理过程。
具体来说,药物诱导主要通过注射给药或植入渗透泵等方式,持续性地给予某种药物,使受试动物在药物的持续刺激下诱发CH。
其机制是通过激活动物肾上腺素促进信号转导通路和多种神经分泌激素的形成,如去甲肾上腺素(NE)、异丙肾上腺素(ISO)等儿茶酚胺类能激动α、β受体,刺激心肌细胞调节蛋白DNA的合成,促进蛋白合成、胶原沉着、心肌纤维化,最后出现CH。