心科研动脉粥样硬化易损斑块小鼠模型的

围绕疾病所开展的基础研究已成为当今生物医学研究领域中的主要内容，而利用模式动物建立疾病的动物模型已是其研究的重要手段，对疾病的基础研究和转化研究均具有重要意义，已成为影响该领域发展的一个关键因素。小鼠具有生命周期短、繁殖快、管理费用低、实验耗材用量少等优点。小鼠全基因草图已经绘制完成，随着基因修饰技术的不断进步，各种转基因小鼠模型的建立，使其成为不可替代的重要模式动物，在疾病发病机制和转化的研究中发挥了重要作用。研究发现，70％-80％的冠状动脉血栓发生在纤维帽破裂的部位，良好模拟人类动脉易损斑块形成和破裂过程的理想动物模型对深入研究其发病机制和治疗手段至关重要。小鼠的血栓细小，即使大的血栓体积只有人的1/；小鼠拥有十分有效的纤溶系统，动脉内血浆纤溶酶原激活物抑制剂（PAI-1）是人的1/5-1/12，而纤维蛋白原和组织纤维蛋白溶酶原激活剂（tPA）与人相似；小鼠斑块的纤维帽更小，斑块缺损长度小于60um，而人斑块缺损平均长度为1.9mm，考虑到相似的愈合速度，人斑块纤维帽缺损存在的时间是小鼠的30倍。因此，在建立易损斑块破裂的小鼠模型存在一定难度。最易于形成斑块的小鼠品系是C57BL6J品系，目前已有的动脉粥样硬化小鼠模型均建立在这一品系的基础上，通过对脂质代谢途径的关键基因进行修饰后造成高胆固醇血症，主要包括载脂蛋白E基因敲除（ApoE-KO）小鼠、LDL受体基因敲除（LDLR-KO）小鼠以及ApoE和LDLR双敲除（ApoE/LDLR-DKO）小鼠。还有一种少见的C57BL6／SvJ混合基因背景的ApoE-KO小鼠，更易于形成斑块。制备高胆固醇血症的另一方法是改变小鼠的饮食成分。早在20世纪60年代Wissle等通过喂养C57BL/6J小鼠30％脂肪、5％胆固醇和2％胆酸诱导动脉粥样硬化，但该饮食毒性很大，小鼠体重减轻并且常常发生呼吸道感染。Paigen等将此饮食改进为15％脂肪、1.25％胆固醇和0.5％胆酸，小鼠4-5月龄时血管病变仅局限于主动脉根部且不发展为晚期斑块。这种饮食后来被人们广泛应用，称为“Paigen饮食”。Hayek等使用了一种更接近小鼠生理特性的饮食，包含21％脂肪、0.15％胆固醇，无胆酸，因为与几年前美国饮食的组成成分相似，故称为“西方饮食”，目前多数动脉粥样硬化小鼠模型采用这一饮食方案。根据已知易损斑块形成和破裂的机制，激活炎症免疫反应、造成应激状态、改变血管局部剪切力、激活全身肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）等方法分别被应用于小鼠模型的制备过程中。如在ApoE-KO小鼠鼻内接种肺炎衣原体，局部转染p53、IL-18、FASL、MMP-9基因，给予慢性寒冷刺激或暴露于慢性间歇性缺氧（CIH）环境下等。与上述方法相比，改变局部剪切力更容易获得斑块破裂的证据。vonderThüsen等采用在小鼠颈总动脉周围植入缩窄性圆柱形橡胶圈（collar）的方法改变血流剪切应力，ApoE-KO小鼠3周后、LDLR-KO小鼠6周后，橡胶圈近端形成明显的粥样硬化斑块，管腔严重狭窄，但未见斑块破裂证据。如同时在局部转染P53、IL-18、FASL或MMP-9基因，可获得外向型重构、斑块内出血、斑块破裂或血栓形成等复杂病变。Cheng.等在ApoE-KO小鼠颈总动脉周围植入圆锥形铸型（cast）诱导斑块，铸型上游形成低剪切应力导致广泛的易损斑块，外向型血管重塑，斑块出血。SasakiT等完全结扎ApoE-KO小鼠颈总动脉诱发显著的内膜增生，同时放置聚乙烯套管（cuff）于结扎处近心端诱发斑块内出血和斑块破裂、管腔血栓形成。上述这些模型的共同缺点是斑块破裂为非自发性，与人体的实际情况存在差异。我们近期在ApoE-KO小鼠采用部分结扎单侧颈总动脉+单侧肾动脉的方法，改变血管局部剪切力的同时激活内源性肾素-血管紧张素系统，成功建立了一种操作简便、成模率高、可重复性好的小鼠颈动脉易损斑块破裂模型（ATVB.;32:-）。其优于以往动物模型之处在于：1.快速高效获得易损斑块，手术后8周小鼠颈动脉易损斑块比率可达％；2.斑块破裂证据可靠，伴腔内血栓的斑块破裂比率在50％以上；3.非理化因素诱导的自发性斑块破裂，高度模拟人类疾病过程。在发病机制上，该模型与人类易损斑块病变较相似，紧密围绕炎症反应这一动脉粥样硬化的核心因素，突出巨噬细胞浸润和炎症激活在易损斑块形成中的作用，理想模拟了巨噬细胞合成分泌大量的炎性因子和基质金属蛋白酶（MMPs），促进炎症反应，降解细胞外基质，使斑块内胶原、弹性蛋白含量较少，纤维帽变薄和易于破裂，因此非常适合进行易损斑块形成机制的研究。同时，在高纤溶活性动物背景下获得稳定的高动脉血栓形成率，提示高动力学反应和高凝状态也是该模型的重要特征，这为研究机体凝血与抗凝系统平衡及其影响因素提供了良好的动物平台。在该模型的基础上，给予已知具有稳定斑块作用的他汀类药物，可观察到易损斑块的比例显著下降，伴随斑块破裂和腔内血栓形成明显减少（PLoSONE;9(5):e）。提示这一模型可作为研究易损斑块形成机制和筛选稳定斑块、防治斑块破裂的良好模式动物平台。总之，目前各种小鼠易损斑块造模方法都是在基因敲除小鼠基础上进行。加大高胆固醇在高脂饲料的比重以及适当添加维生素D能更好地建立粥样斑块模型，但是有造模周期长的缺点。免疫刺激法造模可能有助于未来开发防治动脉粥样硬化的疫苗。改变局部剪切力的方法造模周期短，表型多样，但要求制模者有一定的手术水平。可以根据不同的研究目的，选用不同的造模方法。但相信在不久的将来，研究者会找到更全面完美模拟人类易损斑块特点的造模方法，并应用于基础和转化研究。