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最新:主动脉夹层实验模型的研究进展.pdf


文档分类:医学/心理学 | 页数:约10页 举报非法文档有奖
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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..最新:主动脉夹层实验模型的研究进展摘要主动脉夹层(AD)是一种发病突然、进展迅速且致死率高的大血管疾病,目前对AD的发病机制与治疗手段的认识仍有待进一步提高。AD实验模型主要分为在体模型和离体模型两大类:在体模型主要通过化学物质或药物诱导、转基因方式建模和手术(开放手术或腔内手术)诱导,离体模型是指在体外模拟AD的形成。本文就目前报道的AD实验模型的各种建模方式作简要综述。正文主动脉夹层(aorticdissection,AD)是指主动脉腔内的血液从主动脉内膜撕裂口进入主动脉中膜,使中膜和内膜发生分离,并沿主动脉长轴方向扩展,从而造成主动脉真、假两腔分离的一种病理改变[1]。临床上常用Stanford分型将其分为A型AD(夹层累及升主动脉,无论内膜裂口位置)和B型AD(夹层不涉及升主动脉)[2]。其中,根据裂口位置和夹层延伸方向,将StanfordA型AD分为顺行A型AD(主动脉根部或升主动脉有撕裂并伴有假腔顺行延伸)和逆行A型AD(原发撕裂位于左锁骨下动脉以外的主动脉且假腔逆行延伸累及升主动脉)[3];此外,原发破口位于降主动脉但夹层逆撕至主动脉弓的AD被归为StanfordB型[4]。AD是威胁生命的重要血管疾病,具有非常高的发病率和死亡率。据报道,每:..年约有5/100万~10/100万人发生AD且发病率呈增长之势,未经治疗者约58%于发病24h内死亡,另约26%于发病后1周内死亡,即使在手术后,死亡率也在20%~30%[5]。构建出重复性好且存活时间长的AD模型对进一步研究AD的发病机制和诊疗研究十分重要。目前AD模型的构建模式主要有在体模式和离体模式2种。在体模型主要通过化学物质或药物诱导、转基因方式建模和手术(开放手术或腔内手术)诱导;离体模型是指在体外模拟AD形成。2种模型均有报道且被用于AD不同方面的研究。本文针对AD实验模型的研究进展作一综述。一、:此类方法通常用于构建小动物模型。(1)血管紧张素Ⅱ(angiotensin-Ⅱ,Ang-Ⅱ)诱导法:肾素-Ang-Ⅱ-醛固***系统可由Ang-Ⅱ激活,从而发挥收缩血管和升压作用;且Ang-Ⅱ还有其他如诱导血管平滑肌细胞肥大、促进炎性细胞浸润等非血流动力学作用,从而诱导AD形成[6]。一项研究将Ang-Ⅱ(1mg·kg-1·min-1)溶解于生理盐水中,用微型渗透泵在C57BL/6J小鼠中输注4周,结果显示大约58%的小鼠出现了层间血肿,这可能与Ang-Ⅱ输注3d后的内膜撕裂有关[7]。且在疾病早期,在17%的小鼠中观察到有致命的跨壁夹层。LeMaire等[8]通过8周高脂饮食和后4周输注Ang-Ⅱ(1mg·kg-1·min-1)诱导C57BL/6J小鼠AD,观察环丙沙星对AD发展的影响,结果显示AD形成率为45%,无AD破裂或小鼠死亡。Ang-Ⅱ虽然能诱导构建动物AD模型,且有利于研究主动脉瘤导致的AD发展,但该模型的AD发生率较低,:..仍需要一种成功率更高的方法。(2)β-氨基丙***(β-aminopropionitrile,BAPN)诱导法:BAPN是赖氨酰氧化酶类(lysyloxidases,LOX)抑制剂,可抑制弹性蛋白与胶原蛋白交联从而诱导AD发生[9]。Gao等[10]对3周龄C57BL/6J小鼠给予BAPN(1g·kg-1·d-1)灌胃4周,诱导AD的发生率和破裂率分别为90%和70%。高艳香等[11]将不同浓度的BANP溶于饮用水中喂养3周龄雄性C57B1/6J小鼠,、·kg-1·d-1组,小鼠AD发生率分别为30%、50%和90%,夹层破裂死亡率分别为20%、40%和70%,小鼠AD发生率和夹层破裂死亡率均随着饮水中BAPN浓度的增加而升高。此外,由于LOX存在于多处组织器官中,因此使用BAPN会导致全身其他组织器官的功能障碍[12]。BAPN能帮助构建AD动物模型,但死亡率高,模型缺乏稳定性。(3)BAPN和Ang-Ⅱ联合诱导法:此方法是目前构建AD动物模型最常用的方法,成功率达100%,诱导方法是先在饮水中加入BAPN预处理小鼠4周,再通过微量泵皮下注射Ang-Ⅱ24h[13]。BAPN先使主动脉结构被破坏,诱发形成AD的先决条件,然后短期的Ang-Ⅱ注射导致后期血压升高,这可能是模仿了AD发病时部分患者的体力或情绪变化。这使得我们有可能探索AD的先决条件和诱因,并为我们提供了一些关于人类AD自然病理生理进展的线索[9]。此方法在野生型小鼠中仍有AD形成率100%的报道,说明此模型有较好的重复性[14]。但有学者指出,饮水给药在剂量方面不易控制,且微量泵有造模成本高、不易操作等缺点,因此推荐BAPN联合Ang-Ⅱ腹腔注射建立AD模型,此种方法的成功率为80%,死亡率为10%,是一种易控制、操作简单且成本低的造模方式[6]。在:..BAPN和Ang-Ⅱ联合诱导AD的模型中,Ang-Ⅱ诱导了高血压,Kurihara等[13]在BAPN给药的小鼠中输注去甲肾上腺素也使血压升高,然而去甲肾上腺素并没有增强BAPN诱导的AD发生率。这说明Ang-Ⅱ明显的升压作用可能掩盖了其重要的非血流动力学效应,这些被掩盖的效应值得进一步探讨。(4)CaCl2局部湿敷联合注射Ang-Ⅱ与粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocytemacrophagecolony-stimulatingfactor,GM-CSF):钙离子对弹性蛋白有很高的亲和力,主动脉周围CaCl2暴露导致小鼠主动脉弹性层的弹性蛋白含量减少和完整性丧失,并导致主动脉内膜和中层有炎细胞浸润[15]。但单独使用CaCl2并不足以诱发AD,Son等[16]研究发现在患有主动脉炎症(局部应用CaCl2湿敷并输注Ang-Ⅱ)的野生型小鼠中注射GM-CSF可导致AD/壁间血肿。,然后用Ang-Ⅱ(2mg·kg-1·min-1)通过渗透性微泵刺激2周,之后腹腔注射100μg·kg-1·d-1的重组小鼠GM-CSF,持续2或4周。结果表明,即使在年轻的野生型小鼠中,该方法也能在2周内以高重复性(至少70%的成功率)诱发AD/壁内血肿[16]。:AD的发病机制尚不完全清楚,只有约20%的发病率是由于潜在的基因突变造成的[9]。引起AD的遗传性综合征疾病主要包括马凡综合征、Loeys-Dietz综合征、血管性Ehlers-Danlos综合征3种[17]。在引起这些疾病出现AD的致病基因中,至少有13个已被证明,包括TGFB2、TGFB3、TGFBR1、TGFBR2、SMAD3、SLC2A10、PLOD1、NOTCH1、MYK、MYH11、FBN1、CoL3a1和ACTA2[18]。近来,:..Chen等[18]的研究证实了新增的致病基因Col5a1,Col5a1基因是Ⅴ型胶原蛋白的编码基因,该研究团队通过CRISPR/Cas9系统建立了Col5a1基因敲除大鼠模型,进一步研究了Col5a1基因和AD之间的关系。6周龄的Col5a1+/-大鼠在没有药物干预的情况下,在电子显微镜下可观察到弹性纤维的断裂和胶原纤维的混乱。此外,在BAPN和Ang-Ⅱ联合诱导的Col5a1+/-大鼠中,AD发病率和72h存活率分别为70%和65%。常用的小动物AD模型通常需要长时间的药物诱导(>4周),而基因模型的构建能避免这一缺陷。分泌型磷酸酯酶A2(secretedphospholipaseA2,sPLA2)与心血管疾病有关,其中sPLA2-V是主动脉内皮细胞主要表达的sPLA2亚型。Watanabe等[19]构建了敲除sPLA2-V的编码基因Pla2g5的C57BL/6小鼠模型(Pla2g5-/-小鼠),通过微型渗透泵注射Ang-Ⅱ(2μg·kg-1·min-1),7d时25只Pla2g5-/-小鼠中有9只发生AD且主要发生在升主动脉。:(1)基本操作:Blanton等[20]作为AD模型构建的先驱,于1959年首次报道了通过外科手术构建AD动物模型,构建出的夹层假腔较窄、较短且有血栓形成。后来很多研究在此基础上进行了优化,但基本操作变化不大:选用大动物如犬、猪或羊等,左侧开胸暴露主动脉,阻断近端升主动脉血流,环形切开外膜,分离出中膜层,在内膜与外膜间使用不同方法制造夹层,然后切开内膜,缝合内膜片于侧壁上。Terai等[21]用生理盐水延长假腔,随后用橡胶管使假腔形状固定,在远端造出第二破口,首次构建出具有稳定继发破口的AD大动物模型。(2)内膜双角缝合法:Cui等[22]在构建犬AD模型时用特制剥离子分离出夹层后,:..将内膜切口下方双角部分缝合于侧壁全层,再缝合已切开的外膜和部分中膜,使近端裂口不会闭合,保证血流进入假腔;%,%,并在腹腔干和肠系膜上动脉附近或双侧髂动脉附近形成多发破口,利于维持长期的通畅性,但应注意近端裂口大小控制在管径周长一半左右,过大易使真腔受压影响远端脏器血供。(3)肾上腺素冲击法:肾上腺素是一种有效的升压药物,而不稳定的高血压是AD的首要危险因素,波动性血压通过灌注压变化损伤主动脉内皮细胞并改变血流动力学,造成血管内膜斑块变化,提高了主动脉内膜裂口的几率,并且通过影响主动脉中膜层血供和物质成分使中膜层退行性变,从而增加了AD发生的风险[23]。在Cui等的基础上,Tang等[24]在主动脉中膜分离后静脉注射肾上腺素模拟了患者因急性高血压而突然形成夹层的情况,AD形成率为75%;同时Tang等指出应控制肾上腺素的剂量,避免血压过度升高导致夹层过度扩张而致破裂。为了增加此模型的可控性,Wang等[25]在夹层延伸到横膈膜水平以外时,通过使用***甘油来消除这种扩张效应,并在注射前后使用心电图检测血压。(4)高压水流冲击法:目前较少有AD模型累及主动脉弓及弓上分支,潘红瑞等[26]针对此类AD构建了经静脉切开针高压水流冲击法杂种犬模型,开胸暴露主动脉弓及弓上分支动脉,横向切开主动脉外膜至中膜内1/3层,剥离子分离中膜后将静脉切开针置入中膜间隙,利用水流冲击力分别向近、远端分离假腔,短段夹层形成后,在切口两端预留窗孔容纳静脉切开针头端,尾端连接高压水流冲击装置。由低到高逐渐增加高压水流压力射入假腔内,至完全阻断切口近、远端主动脉以及左锁骨下动脉,经预留孔剪去内膜片,构建近端破口。此:..%,%,解剖可见管壁约有的2/3周径发生横向撕裂,仅肋间动脉周围的管壁未累及。该模型使用高压水流使得夹层撕裂范围较广,柔性水流分离和圆形光滑的静脉切开针头端不易损伤血管壁,是一种安全高效的建模方法。:腔内手术制作AD动物模型最早于1998年由Razavi等[27]创建,通过股骨或颈动脉入路在15头杜洛克品系猪的降主动脉上建立急性StanfordB型AD,注射稀释造影剂形成初始夹层后,在近端和远端裂口用球囊扩张以保持假腔通畅,在15只实验猪中,73%(11只)成功建立了夹层,其中6只出现了真腔狭窄。Okuno等[28]对此模型进行了改良,将肝穿针上的导管头端自制成铲状,从股动脉入路送至肾下腹主动脉,逆行剥离中膜,注射对比剂制造夹层后,肝穿针返回真腔,%,改良后的导管更利于把握进针深度。其后ElBatti等[29]使用Okuno等在猪模型上构建的腔内技术,在羊身上创建了一个急性StanfordB型AD的腔内模型,成功率为82%,但仅局限于胸主动脉。腹主动脉管壁相对较薄,创建的空间太表面,导致壁间血肿,操作难度更大。Boufi等[30]为了测试用于StanfordA型AD的支架,经心尖入路,分别用Outback导管(A组)和EchoTipUltra内镜超声针(B组)在升主动脉制造破口,AD发生率分别为66%和80%,且B组有继发破口发生。随着腔内技术的不断提升,腔内建模的难度也不断下降,使得升主动脉夹层的模型建立不再困难重重,但如何构建假腔通畅率高且存活时间长的模型还需要进一步研究。二、离体模型:..尽管各种在体AD动物模型已成功构建,用于AD发病机制与治疗方式的研究,但针对AD血流动力学的研究很难通过在体模型实现。因此,已有较多报道利用体外循环系统构建离体AD模型用于研究AD的血流动力学。体外循环系统由夹层主动脉、主动脉连接器、脉动泵、压力调节器流量传感器和储液器等部分组成[31]。用于离体模型的夹层主动脉通常使用非动脉瘤性的新鲜人或猪主动脉,通过外科方法创造夹层。deBeaufort等[32]的研究表明,年轻猪主动脉的形态和弹性与65岁以下的人胸主动脉相当。Veger等[33]为了研究心脏射血周期中AD的血流动力学变化,将猪AD模型放入水密合成盒内,并放置在磁共振成像(icresonanceimaging,MRI)支架内,该离体模型通过4D血流采集MRI图像发现,心率从60次/min增加到80次/min会导致假腔容积和壁面剪应力显著增加。除了采用人或大动物主动脉,Heo等[34]使用计算机辅助设计软件构建AD,用丙烯酸主动脉壁和硅胶内膜片制成体外AD模型,原发裂口位于胸降主动脉近端,远端破口进入左髂总动脉。该模型代表了一种特殊类型的AD,即胸降主动脉中有一个大的原发裂口和一个小的远端破口。离体模型的进一步发展还将包括近端撕裂的情况,因此还需要开发一种更自然的内膜片运动的实验模型。血流动力学、夹层形态和主动脉壁弹性对假腔压力有重要影响。离体模型不仅可以用于研究血流动力学和夹层形态对AD的影响,还用于研究主动脉壁弹性对AD的影响。Veger等[35]使用猪主动脉和体外循环系统构建AD离体模型,分别用超声成像和动脉导管测量真、假腔直径和压力完成基线实验,然后在猪主动脉模型外层应用由硅组成的合成聚合物来调整:..每个主动脉模型的主动脉壁弹性,并重复该实验,以此评估AD中主动脉壁弹性对假腔直径和压力的影响。但离体模型多采用新鲜的主动脉,不适合用于慢性AD和夹层动脉瘤的相关研究。并且目前的离体模型尚存在不足之处。首先,模型中的体外循环系统用黏度比血液低得多的水代替血液作为循环液,因为血栓会影响管道系统或脉冲泵;其次,模型制备过程可能会影响基线时主动脉壁的弹性[33]。但是,尽管存在局限性,离体模型仍为AD实验模型的建立开阔了思路。三、总结不同的AD体内、外实验模型为研究人员提供了模拟人类AD不同特征的研究模型(表1)。目前已经产生了成功率100%的小动物化学诱导模型。相对于使用一种药物单独诱导,多种药物联合诱导的动物模型AD形成率与存活率更高,如BAPN和Ang-Ⅱ联合诱导或CaCl2局部湿敷联合Ang-Ⅱ与GM-CSF注射诱导,同时可以加以高脂饮食等辅助模型构建。转基因方式建模通过基因敲除小鼠构建AD模型,AD的形成率因敲除基因而异,该模型对AD发病机制的研究具有重要意义。大动物模型主要通过手术方式构建,可以用于疾病进展及治疗方式的研究,针对累及主动脉弓及弓上分支动脉的AD可以采用经静脉切开针高压水流冲击法构建模型。手术建模周期短但技术要求较高,且需要围术期内严格监测生命体征,可复制性不如小动物模型。离体模型可以弥补这一缺陷并可用于AD血流动力学、夹层形态和主动脉壁弹性的研究,但离体模型多采用新鲜的主动脉,不适:..AD和夹层动脉瘤相关研究,且该模型尚存在不足之处,与人体主动脉仍有差距。目前AD的发病机制尚未完全阐明,治疗手段仍需完善,各种新疗法的开发和评估都依赖于实验模型。然而,能够完美模拟自然疾病各个方面的AD模型尚未产生,仍需进一步研究。目前的实验模型多模拟动脉粥样硬化、高血压、炎症和基因缺陷等AD发病因素,如果将更多发病因素加入以完善模型构建,并且在大动物模型构建时尝试用Ang-Ⅱ、BAPN等药物和化学物质或高脂饮食来辅助建模,可以使模型更容易成功构建且更加符合人类AD的发病机制和病理生理。此外,药物或化学物质诱导建模的时间周期普遍较长,大动物模型要求熟练的操作技术,造模时注重细节是提高造模效率的有效方法。

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