动脉粥样硬化（AS）模型的研究方法

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是一种复杂慢性炎症性疾病，是血管壁对各种损伤的一种异常反应，具有经典炎症变性、渗出及增生的特点，主要特征是动脉壁上斑块积聚。AS 的发生与血浆低密度脂蛋白（low-density lipoprotein，LDL）浓度有关。LDL 浓度升高，可以促进其与膜蛋白多糖结合而产生不溶性沉淀，滞留于动脉壁炎症部位，易形成斑块。本文旨在介绍目前常用的鼠模型种类以及应用方面的优缺点及不同。

一、动脉粥样硬化鼠模型的选择

鼠类由于其体型小、繁殖快、个体差异小等优势一直以来都是临床试验中应用数量最多、范围最广的动物。对于动脉粥样硬化的建模，目前鼠类动物较为常用的几种：小鼠、大鼠、豚鼠。

1.1小鼠

现在主要应用于临床试验的小鼠有ApoE-/-、ApoB、ApoA-1、ApoA- Ⅱ、ApoA- Ⅳ、磷脂转运蛋白（PLTP）、卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）、低密度脂蛋白受体(LDL-R) 基因敲除等转基因小鼠。已有国内外实验研究报道，ApoE-/- 敲除小鼠、ApoB-100 转基因小鼠和LDL-R基因敲除小鼠通过特定的处理及喂养之后，处理节段动脉可发生比较明显的动脉粥样硬化病变，且与人类AS 的典型特征基本相似。

ApoE-/- 小鼠可以通过高脂饮食和损伤诱导产生全身性血管动脉粥样硬化病变，是目前实验研究动脉粥样硬化应用最为广泛的转基因小鼠。梁璐等给予ApoE-/- 基因敲除雄鼠高脂饲料（脂肪15%、胆固醇1.25%、0.5% 胆酸盐），饮水不限，喂养8 周后，血脂明显异常，形成了明显的AS 斑块，成功构建AS 模型。Polyzos KA 等通过抑制ApoE-/- 敲除小鼠体内吲哚胺2，3- 二氧化酶活性，促进了小鼠动脉损伤后炎症进程，明显缩短了动脉粥样硬化的形成时间。Liu J 等利用高脂饲料喂养ApoE-/- 基因敲除雄鼠，监测到小鼠体内ApoB 含量明显升高，通过对照试验证实血液高ApoB 浓度对小鼠动脉瘤和动脉粥样硬化有明显促进作用。

LDL-R敲除小鼠是应用较为广泛的另一种动脉粥样硬化模型小鼠，早在1998 年，Sakaguchi H 等发现，LDL-R（lowdensitylipoprotein receptor） 以及MSR-A（macrophagescavenger receptors）双敲除小鼠通过损伤后高脂饮食喂养依旧能在血浆中观察到泡沫细胞，并且血浆中VLDL（verylow density lipoprotein） 浓度明显升高，表明LDL-R/MSR-A 敲除小鼠出现AS 病变原因，除了LDL 蓄积作用外，还可能与血浆中VLDL 浓度升高和其他脂质代谢途径异常有关。

Akita K 等通过诱导LDL-R 敲除小鼠血液中IL-6升高，证实了IL-6 对动脉血管损伤后的粥样硬化进程有明显的促进作用，并成功建立了动脉粥样硬化的小鼠模型。

由于小鼠体型小、实验操作简便易行、实验周期较短、繁殖速度快、成本低廉等优点使其成为AS 实验研究中最重要的转基因动物模型。

但是，小鼠体型小同时也限制了小鼠模型可进行的实验类型，无法进行类似介入支架等大的实验操作，而且小鼠体质弱，易死亡，创伤处理后的饲养条件也比较苛刻。小鼠的体型限制了它的试验应用范围，但利用转基因技术却可以改变小鼠的生理代谢途径和方式，通过不断探究脂质代谢相关靶点并改进方法，必将得到与人类脂质代谢方式更加相近的转基因小鼠，无论是建模还是临床药物试验，所得到的实验数据就能更加准确。

1.2 大鼠

大鼠在临床研究中的应用也较为广泛。目前常用的大鼠有：Wistar 大鼠、SD 大鼠。大鼠繁殖速度快，饲养条件要求低，相对小鼠成本低、体型略大，使得实验操作更加简单。但大鼠主动脉细小，缺乏滋养血管、动脉内膜下层较薄、中膜弹性蛋白较少。

大鼠和人类在生理及解剖结构上存在的差异，使很多药物和技术方法在大鼠再狭窄模型实验中有效，但在人类再狭窄却无效。临床试验建模过程中，小鼠胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESC）技术已相当成熟，但大鼠与小鼠在生理结构存在诸多差异，利用相同的技术培养大鼠ESC 时发现，大鼠ESC 在体外培养条件下极其容易发生分化，这就使得构建获得生殖遗传能力的大鼠ESC 十分困难。

种种差异和困难使大鼠在临床动物实验中的应用也颇为受限，目前应用大鼠主要进行动脉粥样硬化建模、动脉粥样硬化发病机制及病理进展过程、小型介入性手术等动物实验。对于转基因大鼠的建模，Tong C 等利用同源重组修改基因技术对大鼠胚胎干细胞进行干预，从而创造出特异性靶向基因敲除的大鼠，并说明了部分基因在动脉粥样硬化形成过程中的具体功能。Zhou BR 等利用高脂饮食和定期维生素D2 注射成功建立了SD（spraguedawley）大鼠动脉粥样硬化模型，并通过后续试验证明了纤维蛋白原与血小板P- 选择素(P-selectin) 对创伤后动脉粥样硬化形成具有明显的促进作用。Yang X 等对实验组大鼠注射4次维生素D3（700 000 IU/kg），并喂以含1%胆固醇高脂饲料，于6周后成功建立稳定、可重复的动脉粥样硬化模型。

目前大鼠模型的建模技术已越来越成熟，相对小鼠具有体型大、易操作、可进行手术介入等独特优势，可以开展的实验操作类型也更多，解决大鼠如何获得生殖遗传能力的困难必然会使大鼠在临床动物实验中的应用将更加广泛，从而得到更加稳定以及连续的实验数据。

1.3 豚鼠

众所周知，大鼠、小鼠对高脂饮食诱导的高脂血症具有天然的抗性，而且血浆脂蛋白分布与人类存在很大差异，自然条件下，单纯依靠高脂饲料喂养难以建立动脉粥样硬化模型，虽然现在利用基因敲除技术和高脂饲料喂养可以建立大鼠和小鼠的动脉粥样硬化模型，但其发生机制与人类也大不相同。

豚鼠在解剖结构上虽然动脉依然比较细小，但中膜较厚且富有弹性，内膜比例也比小鼠、大鼠更高。其次，生理代谢方面，豚鼠血浆也是以LDL 为主，相对于小鼠、大鼠，其动脉粥样硬化的发生机制和过程则与人类更相近，临床试验利用高脂饮食诱导建立豚鼠动脉粥样硬化模型的饲养成本较低且简单，操作容易，指标稳定，存活率高。

早在2010 年，陈慧敏等采用0.5％胆固醇和10％猪油的高脂膳食诱导豚鼠10 周可建立典型的动脉粥样硬化模型，观察发现模型组豚鼠动脉壁出现了明显的脂纹和斑块，动脉内膜和中膜胶原纤维增生明显，病变严重者出现细胞外脂质融合和纤维帽，形成纤维斑块。豚鼠动脉粥样硬化模型有诸多优点的同时也有一些不足，人类动脉粥样硬化斑块有一个明显的脂核，但在豚鼠模型的动脉粥样硬化斑块中却没有，而且由于高脂饮食造成的肝毒性导致豚鼠免疫及代谢能力降低，炎症反应造成的早期损害并不能观察到，同时由于豚鼠的繁殖能力比大鼠和小鼠要差，所以成本相对大、小鼠较高，目前转基因技术在小鼠方面的研究进展明显领先于其他动物，这也制约了豚鼠作为首选实验动物的可能。研究者们对脂核的发生发展机制虽然持有比较一致的观点，但尚未证实，研究动脉粥样硬化在豚鼠与人类之间发病机制的不同将解释很多困扰我们的疑点。

二、常用造模方法

1、饲喂法：AS研究中最常用的造模方法之一。鉴于脂质代谢的差异，所用饲料是在基础饲料、胆固醇、蛋黄、猪油的基础上，根据实验目的，采用不同配方组成。

2、注射法：人类动脉硬化的血管壁中含有大量的钙，其含量与冠心病的病变程度呈正相关。维生素D3有利于损伤血管内皮细胞，促进血浆脂质及钙对血管壁的侵入和沉积，促使血管钙化，而血管的钙化参与AS的产生和发展过程，从而加速AS形成。基于此种思路，实验对象在高脂饲料喂养的基础上，给予维生素D3的不同剂量，不同时间腹腔注射，建立动脉粥样硬化模型。

3、机械损伤法：包括球囊损伤法、辐射损伤法、空气干燥法、下丘脑弓状核损伤法、颈动脉内膜切除法等。其中球囊损伤法具有可靠性强，可重复性高，更符合临床动脉粥样硬化疾病的发生发展过程等优点。

4、免疫损伤法：AS的发病机制有免疫因素的存在，所以可以从免疫学的角度来探讨AS模型，如使用牛血清白蛋白、卵清白蛋白、肺炎衣原体、EB病毒、巨细胞病毒、幽门螺杆菌、内毒素等进行免疫刺激，从而诱发AS的产生。

5、基因改造法：ApoE和LDL-R基因敲除鼠可自发形成动脉粥样硬化斑块，是动脉粥样硬化研究的常用模型。但是由于基因改造小鼠体积小，临床性检查评估很难，与人类脂类代谢差异较大，尤其是某些在人体表达的脂蛋白代谢基因在小鼠体内却不表达，因此此法存在一定的局限性。