药物诱导的血管钙化动物模型说明

维生素D3、华法令、尼古丁、氯化钙单独或联合应用均可诱导大鼠和小鼠的动脉钙化。其操作相对比较简便，诱导时间较快，成活率高，成本较低，作为常用的血管钙化动物模型的制备方法广泛地用于基础研究。

维生素D3诱导

生理状况下，体内的维生素D3主要来源于阳光中紫外线B段光谱照射后皮肤的合成以及食物摄取，维生素D3在体内经肝和肾的羟基化反应，生成有活性的1，25．二羟维生素D3，维生素D3与其结合蛋白结合发挥生物学效应。

除骨组织外，体内几乎所有的组织均有维生素D3的受体，包括VSMC、心肌细胞和血管内皮细胞。

血浆高甲状旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)和低磷水平能使肠道钙摄入增加，进而增加血钙促进活性维生素D3的合成。

在人体，用中毒剂量的维生素D3可诱导出现高钙血症、高钙尿、食欲不振、恶心、昏迷、异位软组织的钙化、肾钙质沉着及肾功能衰竭。中毒剂量的维生素D3诱导动脉弹力层钙化已有70余年的历史。

维生素D3能够有效促进骨的重吸收，使血清钙水平升高30％以上。

Price等报道给7周龄雄性SD大鼠皮下注射维生素D3  50万单位（IU）／(kg·d)，持续3d能使大鼠出现广泛的主动脉、股动脉、肠系膜动脉、肝动脉、肾动脉和颈动脉的钙化，血清钙水平上升30％以上。但这种血管钙化大鼠同时并发肺、气管、肾、胃、小肠等脏器广泛钙化，这种钙化模型难以模拟临床血管钙化的病因，因为机体存在对维生素D3摄取和代谢的稳态调节，除医源性外，自然病程很难使体内维生素D3的蓄积量达到这种诱导剂量。

华法令诱导

华法令是维生素K的抑制剂，在临床上作为抗凝剂广泛用于治疗血栓性疾病。

依赖维生素K1的基质Gla蛋白(matrk Gla protein，MGP)γ羧化后产生的羧化基质Gla蛋白是血管钙化的抑制因子，华法令通过拮抗维生素K1而抑制羧化基质Gla蛋白的生物合成发挥其致动脉钙化的作用。

Price等给6周龄雄性SD大鼠每12h背部皮下注射华法令150mg/kg，同时为有效防止华法令引起的出血，每天再给予维生素K1  15mg/kg连续3周即可诱导动脉中膜弹力层钙化。

这种模型显著增加了钙化血管的MGP mRNA和蛋白质的水平但下调血清MGP水平，但不影响骨的生长和重吸收、体重的增加以及血清钙磷含量，且这种大鼠不出现骨量减少以及由此而产生的病理性骨折。

Price等给20d龄的雄性SD大鼠华法令2周，主动脉中膜出现大量的局灶性钙化，但对6周龄的大鼠动脉钙化的诱导作用不明显；给予10月龄的大鼠华法令4周，检测不到动脉钙化。有趣的是给20d龄雄性SD大鼠限量饮食(<6g／d)下给予华法令也不能产生动脉钙化。

这些结果表明华法令能否诱导产生血管钙化与大鼠的年龄和生长状况有关。

华法令和维生素D3的联用

华法令和维生素D3的联用能明显增加动脉中膜弹力层钙化的范围。

Price等给24周龄雄性SD大鼠皮下注射维生素D3 30万单位（IU）/(k·d)连续3d，同时每12h皮下注射华法令150mg/kg，且在注射维生素D3前的48h即开始辅之维生素K1 15mg/(k·d)皮下注射，4d后出现明显的动脉中膜弹力层钙化。

维生素D3诱导血管钙化的作用与其升高血钙有关，其血管钙化效应与血清钙水平呈正相关。而华法令则是通过抑制MGP的活性诱导血管钙化。华法令和维生素D3的联用能促进骨的重吸收，从而更快、更广泛地诱导血管钙化的发生。

但华法令能增加维生素D3诱导血管钙化鼠死亡率，研究表明单独用维生素D3诱导血管钙化的大鼠全部存活，但两者联用者3d存活率100％，4d存活率为75％，6d存活率为40％，在9d时所有动物全部死亡。

维生素D3和尼古丁联用

Niederhoffer等联用维生素D3和尼古丁制备出模拟衰老、终末期肾病和糖尿病血管病变的大鼠血管钙化模型。

大剂量维生素D3可造成动脉组织钙含量增加，尼古丁可增强维生素D3的作用。上午9时给予两月龄的雄性Wistar大鼠肌肉注射维生素D3  30万单位（IU）/kg和灌胃25mg／kg尼古丁，当日下午6时再重复给尼古丁一次，两个月后发生了广泛的血管中膜钙化，伴有血管弹力蛋白降解，弹力纤维网的破坏，动脉壁的僵硬性增加，脉压升高和左心室肥大。

大鼠收缩期血压显著升高伴左心室的肥大，可视为是收缩期高血压模型。实验室对8周龄雄性Wistar大鼠肌肉注射维生素D3  30万单位（IU）/kg，同时用尼古丁25mg／kg灌胃，9h后再重复给予尼古丁1次。4周后大鼠出现广泛的血管钙化。钙化大鼠血浆钙含量、心率、平均动脉压无明显影响，可以作为一种稳定性高、重复性好的血管钙化的诱导方法。但是VDN（维生素D3+尼古丁）除诱导心血管组织钙化外，还伴有肾、肺、肠等多器官组织的钙超载。

氯化钙诱导

Basalyga等暴露成年SD大鼠的腹主动脉后，其外膜用浸有0.15mol/L氯化钙溶液的无菌纱布湿敷15min，7d后能明显诱导相应区域血管的钙化。

钙化区域有弹性纤维降解、细胞外基质的结构破坏以及血管细胞中等程度的凋亡，但不会出现由更高浓度氯化钙诱导血管钙化时所伴有的动脉瘤和炎症反应的发生。

Longo等发现在此过程中基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinases 2，MMP-2)和MMP-9降解弹力蛋白，易产生腹主动脉瘤。

而MMP-2基因敲除和MMP-9基因敲除的小鼠能对抗氯化钙所诱导血管损伤，不产生弹性蛋白的降解和血管钙化，所以氯化钙诱导血管钙化的机制与钙在弹力纤维上的沉积和MMP介导的弹性蛋白的降解有关。

与此机制相似，Bailey等在3～5周龄SD大鼠背部前后皮下植入两个10～15mg纯化的弹力蛋白移植物，3周后取出发现移植物发生了钙沉积。

血管钙化动物模型的研究进展 (1577 downloads )