心血管疾病(CVD)是全球范圍內(nèi)的主要致死原因,其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,涉及遺傳、環(huán)境、代謝等多重因素。在基礎(chǔ)研究和藥物開發(fā)中,能夠模擬人類疾病病理生理特征的動物模型是重要的工具。隨著技術(shù)的進(jìn)步,心血管疾病動物模型的構(gòu)建策略經(jīng)歷了從經(jīng)典的物理/手術(shù)干預(yù)到精細(xì)的基因編輯技術(shù)的演進(jìn),為深入理解疾病機(jī)制和探索治療新靶點(diǎn)提供了強(qiáng)有力的支持。

一、經(jīng)典手術(shù)造模:模擬血流動力學(xué)與缺血性損傷
手術(shù)造模是心血管研究中傳統(tǒng)且應(yīng)用廣泛的方法之一,主要用于模擬由物理因素(如血流阻斷、壓力負(fù)荷)導(dǎo)致的心血管疾病。
1、心肌梗死模型:
方法:通過開胸手術(shù)結(jié)扎冠狀動脈左前降支(LAD),造成心肌缺血壞死。這是研究心肌缺血/再灌注損傷、心力衰竭和心肌重塑的經(jīng)典模型。
特點(diǎn):能較好地模擬人類急性心肌梗死的病理過程,但手術(shù)創(chuàng)傷大,死亡率相對較高。近年來,微創(chuàng)介入手術(shù)(如經(jīng)皮冠狀動脈栓塞)的應(yīng)用減少了對動物的創(chuàng)傷。
2、主動脈縮窄模型:
方法:通過束帶或縫線縮窄主動脈(如胸主動脈或腹主動脈),造成心臟壓力負(fù)荷過重。
特點(diǎn):主要用于模擬高血壓引起的心臟肥厚、心力衰竭等病理過程。該模型能有效誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大和間質(zhì)纖維化。
3、動脈粥樣硬化模型:
方法:早期多采用高脂飲食喂養(yǎng)結(jié)合血管內(nèi)皮損傷(如球囊拉傷、空氣干燥、化學(xué)損傷)來誘導(dǎo)動脈粥樣硬化斑塊形成。
特點(diǎn):雖然能在一定程度上模擬斑塊形成,但與人類動脈粥樣硬化的自然病程仍有差異,且造模周期較長。
二、基因編輯技術(shù):精準(zhǔn)模擬遺傳因素與分子機(jī)制
隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,特別是CRISPR/Cas9等基因編輯技術(shù)的成熟,研究者能夠從遺傳層面精準(zhǔn)地構(gòu)建心血管疾病模型,極大地推動了對疾病分子機(jī)制的研究。
1、基因敲除模型:
應(yīng)用:通過敲除特定基因來研究其在心血管系統(tǒng)中的作用。例如,載脂蛋白E(ApoE)敲除小鼠和低密度脂蛋白受體(LDLR)敲除小鼠是目前研究動脈粥樣硬化的“金標(biāo)準(zhǔn)”模型。在高脂飲食誘導(dǎo)下,這些小鼠能自發(fā)形成與人類高度相似的動脈粥樣硬化斑塊。
優(yōu)勢:能直接揭示特定基因的功能缺失對心血管系統(tǒng)的影響,造模相對穩(wěn)定。
2、基因敲入與點(diǎn)突變模型:
應(yīng)用:通過引入人類疾病相關(guān)的特定突變,構(gòu)建更貼近人類遺傳性心血管疾病的模型。例如,構(gòu)建攜帶家族性高膽固醇血癥相關(guān)突變的小鼠模型,或模擬遺傳性心肌病(如肥厚型心肌病、擴(kuò)張型心肌病)的特定基因突變模型。
優(yōu)勢:能更精準(zhǔn)地模擬人類遺傳性疾病的病理生理過程,用于藥物靶點(diǎn)驗(yàn)證和個(gè)性化治療研究。
3、條件性基因編輯模型:
應(yīng)用:利用Cre-loxP等系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)特定細(xì)胞類型(如心肌細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞)或特定發(fā)育階段/時(shí)間點(diǎn)的基因編輯。
優(yōu)勢:避免了全身性基因敲除可能導(dǎo)致的胚胎致死或發(fā)育異常,能夠更精細(xì)地解析基因在特定細(xì)胞或特定時(shí)期的功能。
選擇何種構(gòu)建策略,需根據(jù)研究的具體科學(xué)問題而定。手術(shù)造模側(cè)重于模擬后天環(huán)境因素(如缺血、壓力)導(dǎo)致的心血管損傷,而基因編輯模型則更擅長揭示遺傳因素在疾病發(fā)生發(fā)展中的作用。近年來,復(fù)合模型(如在高脂飲食喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠基礎(chǔ)上進(jìn)行動脈部分結(jié)扎)被越來越多地用于研究復(fù)雜因素共同作用下的心血管疾病。