2022年《中國心血管健康與疾病報告》指出，隨著人口老齡化加速，我國心血管疾病（Cardiovascular Diseases，CVD）發病率和死亡率在不斷升高，全國CVD死亡率高于腫瘤及其他疾病死亡率。據推算我國CVD現患病人數約3.3億，其中心力衰竭患者高達890萬。慢性心力衰竭（Chronic Heart Failure，CHF）是指在各種致病因素作用下，由于心肌收縮和（或）舒張功能發生障礙，使心輸出量相對或絕對下降，不足以滿足組織、器官代謝需要的病理生理狀態，是各種心血管疾病的終末期表現，其發病、住院、病殘及死亡率高，造成嚴重的家庭和社會經濟負擔。由于絕大多數心血管病的病因機制還不明確，同時CHF臨床治療手段的研發均需要借助實驗，因此我們通過建立動物模型來探索其發病機制，找尋新的、有效的治療策略顯得十分有必要。
中醫學中并沒有心力衰竭的病名，我們根據臨床表現將其視為以“心悸、氣喘、肢體水腫”為主癥的一種病證，多繼發于胸痹、心痛、喘證、痰飲等疾病，分屬“心痹”“心脹”“心咳”“喘證”“水腫”“心水”等范疇。張機在《金匱要略》中首次提出“心水者，其身重而少氣，不得臥，煩而躁，其人陰腫”，被后世認為是最早記載的接近心力衰竭的描述。中醫認為心力衰竭的病因與感受外邪，飲食不節，情志失調，勞逸失度，年老體虛，稟賦異常等有關，其本質為氣血陰陽虛衰，臟腑功能失調，心失所養，導致氣、痰、瘀血、水飲阻遏心陽的本虛標實證。
動物模型是現代醫學研究中的重要載體，在研究CHF的發病機制和治療手段中發揮至關重要的作用。目前CHF動物模型通常有手術、藥物誘導以及轉基因的方法，同時也有幾種方法結合使用。近年來，中醫的證型結合的心力衰竭動物模型也取得了一定的進展。
西醫心力衰竭動物模型制作方法：
手術法
冠狀動脈結扎法：通過阻斷心肌的供血誘導模型動物發生心肌梗死，出現心功能下降。分別在左冠狀動脈前降支起始點下方約2 mm處以及左心耳下緣3～4mm處進行結扎，發現結扎的位置不同，相應引起的心功能損傷程度亦不同。常規行左冠狀動脈前降支結扎術，術中觀察結扎線以下心肌色澤變淺、蒼白， 同時心電監護示肢體導聯R波振幅及ST段明顯抬高為結扎成功，并在術后28d用多導生理儀系統進行檢測，詳細記錄左心室舒張末壓（Left Ventricular End-diastolic Pressure， LVEDP） >15 mmHg （1 mmHg=0.133 kPa），達到診斷標準即為模型構建成功。綜上所述，結扎左冠狀動脈前降支制作心力衰竭模型的方法可以很好地模擬人類心肌缺血或心肌梗死后導致的心力衰竭的病理狀態，因而更多研究者認為這種方法是理想的心力衰竭的動物造模方法。但此方法對操作者有一定的技術要求，手術難度較大，術后存活率難以保證。
腹主動脈縮窄法：通過使腹主動脈縮窄，導致主動脈壓升高，心臟負荷增加，最終形成慢性心力衰竭。待大鼠麻醉后，在肋骨下緣0.5 cm處腹左側備皮，于腹正中線旁0.5 cm處行2 cm左右切口，逐層分離皮下組織，進入腹腔，分離腸管，直至顯露后腹膜和左側腎臟，找到腹主動脈和腎動脈，在腎動脈上方分離腹主動脈，使用銀夾縮窄大鼠腹主動脈。由上可知，腹主動脈縮窄法經濟、實用，操作相 對簡單，死亡率低，還可模擬慢性充血性心力衰竭的病理過程，常作為慢性心力衰竭實驗研究常用的模型之一，但手術過程中縮窄程度難以控制，過松不易形成心力衰竭，過緊可能導致死亡率升高。
主動脈弓縮窄術：主動脈弓縮窄術（Transverse Aortic Constriction，TAC）主要是利用主動脈弓縮窄后，增加了左心室的后負荷，使得心室泵出血液時阻力增大，容易造成心肌代償性肥厚，心功能下降，由代償性轉為非代償性的器質病變。根據縮窄部位的不同，可分為通過胸骨近端微創小切口進行手術、在主動脈弓放置手術夾及縫合線阻止血液流過等情形，還有學者采用在升主動脈周圍固定。TAC術后4周大鼠心肌出現肥大的代償性改變，在術后8周出現失代償，至 12周后則發展為不可逆的心力衰竭。但此方法對術者操作技術要求比較高，要熟悉大鼠的心臟結構 才能更好地制作模型。與TAC手術增加左心室后負荷相似，肺動脈結扎術增加右心室負荷，來模擬肺動脈高壓導致的右心室肥大和病理性重塑。
藥物法：相對手術法制備心力衰竭模型，也有學者通過 藥物來誘導制作實驗動物心力衰竭模型。藥物誘導 法具有操作簡單、創傷較小、可重復性高的優點，但 是存在致死性心律失常的風險，不良反應較大。
阿霉素誘導心力衰竭模型：阿霉素（Doxorubicin，DOX）是臨床上應用的一種抗腫瘤藥物，長時間服用會損傷人的正常生理結構和功能。阿霉素與心肌親和力高，容易損傷心肌細胞，會造成慢性心肌損傷及心力衰竭。因此，有許多學者采用阿霉素誘導的方法制備心力衰竭模型。采用連續6次每隔7 d大鼠腹腔注射阿霉素（累計總藥量24 mg/kg）來建立心力衰竭模型。待大鼠出現不同程度的腹部脹大、進食量減少、毛色發黃、口鼻部發紫、活動減少，心臟彩超檢查大鼠左室射血分數（Left Ventricular Ejection Fractions，LVEF）值小于 60%，即為造模成功。通過腹腔注射阿霉素3 mg/ kg，每周1次，連續7周的方法構建模型。以2 mg/kg的劑量，連續7周，每周1次尾靜脈注射的給藥方法構建模型研究慢性心力衰竭大鼠腸道菌群的改變。
由于DOX誘導在途徑、給藥方式和累積劑量方面的不一致導致模型具有不同的成功率、死亡率和質量。經實驗研究發現，通過尾靜脈注射阿霉素，累積劑量18 mg/kg 時，建立的心力衰竭模型更為穩定。
綜前所述，DOX誘導操作簡便，成本廉價，成模時間可以預測，但是造模過程中的肝腎損傷是不可避免的，而且劑量過大易使動物發生心律失常而死亡。
異丙腎上腺素誘導心力衰竭模型：異丙腎上腺素（Isoprenaline，ISO）是作用于心臟β1受體的β受體激動劑，它會使心肌產生持續的劇烈收縮，導致心肌的纖維化和心室重構，最終形成心力衰竭。采取大鼠腹腔注射ISO制備急性心肌缺血的心力衰竭大鼠模型，以心電圖ST段抬高或病理性Q波形成作為造模成功的標志。按照5 mg/kg的劑量給模型組大鼠皮下注射ISO，每天1次，連續7d給藥造模。在最后一次給藥24h后，麻醉大鼠，連接心電圖，觀察心率、心肌缺血的情況，經頸動脈放置PE50心導管， 連接心功能分析系統，檢測心功能。
這種方法對操作技術要求低，安全性較高且無創傷，易于重復。但是對于注射的劑量把控十分重要，劑量過低，造模不成功，劑量過高動物成活率低。 同時由于動物批次、藥物批號等因素的影響，通常需要做預實驗才可以確定最終實驗方案。
野百合堿誘導心力衰竭模型：野百合堿（Monocrotaline，MCT）是一種從豆科植物中提取出來的具有細胞毒性的生物堿。研究表明，它在體循環至肺臟時，沉積于肺毛細血管，觸發間質水腫和平滑肌肥大，增加肺血管的阻力，損傷肺血管內皮，引起肺動脈高壓，致右心室壓力過載，誘導形成右心室肥厚，從而導致右心衰竭。構建野百合堿誘導右心衰竭模型，通常采用單次腹腔或皮下注射1% - 2% MCT（50 ~80 mg/kg）的方法。為提高模型的成功率和存活率，對造模方法進行改進，由單次腹腔注射改為兩次間隔7d 注射MCT，改進后存活率明顯升高，并且發現，改進后模型的病理表現更貼合臨床實際。
此模型價格低廉，操作簡便，對實驗人員技術要求低，符合右心衰竭的病理變化，但向動物體內注射 MCT后并不會立即產生右心衰竭的癥狀，一般要 4～8周后才可以成模，周期較長，同時由于MCT自身較大的毒性，對實驗動物造成肺腎的損傷不可避免。
轉基因模型：近年來，已有學者運用利用轉基因技術使某種因子在心肌中過度表達且表達穩定，以及運用基因敲入、敲除及干擾技術，使心臟特異基因表達改變，來研究某些基因在心力衰竭中的作用及機制，已成為研究心力衰竭發病機制和確定新的 治療靶點的新工具。
神經氨酸酶1 （Neuraminidase，NEU1）是催化糖蛋白或糖脂中末端唾液酸裂解的酶家族，為了確定其在心力衰竭發病過程中的作用，構建了心肌細胞特異性NEU1敲除和過表達的小鼠，同時給予主動脈弓縮窄和異丙腎上腺素刺激，結果提示，過表達NEU1加重TAC誘導的病理狀態，是心力衰竭致病的關鍵因子。除此之外，腺相關病毒（Adeno-Associated Virus，AAV）介導的DNA構建的傳遞也可以促進遺傳修飾，病毒介導的方法更省時，更經濟。同時結合體外實驗，發現由腺相關病毒載體驅動的TES過表達顯著抑制了由血管緊張素口引發的心肌細胞的肥大。
但是，依據基因的過表達或敲除，研究某些基因在心臟發育、心力衰竭發展中的作用機制，是研究心 力衰竭的發病機制和找尋新的治療靶點的寶貴工具，轉基因模型不能反映臨床上心力衰竭患者的真實病理狀態，也只能是為基因治療提供理論基礎。
中醫病證結合心力衰竭動物模型制作方法：
中醫傳統文獻中無“心力衰竭”名稱，根據臨床特征本病可歸屬于中醫的“喘證”、“怔忡”、 “心悸”、“心痹”、 “心水”、“水腫”等范疇。《中國慢性心力衰竭中醫專家共識》對心力衰竭的中醫證候進行了規范，認為心力衰竭病位在心，是本虛標實之證，心氣不足、心陽虧虛為本，標實主要以血瘀、痰濁、水飲為主。近年來，中醫藥在治療慢性心力衰竭的過程中的優勢逐漸顯現出來。為探究其具體機制，動物實驗的開展是不可避免的，相應證型的動物模型也是不可或缺的。
氣虛血瘀證：心氣虛是慢性心力衰竭的基本病機，并貫穿疾病發展的全過程。目前許多學者通過在西醫心力衰竭模型的基礎上疊加心氣虛的證候來制備心氣虛型心力衰竭模型。
采用冠狀動脈結扎的方法制備模型后疊加力竭游泳的方法制備心氣虛型的心力衰竭模型，實驗結果顯示模型大鼠表現出心悸胸悶、神疲乏力、精神萎靡等心氣虛的癥狀，說明心力衰竭心氣虛型大鼠造模成功。
陽氣虧虛血瘀證：心氣虛日久必定損傷陽氣， 陽氣虧虛的患者多表現出明顯的寒象，如畏寒肢冷、 便溏等癥狀。用左冠狀動脈前降支結扎術結合冷水力竭游泳的方法建立陽氣虧虛血瘀型心力衰竭大鼠模型，術后大鼠出現明顯的心力衰竭的癥狀、體征及行為學表現，如活動減少，精神不振，飲食減少，呼吸加快，皮毛疏松，發紺腹水，肢體水腫等，心電圖評價符合心力衰竭標準，結合表現的癥狀判定為合格的心力衰竭陽氣虧虛血瘀大鼠模型。
氣陰兩虛血瘀證：氣陰兩虛，心失所養，則心神不寧，心氣虛則氣短乏力，心陰虧虛，津液不足，則 口干舌燥等臨床表現。在研究高血壓 心力衰竭大鼠的證候本質以及藥物干預時，復制高血壓心力衰竭大鼠模型，并用參麥注射液和參附注射液對模型大鼠的治療效果進行比較，發現參麥注射液使模型大鼠的病情明顯好轉，用“以方測證”的方法證明高血壓心力衰竭大鼠模型屬于氣陰兩虛血瘀證。
討論
慢性心力衰竭是各種心血管疾病的終末階段， 嚴重危害公共健康，CHF的臨床治療手段的研發均需要借助實驗基礎，穩定可靠的動物模型是開展 CHF實驗研究的基礎和關鍵。理想的動物模型應該在代謝活動、生理結構、病理狀態上與人相似，在此基礎上要符合經濟、可重復性及可操作性強的特點。小鼠模型與大型動物（兔、狗、豬等）相比，成本低，繁殖時間短，藥物誘導成本由于通常與體質量成比例也相對較低，并且它們與人類之間的心肌能量學和收縮總體上相似，且近年來經胸超聲心動圖、磁共振成像等先進技術的發展也可以更詳細地評估小型嚙齒動物的心功能。目前西醫心力衰竭模型大多通過手術法、藥物誘導法和轉基因法建立，手術法基本符合臨床病理，但對技術要求高;藥物誘導法經濟簡便，但成模時間較長;轉基因法則更適用于研究治療心力衰竭的新靶點。
根據中醫“同病異治，異病同治”的理念，同種 疾病的不同中醫證型的治療都可能截然不同，病證結合的動物模型更符合中醫學整體觀念和辨證論治的特點。目前中醫藥研究心力衰竭所使用的動物模型基本是在西醫所使用的模型基礎上演變改進而來。根據中醫證型的不同，在西醫模型上施加相應的干預因素，使得模型既符合心力衰竭的疾病特點， 同時又具有明顯的中醫證候表現，研究時就病因、證候等對動物模型進行綜合評價，可以更加真實地反映疾病的中西醫臨床特點。又或者根據中醫學中 “方從法出，法隨證立”的思想，采用“以方測證”的 新思路建立符合中醫證型的動物模型。
Source:世界中醫藥，慢性心力衰竭小動物模型中西醫造模方法的研究進展；（排版定稿）網絡首發時間：2024-09-0911:33:17；
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