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实验方法

猪生理特点和冠脉解剖

2019年02月12日 浏览量: 评论(0) 来源:《心血管病实验动物学》 作者:霍勇 陈明 主编 责任编辑:yjcadmin

(一)猪生理特点  猪(swine)属于哺乳纲,偶蹄目(Artiodactyla),野猪科(Suidae),猪属(Sus)。野猪经过人类长期驯化、选择被培育成现在饲养的家猪。第二次世界大战以后,猪开始成为研究人类疾病的实验动物。

猪为杂食性动物,性格温驯,易于调教,喜群居,嗅觉灵敏,有用吻突到处乱拱的习性。对外界温、湿度变化敏感。猪有发达的门齿和犬齿,齿冠尖锐突出,也有发达的臼齿,齿冠有台面,上有横纹。既便于食肉,又便于食草。吻突、唾液腺发达。颈椎7,胸椎13~16,腰椎5~6,荐椎4,尾椎21~24。单胃,肺分5叶,肝也分5叶,胆囊浓缩胆汁能力低。初生仔猪体内没有母源抗体,只能从初乳中获得。性成熟,雌性4~8月龄,雄性6~10月龄,为全年性多发情动物,性周期21(16~30)天,排卵在发情开始后25~35小时,最适交配期在发情后10~25小时,妊娠期114(109~120)天;产仔数2~10头,哺乳期1个月。猪的平均寿命约16年。例如:纯种英国大白猪或美国长白猪:父(母)系为英国原种大白猪或美国原种长白猪生长发育特点:出生时体重约1.5kg。2月龄时体重可达25kg左右,出生后3个月体重可达45~50kg,出生6个月体重可达120kg。6月龄可达性成熟,体重约120kg;8月龄达体成熟,体重约150kg。

由于家猪体躯肥大不便于实验处理和饲养管理,加之遗传选择、遗传控制也不符合实验动物的要求,因此不宜用于实验,为解决这方面的问题,20世纪50年代后,专门用于动物实验的实验小型猪(miniature-swine)和微型猪(microswine)已培育出来。小型猪6月龄体重30~40kg。20世纪80年代中期,美国Charles River供应的商品猪只有15kg左右。

小型猪的生长发育特点:

1.生长速度缓慢  出生至6月龄平均日增重为134.1g。出生至120日龄阶段,随日龄增加增重也随之提高;120日龄以后,日增重逐渐下降;直至240日龄左右稳定在一定水平,生长强度表现前期大于后期,有早熟特性。

2.体型矮小  初生重仅0.46kg,6月龄体重仅24.6kg,8月龄体重仅30kg,成年母猪(36月龄以上)体重不到40kg。6月龄身高才24.25cm,成年小型猪还不到50cm,具有体型矮小的特点。

(二)小型猪常用品种

1.明尼苏达-荷曼系小型猪(Minnesota-Hormel)  1943年由明尼苏达大学荷曼研究所用阿拉哈马洲的古尼阿猪(Guineahog),加塔里那岛的野猪(Catalina island)和路易斯安那州的毕尼乌兹野猪(Pineywoods),再导入加马岛上的拉斯爱纳-郎刹猪(Ras-N-Lansa)培育而成。毛色有黑白斑,成年猪体重平均80kg,遗传性状较稳定。

2.毕特曼-摩尔系小型猪(Pitman-Moor)  由毕特曼-摩尔制药公司从佛罗里达野生野猪和加利夫岛的猪育成,毛色有各种各样斑纹。

3.海福特小型猪(Hanford)  海福特研究所用白色帕洛斯猪(Palouse)和毕特曼-摩尔系小型猪,再导入墨西哥产的拉勃可种(Labco)育成。白皮肤,成年体重70~90kg。

4.葛廷根系小型猪(Gottinggen)  葛廷根大学用明尼苏达-荷曼系小型猪和缅甸的 Vietnamese小型猪交配,再导入德国改良长白种而育成。成年猪体重40~60kg。

5.中国农业大学小型猪是我国近几年培育出来的,已广泛应用于动脉粥样硬化、口腔科、糖尿病和皮肤移植等研究。中国农业大学小型猪的主要特点:

(1)体型小,6月龄体重只有20~40kg,相当于普通猪体重的1/5~1/3,便于实验操作。

(2)遗传性状稳定,后代中不产生分化现象,体型均一。

(3)耐粗饲,对青饲料有较强的消化能力,易于饲养,节省饲料。

(4)品种健康,已达到国家实验动物二级标准,肠道菌丛正常,能保证试验正常进行。

(5)属早熟品种,性成熟在4月龄左右,6月龄即可配种。

中国农业大学小型猪有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个品系,Ⅰ系小型猪体型小,6个月龄后生长缓慢,12月龄体重只有45~50kg,适用于较长时间的研究;Ⅱ系小型猪比较耐受寒冷,适于北方寒冷地区选用;Ⅲ系小型猪毛色为白色,适用于皮肤试验研究。

小型猪是生物医学研究最理想的实验动物之一,常使用3~5月龄,体重为5~20kg的幼龄猪。主要用于肿瘤、烧伤、免疫学、糖尿病、环境监测、畸形学、产期生物学、心血管病、遗传性和营养性疾病、心脏外科、口腔科、外科手术等方面的研究。小型猪在生物医学研究中的应用:小型猪特别适用于冠状血管疾病的研究。幼猪和成年猪可以自然发生粥样硬化、其粥样变前期与人类相似。猪和人类对高胆固醇食物的反应是相似的。饲料中加入10%乳脂即可在2个月左右得到动脉粥样硬化的典型病灶。猪的冠状动脉循环在解剖学、血液学、血流动力学方面与人类很相似,因此是研究人类冠心病的最佳动物模型。

(三)小型猪冠脉特点  如前面所介绍的,小型猪冠脉解剖与人类非常相似,但亦有其特点。了解小型猪冠脉解剖特点有利于进行再狭窄模型的设计以及保证其顺利实施。

首先从冠脉分布来看,绝大多数小型猪冠脉为右冠脉优势型,即回旋支相对细小,右冠脉相对粗大。有时由于回旋支过于细小,无法进行支架置入,因此在实验设计时应考虑此因素避免向过于细小的回旋支置入支架。

与人类相似,小型猪左、右冠状动脉是从主动脉发出的,由左心室泵出血液由此向心脏提供血液供应。它们的开口深处主动脉根部,分别在左、右主动脉窦内。若以主动脉瓣附着缘连线为界,可将主动脉窦分为窦内和窦外,开口的绝大多数均处于窦内,其余的开口在窦外或窦线上。

1.左冠状动脉(图5-2)  大多小型猪冠脉模型中可见左主干,埋藏在肺动脉起始部与左心耳之间心外膜深层脂肪组织中。但亦部分左主干较短,甚至缺如,即前降支和回旋支分别开口于左主动脉窦内。左主干直径通常为3~4mm,但由于相对较短,因此无法置入支架。左主干在左房室沟内分为前降支和回旋支。

前降支和回旋支是左冠状动脉的主干,前降支沿前纵沟在心外膜下走向心尖,到前纵沟末端向后绕过心缘终于心脏膈面的下1/3附近,或与后降支发生吻合。提起左心耳,可见心外膜下脂肪深部的旋支沿左房室沟左行绕过心左缘,到心脏的后面。大多数回旋支甚短,只达心左缘,极少数较长甚至分布到左室正后或部分右心室。前降支和回旋支之间形成一定角度(40°~150°),但多呈直角。前降支开口在有些动物中呈“喇叭”样,即开口部位直径相对较粗,但其后迅速变细,直径变化较为陡直。因此,在此类冠脉中应尽量避免在开口部位置入支架,以避免支架移位,甚至脱落至主动脉内。而在回旋支中此类现象相对较少。前降支近端直径通常在3~3.5mm,而中段多在2.5~3mm,远段常<2.0mm。回旋支相对前降支纤细,近段多为2.5~2.75mm,远段常<2.0mm。下面介绍一下左冠状动脉常见分支。

(1)对角支:多起自前降支与回旋支分叉处,有长有短,分布左室前壁,长者可达心尖区。在冠脉造影中,由于体位原因,对角支通常无法和间隔支充分分开。对角支在小型猪中直径相对较小,因此绝大多数无法置入支架。

(2)钝缘支:系由旋支在房室沟左缘处分出,一般较大,分布到左心缘侧壁,或它本身就是旋支的终末分布。有时钝缘支相对较大,若直径合适,亦可以考虑置入支架。

(3)间隔支:系由前降支的深面发出较大的分支(12~17支),垂直进隔,分布其前2/3区域,并在室间隔内与来自后降支的室中隔分支形成网络和吻合。

2.右冠状动脉(图5-3)  起自右主动脉窦,在肺动脉始部与右心耳之间心外膜下脂肪

深层沿右房室沟右行,绕过心右缘到心脏膈面。在心后面房室交界处进入后纵沟转向下,走向心尖区,在后纵沟内的部分称为后降支。右冠状动脉沿途发出分支到右心室,右心房,室间隔后部和左心室后壁等处。右冠脉近端有时过于迂曲,不适宜进行支架置入,中段相对平直,同时直径变化较少,适宜支架置入,右冠脉近段直径多在3.5mm左右,中段2.75~3.0mm,远段亦在2.5mm左右,因此有时亦可在右冠脉远段置入支架。由于其余分支过于细小,无法进行支架置入,因此主要介绍右冠状动脉如下两分支:

(1)左室后支:这是右冠状动脉越过房室交点处的分支,分布到左心室膈面的血管,它们常与后纵沟大致平行,分支数目可多可少。

(2)后降支:它主要是右冠状动脉的终末段,位于后纵沟内,并向左、右心室的后壁发出一些小分支,支配邻近后纵沟的左、右心室壁。它还向深部发出室中膈后动脉(7~12支),分布到室中膈肌后1/3区域,与前降支的室中隔前动脉形成网络和吻合。后降支的终点可以在后纵沟的上或中段,也可以在其下段。甚至有的达心尖并绕过心尖终止于前纵沟的下1/3处。后降支也可能是旋支的终支;偶尔后降支出现两条,称为双后降支,它们或是平行地向下走行,或一支较短,只分布到后纵沟的上段,而下段由另一支(多是右室支)支配。极个别后降支缺如,则会有右室前支绕过心右缘,或深或浅地走向纵沟的中段,而后纵沟的下段则由前降支绕过心尖来支配。

对于小型猪冠脉模型的初次手术,也就是模型建立时,大多选择在6月龄时进行。通过北京大学第一医院的定量冠脉狭窄分析(quantitative coronary analysis, QCA),大部分小型猪右冠脉近中段血管直径较为一致,直径2.7~3.3mm。其中部分近段较为迂曲,而中段相对平直,因此右冠脉中段为置入支架的首选血管段。但如果有由于支架的直径相对较小,亦可选择远段血管,但可能对复查尤其是IVUS检查造成一定的影响。

如前所述,前降支开口通常相对扩张,成“喇叭”样,开口直径通常可达3.0~3.5mm,而近中段则呈逐渐缩小的趋势,故相对于右冠脉,前降支置入支架的选择相对困难,通常选择中段血管直径2.6~2.8mm的血管段,避免远段血管过细造成损伤。距开口过近亦应注意支架贴壁不良而致脱出。

回旋支在小型猪冠脉中往往较为细小,在部分动物中无法置入支架。通常血管直径在2.2~2.7mm,尽量选择近段作为置入血管段,避免远段损伤和血管痉挛。

对于介入操作的反应,小型猪相对于家猪更容易发生血管痉挛。因此在过度扩张模型中,经常可以发现在置入支架后支架两端尤其是远端出现血管痉挛,当然这种痉挛往往可以自行恢复。但有时需要硝酸甘油或者轻度球囊扩张来缓解。而对于支架段血管的反应,通过观察发现,小型猪对于支架置入的反应更为敏感,尤其是其对于聚合物的反应。部分出现明显的正性重塑,甚至血管瘤等。而家猪由于血管增长的因素,在3个月后血管的直径大于支架的直径,可能出现贴壁不良导致血栓形成,部分可能引起血管闭塞。

猪冠脉再狭窄模型已被公认为冠脉内支架临床前研究的最重要的实验模型。诸多的优势使其在冠脉介入治疗的临床前研究中发挥更加明显的作用。但是由于其冠脉和生理的特点,不仅在动物的选择上需要注意,同样的模型建立的操作、术前准备和术后观察同样需要仔细研究。下面就小型猪动物模型的建立向大家做详细的介绍。

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