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玉研仪器成立于2010年,15年坚持自主研发,致力于为客户提供生命科学研究和实验室建设有效、合理的系统解决方案

探索心脑血管疾病研究:动物模型构建与精准监测技术全览

日期:2025-01-14 作者:
心脑血管疾病是心脏血管和脑血管病的统称,具有高患病率、高致残率和高死亡率的特点,主要影响心脏和血管的正常功能,导致血液流动受阻或器官供血不足。实验性大小鼠动物模型能有效地模拟人类心血管病,同时还拥有繁殖能力强,易于检测等优点,是目前心血管病研究的主要动物模型之一。
       

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中脑动脉是心脑血管疾病中缺血性中风最常受到影响的大脑血管,中脑动脉阻断(Middle Cerebral Artery Occlusion,MCAO)模型也是最常用的心脑血管疾病模型之一。


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美国化学协会出版的知名学术期刊系列ACS Chemical旗下子刊ACS Chemical Neuroscience近期发表的名为“Ion Dyshomeostasis in the Early Hyperacute Phase after a Temporary Large-Vessel Occlusion Stroke”的研究论文中,便利用了小鼠制造MCAO模型。



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实验动物:

11周龄C57BL/6雄性小鼠。



造模方法:
使用异氟烷对小鼠进行气体麻醉(诱导浓度为3%,维持浓度为2%);
小鼠进入麻醉状态后,在颈部做一个中线切口,暴露颈总动脉(CCA);
分离颈外动脉(ECA)和颈内动脉(ICA),在远侧段结扎ECA;
随后在CCA和ICA的分叉处剪开一个小切口,通过切口将一根尼龙线(线栓)插入ICA,推进至大脑中动脉(MCA)起始部;
使用缝合线固定线栓30分钟后,取出线栓,使得血液进行再灌注,同时在切口处滴入布比卡因(1mg/kg/小时手术时间)后缝合血管、肌层与皮肤。

监测方法

使用美国Starr公司的MouseOx Plus脉搏血氧仪监测实验小鼠呼吸频率、脉搏和氧饱和度,对小鼠生命体征进行监护。

模型验证方法

使用传统的HE染色法。4%多聚甲醛固定组织,0.1M磷酸盐缓冲盐水(PBS)洗涤后使用苏木精和伊红(H&E)染色。


常用心血管疾病动物模型

除了MCAO模型这一典型的脑缺血模型外,目前心血管疾病研究领域还广泛使用了多种其他模型,这些模型涵盖了从高血压、动脉粥样硬化到心肌病等多种疾病类型。
       

01高血压模型


常见的高血压模型分为两类:遗传型高血压模型与诱导型高血压模型;

遗传型高血压模型包含:
1.利用高血压表型筛选出稳定的近亲繁殖模型(易卒中性SIIR高血压大鼠、Dahl/SS盐敏感大鼠、其他选择性近亲繁殖模型)
2.基因工程模型(全基因敲除构建高血压孟德尔模型、靶向基因敲除构建人PDE3A基因突变大鼠及携带人CACNA1D外显子突变大鼠等人源化模型)。

诱导型高血压模型往往通过外科手术或药物诱导构建。如:
1.通过减少肾动脉血流、诱导肾实质压迫、肾大部切除等手术方式诱导肾血管性高血压;
2.通过长期皮下注射Ang II ≥500 ng/(kg·min),24h后实验动物血压开始升高,2周后血管进行重构,2~4周后产生心肌肥厚,第4周可出现肾损伤;
3.使用盐皮质激素-高盐、一氧化氮合成酶抑制剂处理的诱导型模型。


模型验证:可以通过无创血压计或颈动脉插管法进行血压检测,定期监测大鼠的血压变化进行模型验证。    



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02动脉粥样硬化鼠模型

动脉粥样硬化是大多数心血管病的主要病理过程,晚期时形成的动脉斑块、动脉狭窄和动脉闭塞是心血管病风险的重要指标。深入研究人体动脉粥样硬化进程存在很大的局限性,所以动脉粥样硬化疾病动物模型可用于研究发病机制和药物预防病变发展或逆转疾病的潜在靶点。



动脉粥样硬化的模型鼠通常为基因敲除鼠。常见的包括:


1.ApoE敲除小鼠给予长期高脂饲料诱导高胆固醇血症,血浆胆固醇水平提高;
2.LDLr敲除小鼠,保留ApoE功能,不会产生额外炎症;
3.ApoE/LDLr双基因敲除小鼠,双敲后即可诱导在正常饲料饲养下即可产生斑块的高胆固醇血症模型鼠。

模型验证:可利用超声影像学技术,如高频超声,对动物主动脉等血管进行成像检查,观察血管壁的厚度、斑块的形成和血流动力学的变化。


    

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03心肌病大、小鼠模型


由于心肌病的发生机制尚未明确,动物模型提供了研究其生物学机制的理想平台,是用于模拟和研究心肌病病理机制、评估新疗法、药物效果以及探索心肌病早期诊断和治疗策略的重要工具。




扩张性心肌病模型可通过:


1.应用腺相关病毒RNA降低小鼠心脏肌连蛋白基因表达,使调节肌肉收缩并传递信号的能力明显下降,引起左心室增大,左心室壁厚度减小及扩张性心肌病;
2.也可通过生物学技术构建心肌肌钙蛋白TAK210突变干预心肌肌钙蛋白T基因改变心肌功能;部分病毒与药物(B3型柯萨奇病毒或蒽环类药物如阿奇霉素)也可诱导动物发生扩张性心肌病病变。

肥厚型心肌病可通过编码α-MyHC基因、TnT基因、MyBP-C基因、RLC基因、a-tropomyosin等不同基因与位点来构造疾病模型;也可通过结扎主动脉弓、夹闭左肾动脉来获得疾病模型。

模型验证:可通过小动物超声心动图仪监测小鼠的心功能指标,如左室射血分数(LVEF)、左室短轴缩短率(LVFS)等。同时,也可通过多导生理记录仪记录小鼠的心电图,观察其心律失常等心电活动异常。



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玉研仪器——为您构建心血管疾病动物模型提供全面支持

无论构建何种类型的心脑血管疾病模型,从高血压、动脉粥样硬化到心肌病,乃至脑缺血等各类复杂模型,其过程都极为精细且要求严格。在这一系列科研探索中,耐用稳定的手术器械和精确可靠的维持与检测设备是不可或缺的基石。上海玉研仪器自主研发了一系列高品质的产品,旨在满足心脑血管疾病模型构建过程中的全方位需求。


01手术器械

1.手术器械包

玉研仪器为科研人员开发了多种不同手术器械包,针对不同应用场景,内含多种手术器械,无需使用者单独挑选,为动物外科手术保驾护航。包括基础器械包A4、解剖分离手术套装D2、显微外科手术器械包F、缝合器械包L等。

其中显微外科手术器械包F适用于心肌梗死造模术、血管分离等手术操作。同时也可选择其他手术器械包可为手术中的其他操作提供有力支持。



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2.小动物缝合针线

       
玉研仪器推出的实验动物手术缝合线主要包括两大类,可吸收和不可吸收。可吸收缝合线使用的是PGA及其改性共聚物材料,强度高、柔韧性强、水解周期适宜、生物相容性高。不可吸收缝合线使用编织丝线,柔韧性好,强度高,性质稳定,安全性高。支持应用于大小鼠、豚鼠、兔子以及更大动物的手术缝合。
       
小动物缝合线不仅可用于手术常规缝合,在心血管造模手术中,血管结扎和组织固定操作也离不开缝合线。


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*缝合针采用高纯度302不锈钢材质制成,具有卓越的抗腐蚀性和生物相容性;

*高强度、低摩擦缝合线,经过特殊处理,具有优异柔韧性,线体光滑,缝合过程顺滑;

*可吸收PGA材质缝线不需要手术后再次取出,不可吸收缝线由蚕茧的连续性蛋白质纤维制成,生物相容性好,同时提供多种针型、曲度、尺寸选择


02.维持设备


1.小动物麻醉机
       

外科手术往往需要动物处于麻醉状态,吸入式麻醉因其苏醒迅速、容易控制、手术成功率高等特点成为目前主流的动物麻醉方式。上海玉研的吸入式麻醉系统核心部件采用符合ISO9001和欧洲CE质量认证的经典原装进口MSS挥发罐,出厂单独校准,浓度均一稳定。     

   

在心脑血管手术中,麻醉机在手术操作中为动物提供稳定的麻醉气体,使动物保持稳定的状态,助力手术成功。



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*进口罐体,稳定输出,具有温度补偿功能


*紧凑式设计,提高空间利用率


*精确控制,动物生理状态平稳



2.体温维持仪

上海玉研自主研发生产的S-100体温维持仪内置双通道加热模块,可同时加热两个加热垫,满足两个实验同时进行的需要。具有精密的铂电阻温度传感器来进行直肠温度测量,测量精度高,稳定性好。

麻醉状态下动物下丘脑的体温调节活动被抑制,无法如正常生理状态般维持体温稳定。为了避免动物由于失温导致意外死亡,推荐在麻醉状态下配套体温维持仪共同使用。



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03生理数据监测设备


1.小动物无创血压计

NIBP型小动物无创血压测量系统为玉研仪器自主研发的自动化非侵入性小动物血压测量系统。使用内置生理信号采 集处理器进行血压信号采集并由软件进行分析,可实现单通道或多通道鼠尾血压波形的同步记录和结果显示,所有测试数据可以保存为原始文件进行在线或离线分析。
设备主要用于大、小鼠收缩压、舒张压、平均压、心率参数的测量,可用于高血压等模型的造模效果评估。



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2.iWorx多导生理记录仪


iWorx生物信号采集分析系统由数据采集器、分析软件(LabScribe)以及各种放大器、传感器、导联线及电极组成。

通过各种硬件之间的不同组合,可以对心电、脑电、肌电、眼电、有创血压、无创血压、dP/dt、体温、肌张力、呼吸波、呼吸流速、肺功能、组织血流、血管血流、神经电位、氧气含量、二氧化碳含量、血氧饱和度、心输出量、 脉搏容积、电刺激、诱发电位等参数进行观测和分析。

iWorx强大的生理信号采集功能使其可以对各种模型的造模效果进行验证,例如通过采集血压信号验证高血压模型,通过采集心电信号验证各种心脏疾病模型等。



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3.MouseOx Plus脉搏血氧仪

Starr Life Sciences公司的MouseOx Plus脉搏血氧仪通过20年的产品研发以及技术优化,针对大小鼠高心率、高呼吸频率的特点,单独优化产品,仅使用单个探头,通过光信号分析,即可得到准确的脉搏血氧饱和度、脉搏频率、呼吸频率、脉搏幅度、呼吸幅度等参数;通过额外增加一个温度探头,还可以实时监测麻醉状态下动物的体温。

在手术过程中,脉搏血氧仪可对动物重要生理信号进行采集,帮助实验人员掌握当前动物生理状态,同时也可对部分模型进行验证,例如缺血缺氧模型。



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*准确性媲美血气分析仪;

*支持麻醉测量和清醒测量;

*无创测量最多7个参数;

*传感器规格丰富,满足不同实验需求


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自研核心,铸就非凡实力


上海玉研科学仪器有限公司,作为业内领先的科研设备制造商,自2010年成立以来14年始终秉承创新驱动发展,自研铸就精品”的核心理念,致力于科学仪器的自主研发与生产,目前产品线覆盖实验动物饲养、生理信号采集、神经科学研究等多个科研及应用领域,不仅在常规仪器上不断优化升级,更勇于探索前沿技术,推出了一系列具有自主知识产权的高端科学仪器。

公司研发人员占比40%,拥有传感器、芯片设计、核心算法等科学家团队,在产品落地与运营,市场与学术推广,综合产品方案设计与应用等方面均有专业的团队提供支持,公司拥有可覆盖全国的服务点,技术服务能力强大,客户涵盖清华大学、北京大学、浙江大学、上海交通大学、中国科学院大学、四川大学华西医院、北部战区总医院等国内外一流研究机构、医院。


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