动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是一种严重危害人类健康的疾病，大量基础和临床研究表明，动脉粥样硬化是一种慢性炎症性疾病，是血管壁对各种损伤的一种异常反应，具有经典炎症变性、渗出及增生的特点，动脉粥样硬化可以诱发冠心病、脑血管病和血栓栓塞性疾病等多种致死性缺血性心脑-血管病。伴随社会经济的发展，人们的生活水平不断提高，心脑血管疾病对人类健康的危害越来越需要重视。利用动物模型研究疾病的发生发展过程是一种简单有效、方便可靠的技术手段。研究者通过改变喂养动物的种类、调整动物饮食、控制喂养时间等手段获得所需要的理想试验研究对象，进而通过必要的实验方法达到预期目的。动物模型方便了临床实验研究与假设验证，但也存在发病机制不同、病理进程难以操控、模型大小导致操作受限等缺点，随着对动脉粥样硬化的发病机制及预防、治疗方面研究的不断深入，迫切需要建立各种各样的动脉粥样硬化模型，本文旨在介绍目前常用的临床实验动物种类以及阐述各类动物在应用方面的优缺点及不同。
1鼠类动物模型
鼠类由于其体型小、繁殖快、个体差异小等优势一直以来都是临床试验中应用数量最多、范围最广的动物。对于动脉粥样硬化的建模，目前鼠类动物较为常用的几种：小鼠、大鼠、豚鼠。
1.1小鼠
小鼠的生理与解剖结构与人类差异较大，动脉非常细小，内膜相对较薄，弹性蛋白比例少，而且自然条件下，小鼠的营养代谢种类与方式也和人类很不一样，研究发现其对动脉粥样硬化也具有极大的抗性，目前认为主要是因为小鼠的血脂谱同人类有很大的差别所致。小鼠血浆中主要以高密度脂蛋白（highdensitylipoprotein，HDL）为主，而人类血浆则以低密度脂蛋白（lowdensitylipoprotein，LDL）为主。BarterPJ等认为这可能与小鼠缺乏胆固醇酯转运蛋白（cholesterolestertransferprotein，CETP）有关。所以，仅仅通过饮食诱导和损伤难以建立起小鼠的动脉粥样硬化模型。转基因技术的发展及应用有效的解决了这方面的困难。
现在主要应用于临床试验的小鼠有ApoE-/-、ApoB、ApoA-1、ApoA-Ⅱ、ApoA-Ⅳ、磷脂转运蛋白（PLTP）、卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）、低密度脂蛋白受体(LDL-R)基因敲除等转基因小鼠。已有国内外实验研究报道，ApoE-/-敲除小鼠、ApoB-转基因小鼠和LDL-R基因敲除小鼠通过特定的处理及喂养之后，处理节段动脉可发生比较明显的动脉粥样硬化病变，且与人类AS的典型特征基本相似。ApoE-/-小鼠可以通过高脂饮食和损伤诱导产生全身性血管动脉粥样硬化病变，是目前实验研究动脉粥样硬化应用最为广泛的转基因小鼠。但由于小鼠自身的脂质代谢特点，即使通过基因敲除、人为损伤、高脂饮食诱导也很难建立非常明显或较重的动脉粥样硬化模型。因此，转基因小鼠模型目前主要应用于临床动脉粥样硬化发病机制、病程演变和药物疗效等方面的研究。梁璐等给予ApoE-/-基因敲除雄鼠高脂饲料（脂肪15%、胆固醇1.25%、0.5%胆酸盐），饮水不限，喂养8周后，血脂明显异常，形成了明显的AS斑块，成功构建AS模型。PolyzosKA等通过抑制ApoE-/-敲除小鼠体内吲哚胺2，3-二氧化酶活性，促进了小鼠动脉损伤后炎症进程，明显缩短了动脉粥样硬化的形成时间。LiuJ等利用高脂饲料喂养ApoE-/-基因敲除雄鼠，监测到小鼠体内ApoB含量明显升高，通过对照试验证实血液高ApoB浓度对小鼠动脉瘤和动脉粥样硬化有明显促进作用。LDL-R敲除小鼠是应用较为广泛的另一种动脉粥样硬化模型小鼠，早在年，SakaguchiH等发现，LDL-R（lowdensitylipoproteinreceptor）以及MSR-A（macrophagescavengerreceptors）双敲除小鼠通过损伤后高脂饮食喂养依旧能在血浆中观察到泡沫细胞，并且血浆中VLDL（verylowdensitylipoprotein）浓度明显升高，表明LDL-R/MSR-A敲除小鼠出现AS病变原因，除了LDL蓄积作用外，还可能与血浆中VLDL浓度升高和其他脂质代谢途径异常有关。AkitaK等通过诱导LDL-R敲除小鼠血液中IL-6升高，证实了IL-6对动脉血管损伤后的粥样硬化进程有明显的促进作用，并成功建立了动脉粥样硬化的小鼠模型。由于小鼠体型小、实验操作简便易行、实验周期较短、繁殖速度快、成本低廉等优点使其成为AS实验研究中最重要的转基因动物模型。但是，小鼠体型小同时也限制了小鼠模型可进行的实验类型，无法进行类似介入支架等大的实验操作，而且小鼠体质弱，易死亡，创伤处理后的饲养条件也比较苛刻。小鼠的体型限制了它的试验应用范围，但利用转基因技术却可以改变小鼠的生理代谢途径和方式，通过不断探究脂质代谢相关靶点并改进方法，必将得到与人类脂质代谢方式更加相近的转基因小鼠，无论是建模还是临床药物试验，所得到的实验数据就能更加准确。
1.2大鼠
大鼠在临床研究中的应用也较为广泛。目前常用的大鼠有：Wistar大鼠、SD大鼠。大鼠繁殖速度快，饲养条件要求低，相对小鼠成本低、体型略大，使得实验操作更加简单。但大鼠主动脉细小，缺乏滋养血管、动脉内膜下层较薄、中膜弹性蛋白较少。大鼠和人类在生理及解剖结构上存在的差异，使很多药物和技术方法在大鼠再狭窄模型实验中有效，但在人类再狭窄却无效。临床试验建模过程中，小鼠胚胎干细胞（embryonicstemcell，ESC）技术已相当成熟，但大鼠与小鼠在生理结构存在诸多差异，利用相同的技术培养大鼠ESC时发现，大鼠ESC在体外培养条件下极其容易发生分化，这就使得构建获得生殖遗传能力的大鼠ESC十分困难。种种差异和困难使大鼠在临床动物实验中的应用也颇为受限，目前应用大鼠主要进行动脉粥样硬化建模、动脉粥样硬化发病机制及病理进展过程、小型介入性手术等动物实验。对于转基因大鼠的建模，TongC等利用同源重组修改基因技术对大鼠胚胎干细胞进行干预，从而创造出特异性靶向基因敲除的大鼠，并说明了部分基因在动脉粥样硬化形成过程中的具体功能。ZhouBR等利用高脂饮食和定期维生素D2注射成功建立了SD（spraguedawley）大鼠动脉粥样硬化模型，并通过后续试验证明了纤维蛋白原与血小板P-选择素(P-selectin)对创伤后动脉粥样硬化形成具有明显的促进作用。YangX等对实验组大鼠注射4次维生素D3（IU/kg），并喂以含1%胆固醇高脂饲料，于6周后成功建立稳定、可重复的动脉粥样硬化模型。目前大鼠模型的建模技术已越来越成熟，相对小鼠具有体型大、易操作、可进行手术介入等独特优势，可以开展的实验操作类型也更多，解决大鼠如何获得生殖遗传能力的困难必然会使大鼠在临床动物实验中的应用将更加广泛，从而得到更加稳定以及连续的实验数据。
1.3豚鼠
众所周知，大鼠、小鼠对高脂饮食诱导的高脂血症具有天然的抗性，而且血浆脂蛋白分布与人类存在很大差异，自然条件下，单纯依靠高脂饲料喂养难以建立动脉粥样硬化模型，虽然现在利用基因敲除技术和高脂饲料喂养可以建立大鼠和小鼠的动脉粥样硬化模型，但其发生机制与人类也大不相同。
豚鼠在解剖结构上虽然动脉依然比较细小，但中膜较厚且富有弹性，内膜比例也比小鼠、大鼠更高。其次，生理代谢方面，豚鼠血浆也是以LDL为主，相对于小鼠、大鼠，其动脉粥样硬化的发生机制和过程则与人类更相近，临床试验利用高脂饮食诱导建立豚鼠动脉粥样硬化模型的饲养成本较低且简单，操作容易，指标稳定，存活率高。已有实验证明豚鼠是一种模拟早期动脉粥样硬化的合适动物模型。目前实验研究主要应用于动脉粥样硬化建模、动脉粥样硬化发病机制及进展观察、临床药物实验等，由于造模条件相对简单，豚鼠也特别适用于由动脉粥样硬化所导致的继发性疾病的观察与研究。早在年，陈慧敏等采用0.5％胆固醇和10％猪油的高脂膳食诱导豚鼠10周可建立典型的动脉粥样硬化模型，观察发现模型组豚鼠动脉壁出现了明显的脂纹和斑块，动脉内膜和中膜胶原纤维增生明显，病变严重者出现细胞外脂质融合和纤维帽，形成纤维斑块。豚鼠动脉粥样硬化模型有诸多优点的同时也有一些不足，人类动脉粥样硬化斑块有一个明显的脂核，但在豚鼠模型的动脉粥样硬化斑块中却没有，而且由于高脂饮食造成的肝毒性导致豚鼠免疫及代谢能力降低，炎症反应造成的早期损害并不能观察到，同时由于豚鼠的繁殖能力比大鼠和小鼠要差，所以成本相对大、小鼠较高，目前转基因技术在小鼠方面的研究进展明显领先于其他动物，这也制约了豚鼠作为首选实验动物的可能。研究者们对脂核的发生发展机制虽然持有比较一致的观点，但尚未证实，研究动脉粥样硬化在豚鼠与人类之间发病机制的不同将解释很多困扰我们的疑点。
2鸟类动物模型
鸟类也是临床动物实验中的一个重要成员，部分鸟类在自然条件下即可出现动脉粥样硬化的早期病变，成为早期动脉粥样硬化研究的主要实验动物之一。鸟类虽然种类繁多，但考虑其繁殖能力、成本及稳定性，目前常见的主要是鸽、鹌鹑等。由于鸟类在物质代谢方面和人类相差太大，药物试验意义不大。而且由于大部分实验鸟类体型较小，动脉较细难以进行损伤诱导和其他手术操作，动脉粥样硬化发病及形成机制的差异使应用也颇为受限。现阶段，鸟类在动脉粥样硬化动物实验方面应用较少，主要是进行动脉粥样硬化建模，AS发病机制和病程演变研究、标本制备、验证临床假设等。
白色卡奴鸽（WhiteCarneau，WC-As）是早期发现不需要外加任何条件干预即可出现动脉粥样硬化的鸟类，研究者可以仅仅通过饮食诱导就可以在短时间内建立动脉粥样硬化的模型，大大缩短了建模时间，减少了喂养费用，并能够快速地应用于临床研究。AndersonJL等发现SR鸽（ShowRacer，SR-Ar）对于动脉粥样硬化却有天然的抗性，与白色卡奴鸽大不相同，经过研究发现WC-As鸽某特殊基因表达缺失导致的脂肪酸代谢缺陷从而出现动脉粥样硬化病变。AndersonJL等也证实了容易致动脉粥样硬化和抵抗动脉硬化的鸽子之间确实存在着基因表达方面的差异。相对于鸽类，日本鹌鹑也是应用于临床动脉粥样硬化建模的又一常用鸟类模型。MurakamiS等给予日本鹌鹑高脂饮食（1%胆固醇）喂养60d之后成功建立鹌鹑的动脉粥样硬化模型，并与对照组相比较证实了牛磺酸对于动脉粥样硬化的改善主要源于促进了肝脏对于胆固醇和甘油三酯的代谢。研究发现大部分实验用鸟类都是因为基因表达不同而引起的脂肪酸代谢缺陷所致，并不像人类牵涉更加复杂的病理机制，因此鸟类动脉粥样硬化模型的研究相对局限，目前临床研究已很少用鸟类进行建模，但通过技术手段来验证不同基因靶点的作用，鸟类仍然是不错的选择。
3兔类动物模型
兔类对外源性胆固醇具有天然的高吸收率，是最早用于制作动脉粥样硬化模型的动物，也是目前建立高脂血症和动脉粥样硬化模型最常见的动物之一。兔类较之之前的几种动物，体型相对大得多，而且动脉解剖结构上与人类相近，在脂蛋白代谢方面也与人有相似之处，比如血浆均有CETP活性，ApoB都只存在于乳糜微粒中，ApoB编码部位都在肝脏；脂蛋白成分均以LDL为主。需要注意的是兔类肝细胞LDL受体表达较低导致其对血脂的清除能力较差，从静脉注入胆固醇浮剂，高脂血症可持续3～4d。另外，由于兔子对外源性胆固醇的高吸收率，使得兔子对于高脂饲料非常敏感，高脂血症引发的AS病变发生极快而且范围很广。
俄国病理学家IgnatowskiA在年首次报道用蛋和奶饲喂家兔，诱发动脉发生动脉粥样硬化病变。年AnitschkowN使用胆固醇建立第一个兔动脉粥样硬化模型。此后，众多研究者用高脂饲料饲喂兔复制动脉粥样硬化模型。目前，研究者多采用高脂饲料复合空气干燥法、球囊损伤、免疫刺激等方法复制动脉粥样硬化模型。WangZ等给予实验组兔子3周高胆固醇饮食（0.5%胆固醇）之后，利用导管介入技术对实验组兔子的左颈动脉造成气球样损伤，并静脉注射40mg/kg戊巴比妥，之后继续维持高脂饮食至12周，通过实时弹力成像技术可以清晰地看到实验组模型出现了动脉粥样硬化斑块。KruzliakP等通过喂食实验组兔子高脂饲料（1%蛋氨酸＋0.5%胆固醇），四周之后同对照组（正常饮食）进行比较，发现实验组兔子含GRP和CHOP的内膜面积、血清硝化酪氨酸浓度都较对照组明显增加，动脉内膜的代谢和应激系统也明显紊乱。SmithRM等也是通过饮食诱导，喂养新西兰白兔高脂饲料（1%蛋氨酸＋0.5%胆固醇＋5%花生油）四周之后便成功建立兔的动脉硬化模型。当然，也有研究人员将转基因技术应用到兔子身上，比如JiD利用基因敲除技术成功培育出了ApoE-/-基因敲除兔子，并检测到实验兔子血清中胆固醇浓度远远高于正常兔，甘油三酯的浓度也高于正常值。与此同时由于兔子没有肝酯酶，所以必须使兔子血清胆固醇达到很高水平才能形成斑块，这也是本模型最大的缺点。这种做法会导致兔子内脏器官产生脂质沉着，大大缩短了动物寿命，同时还造成了实验动物的免疫力下降，在试验中很容易因为感染导致死亡。兔子作为植食性动物，其脂质代谢方式和人类也存在差异，而且兔子冠状动脉粥样硬化的病变较多出现在心脏的小动脉内，而人类动脉粥样硬化病变则主要出现在冠状动脉的大分支。病变部位和程度上的差异可以通过损伤诱导进行调控，但脂质代谢方面的差异则必须依靠转基因技术解决，如何在建立兔动脉粥样硬化模型的同时延长试验动物寿命，防止感染是目前亟待解决的最大困难。
4犬类动物模型
犬类动脉粥样硬化病变在解剖、血液理化性质以及病理等方面与人类也颇为相似。由于其动脉解剖结构与人类动脉相似，临床上犬类也常用来作为心脑血管疾病、消化系统疾病、外科手术、器官移植等方面的动物模型。比格犬（Beagles）生物学特性可靠，遗传稳定，个体差异小，性情温顺，易饲养，抗病能力强，是目前临床动物实验犬类中使用最多的一种。已有研究表明利用比格犬做动物实验得到的实验数据相对于其他犬类更加稳定和准确。黄惠英等通过氮气干燥及球囊损伤比格犬颈总动脉的内皮细胞，再辅以喂养高脂饮食（基础饲料84.0%，牛油6.0%，花生油6.0%，牛胆盐1.0%，胆固醇3%），建立了比格犬颈动脉粥样硬化狭窄模型并于2个月之后利用彩超观察到了颈动脉狭窄及粥样斑块形成。但自然条件下犬类对于高脂血症及动脉粥样硬化都具有更大的抵抗力，犬类高脂血症引起的动脉粥样硬化非常罕见。VerkestKR等也通过研究发现即使将致人肥胖的各类饮食喂以犬类，也几乎没有在犬类发现糖代谢紊乱、脂类代谢紊乱或者任何其他心血管疾病和损伤。故利用饮食诱导高脂血症建立动脉粥样硬化模型方面比鼠、猪和兔都困难的多。犬类对于动脉粥样硬化的天然高抵抗性限制了它在AS建模方面的临床试验应用，目前并没有很好的解决方法，但犬类遗传稳定、个体差异小等优点让它在创伤性建模、介入手术实验等方面有很大的发展空间。
5猪类动物模型
猪与人类是目前AS建模中与人类相似程度非常高，仅次于灵长类的常用动物。很多研究数据表明，小型猪的各脏器结构特征与代谢特点与人体大致相近。猪血浆中脂蛋白的生化特性、LDL结构以及载脂蛋白等也和人类类似，在动脉粥样硬化易感性方面和人类最为接近。猪的凝血系统以及纤溶系统与人的相似程度远远优于其他动物，而且模型操作性良好，还可进行下一步介入治疗，在各类实验建模、介入手术操作、药物试验、标本制备等多种研究中广泛使用。另一方面，小型猪AS病变部位也与人类相似，在各类复制AS模型试验中应用较多。目前国外常用的小型猪有Landrace、Yuctan、Hanfold、Nebraska、Yorkshire等种系。国内也已开发一些品种的小型猪，但尚不成熟。较常用的小型猪是贵州香猪、五指山小型猪、巴马小型猪、藏猪等。OzawaM等利用体细胞核转移技术，使只能在灵长类和人类表达的Apoa在模型猪身上成功表达，创造了具有ApoA表达功能的实验猪，通过饮食调控比正常猪更容易出现动脉粥样硬化病变，成为观察早期动脉粥样硬化病变过程的理想模型。KawaguchiH等通过高脂饲料（至少0.2%胆固醇，不含胆酸）喂养小型猪8个月以后，成功诱导其出现高脂血症并建立动脉粥样硬化的动物模型，并观察到小型猪的动脉粥样硬化的形成过程与形成部位与人类大致相同，小型猪可以作为研究人类动脉粥样硬化的合适模型。也有国内实验利用高脂高胆固醇饲料（基础料＋2％胆固醇＋10％猪油）喂养广西巴马小型猪，通过控制对照组高脂高胆固醇饲料的喂养天数获得了广西巴马小型猪AS模型，并计算得出了动脉硬化指数（AI）。与此同时，猪这一类动物必然有其不可避免的劣势，猪的生长周期较长，饲养及建模花费精力太多，占用资源及空间较大，各类实验操作所需人员多，样本量相对较少，很容易出现个体之间的偏差，所以猪类模型的应用难免受到影响。现在猪类在AS模型各方面的操作与应用都很成熟，解决周期长、模型大所致样本量少的困难能够更好地发挥它在动物实验上的优势。
6灵长类动物模型
灵长类动物是与人类各器官结构及发病形式特点最接近的动物，所得试验数据更加准确，而且在模型对象身上进行的临床药物试验结果对临床更有指导性意义，为临床药物疗效和用药指导都提供了良好有效的依据。目前它们常用于AS建模、药物试验等方面研究。常用灵长类动物为猕猴、食蟹猴、短尾猴等。早在年，就有外国学者喂以卵巢切除（即手术绝经）的短尾猴高脂高胆固醇食物，从而建立了动脉粥样硬化的短尾猴模型，并在这些短尾猴身上进行了药物雷洛昔芬的治疗作用实验，结果表明，雷洛昔芬对血脂的作用与已报道的绝经后接受雷洛昔芬治疗的妇女的效果类似，即降低LDL，而对HDL没有明显影响。ShivelyCA等选取平均年龄15.7岁的母猕猴，给予实验组相同于人类可致肥胖的高热量饮食（0.29mg/Cal胆固醇，44%的热卡来自脂肪，相当于人类0.25mg/Cal胆固醇摄入mg或者一天两个鸡蛋），经过3.5年的喂养之后成功观察到实验组猕猴出现了动脉粥样硬化斑块。夏机良等采用致动脉粥样硬化膳食（0.22mg/Cal胆固醇，40%的热卡来源于脂肪）单笼喂养中老年雄性食蟹猴，经过12个月的饮食诱导，从膳食诱导实验猴中筛选出10只高血脂猴，然后采用荧光定量PCR方法检测对照组和高血脂组食蟹猴外周血白细胞内个动脉粥样硬化相关基因的表达差异。结果在食蟹猴外周血白细胞内共检测到66个动脉粥样硬化相关基因，其中18个基因随血脂升高表达显著上调（P＜0.05），21个基因表达显著下调（P＜0.05），另外还有27个基因无表达差异（P＞0.05），从而筛选出具有研究意义的基因。但值得考虑的是，灵长类动物数量稀少，价格相当昂贵，不能大量建模，这就导致数据的可靠性出现偏颇，而且总结上述报告中也可以发现灵长类动物造模周期非常长，喂养也比较困难，操作繁琐，死亡率高，这些突出问题都限制了灵长类动物在临床实验中的使用，如何能大量建模并缩短周期是现在最需要解决的问题。
7总结与展望
应用于动脉粥样硬化临床试验研究的动物多种多样，研究者可以根据自己的研究目的来选择不同的实验动物，获得自己理想的实验结果。目前临床应用最多的动脉粥样硬化模型依然是鼠类动物，但即使是应用较多的小鼠也和人体的血管结构与发病机制存在较大差异，其他几种动物都因为自身的各种原因导致其应用受到限制。寻求一种可遗传、个体差异小、体型适中、与人类生理及解剖结构相近、繁殖能力良好的实验动物是开展研究、确保数据准确的重点，动物实验目的是为了指导临床实践，在与人类差异较大的情况下进行针对性的局部或靶点研究颇为重要。虽然动物模型临床试验研究存在很多缺点和不足，但是通过这些临床动物试验对发病机理、药物疗效以及病理机制的研究，解决了很多临床上无法解释与解决的困难，也证实了很多推测和猜想，明确了很多药物的治疗效果，对于下一步深入研究疾病的发生、发展以及临床转归提供了大量的数据支撑。现今动脉粥样硬化的发病机理与治疗研究依然迫切需要合适的动物模型，进一步解决一直以来困扰人类的疑点和困难。
来源：韩同磊，孙羽东，秦锋，赵志青，景在平.动脉粥样硬化动物模型的研究进展[J].血管与腔内血管外科杂志，，3（5）：-.
《血管与腔内血管外科杂志》
.10.25
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