Angll诱导的高血压小鼠模型

发布时间：2025-07-01 08:01:52 阅读量：1 作者：生物检测中心

Angll诱导的高血压小鼠模型：机制、方法与科研应用

一、 引言

高血压是心血管疾病的主要风险因素，深入研究其病理机制和治疗方法至关重要。血管紧张素 II（Angiotensin II, AngII）是肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）的核心效应肽，在高血压的发生发展中扮演关键角色。AngII高血压小鼠模型因其病理机制明确、成模速度快、表型显著且稳定，成为研究高血压及相关靶器官损伤不可或缺的工具。

二、 模型机制

AngII主要通过与其特异性受体AT1R结合发挥强效升压作用：

  1. 血管收缩： 直接作用于血管平滑肌细胞，通过激活磷脂酶C（PLC）-蛋白激酶C（PKC）通路和钙离子内流，导致血管强烈收缩。
  2. 肾脏效应：
    • 钠水潴留： 促进肾小管（尤其是近端小管）对钠离子的重吸收，增加血容量。
    • 肾血管收缩： 收缩入球小动脉和出球小动脉，降低肾血流量和肾小球滤过率（GFR）。
    • 激活醛固酮释放： 作用于肾上腺皮质球状带，刺激醛固酮分泌，进一步促进钠水重吸收和钾排泄。
  3. 交感神经系统激活： 作用于中枢神经系统（如室旁核、孤束核）和外周交感神经末梢，增强交感神经活性，升高心率和心输出量。
  4. 氧化应激与炎症： 激活NAD(P)H氧化酶，产生过量活性氧（ROS），诱发血管内皮功能障碍、炎症反应和血管重塑（如平滑肌细胞增殖、迁移）。
  5. 心血管重塑： 长期刺激促进心肌细胞肥大、间质纤维化和血管壁增生、肥厚。
 

因此，外源性持续给予AngII可准确模拟RAAS过度激活这一高血压核心病理环节。

三、 模型构建方法

  1. 实验动物：

    • 常用品系： C57BL/6J小鼠是最常用的遗传背景一致的小鼠品系。特定研究也可选用基因修饰小鼠（如敲除或过表达特定基因）。
    • 年龄与性别： 通常使用8-14周龄雄性小鼠（雌性小鼠对AngII诱导的血压升高敏感性通常低于雄性，且受动情周期影响）。研究性别差异需同时使用雌雄鼠并控制雌鼠周期。
    • 饲养环境： 标准SPF级动物房，常规光照周期（12h/12h），自由饮水摄食。实验开始前需适应环境至少1周。

  2. AngII给药：

    • 主要方法： 微型渗透压泵（osmotic minipump）皮下植入。这是最常用、能提供稳定持续AngII浓度的方法。
      • 泵植入手术：
        • 麻醉（如异氟烷吸入或氯胺酮/甲苯噻嗪腹腔注射）。
        • 背部肩胛骨间区备皮消毒。
        • 剪开皮肤约1cm小口，钝性分离皮下组织形成囊袋。
        • 将充满AngII溶液并已平衡（通常在37℃生理盐水中预平衡数小时）的微型泵植入囊袋。
        • 缝合皮肤切口。
      • AngII浓度与剂量： 常用剂量范围为490 ng/kg/min 至 1000 ng/kg/min。具体剂量选择取决于研究目的（如诱导中度或重度高血压、急性或慢性效应）、小鼠品系和性别。较低剂量（如490 ng/kg/min）通常用于较长时间（如2-4周）的研究以观察缓慢进展的器官损伤；较高剂量（如1000 ng/kg/min）可在更短时间内（如1-2周）诱导显著血压升高和明显器官损伤（如主动脉瘤）。
      • 溶液配制： AngII溶解于无菌生理盐水或含有少量乙酸（如0.01N）的生理盐水中。需新鲜配制或分装冻存于-20℃以下，避免反复冻融。

  3. 对照组设置：

    • 假手术组（Sham）： 接受相同手术操作，但泵内灌注无菌生理盐水或含乙酸载液。
    • 未处理对照组（Naïve）： 不进行任何手术处理。通常Sham组是更理想的对照。
    • 重要提示： 对照组的设置对于排除手术应激、载液影响至关重要。

  4. 实验周期： 根据研究目的设定，通常持续1周至4周。1-2周即可观察到显著血压升高，2-4周常用于研究心血管重构、肾脏损伤等慢性病理变化或药物干预效果。

 

四、 表型评估

  1. 血压监测：

    • 无创尾套法（Tail-cuff Plethysmography）： 最常用。需在测量前对小鼠进行适应性训练（通常提前5-7天，每天1-2次），以减少应激导致的血压波动。测量时需保持环境温暖安静。可监测收缩压（SBP）和平均动脉压（MAP）。
    • 遥测法（Radiotelemetry）： 金标准。手术将传感器植入腹主动脉（通过颈动脉或股动脉导管导入），可连续、实时、无应激地监测清醒自由活动小鼠的动态血压（SBP, DBP, MAP）和心率。数据更精确可靠，但成本高且需手术植入。

  2. 靶器官损伤评估：

    • 心脏：
      • 心脏重量指数： 实验终点称取心脏湿重（通常分离心房、大血管和脂肪后称心室重量）和胫骨长度（TL）或体表面积（BSA），计算左心室重量（LVW）/TL 或 LVW/BSA 比值。评估心肌肥厚程度。
      • 组织学： HE染色评估心肌细胞横截直径（cross-sectional diameter）；Masson三色染色或天狼星红染色评估心肌间质纤维化程度。
      • 超声心动图： 评估心腔大小（左室舒张末期内径 LVEDD，左室收缩末期内径 LVESD）、室壁厚度（左室后壁厚度 LVPWd，室间隔厚度 IVSd）、收缩功能（射血分数 EF%， 缩短分数 FS%）和舒张功能（如E/A比值等）。
    • 血管：
      • 血管功能： 离体血管环张力实验（通常用主动脉或肠系膜动脉），检测内皮依赖性（如乙酰胆碱）和非内皮依赖性（如硝普钠）的血管舒张功能。
      • 血管重塑：
        • 组织学： HE或EVG染色测量主动脉或其它动脉的壁厚（WT）、内径（ID）、壁厚/内径比（WT/ID）、中膜面积（MA）、管腔面积（LA）、MA/LA比等。评估血管肥厚/增生。
        • 主动脉瘤（高剂量AngII常见）： 观察大体形态（肉眼可见扩张或破裂）；组织学（EVG染色显示弹力板断裂、中膜退化）。
    • 肾脏：
      • 肾功能: 收集尿液检测尿白蛋白（尿白蛋白/肌酐比值 UACR）、尿蛋白；血清检测肌酐、尿素氮（BUN）。
      • 组织学： PAS染色评估肾小球硬化指数、系膜扩张程度、肾小管损伤（如上皮细胞空泡变性、管型形成、萎缩扩张）；Masson三色染色评估间质纤维化；免疫组化检测炎症细胞浸润（如巨噬细胞标记物Mac2/F4/80）、纤维化标志物（如α-SMA、胶原I/III）。
    • 大脑（如研究高血压脑病或卒中）： 评估脑血流、血脑屏障通透性、脑小血管病变（如微出血、血管周围间隙扩大）、脑组织损伤（TTC染色测梗死灶）等。
 

五、 模型特点与优势

  1. 优点：

    • 机制明确： 直接靶向RAAS核心通路，病理生理学基础清晰。
    • 成模迅速可靠： 血压升高显著且稳定（通常在泵植入后24-72小时内开始升高，1周内达到高峰）。
    • 重现性好： 不同批次间结果一致性较高。
    • 可诱导多种靶器官损伤： 包括显著的心肌肥厚/纤维化、内皮功能障碍、血管重塑、肾损伤（蛋白尿、肾小球硬化、肾小管间质炎症/纤维化），高剂量可诱导主动脉瘤。
    • 适用于药物干预研究： 是筛选和评价作用于RAAS（如ACEI、ARB）、血管舒张、抗炎、抗氧化、抗纤维化等药物的理想平台。
    • 与基因修饰模型兼容性好： 可方便地在各种转基因或基因敲除小鼠背景上建立，用于研究特定基因在AngII依赖性高血压及靶器官损伤中的作用。

  2. 局限性：

    • 非生理性升高： AngII水平远高于生理浓度，可能掩盖一些低水平或慢性激活效应。
    • 应激因素： 手术植入泵本身是一种应激源，尽管Sham组可部分对照。
    • 主要反映RAAS依赖性高血压： 不能完全模拟所有类型的高血压（如盐敏感性高血压、遗传性高血压）。
    • 成本： 微型泵和AngII试剂成本，尤其是长期实验或大量动物时。遥测法则成本更高。
 

六、 科研应用举例

  1. 高血压机制研究：
    • 研究ROS（如NADPH氧化酶亚型）、炎症因子（如TNF-α, IL-6, MCP-1）、免疫细胞（如T细胞、巨噬细胞）、自噬等在AngII介导的血压升高及血管/心脏/肾脏损伤中的作用。
    • 探究特定信号通路（如MAPK、JAK/STAT、TGF-β/Smads、RhoA/ROCK）的活化机制。
    • 利用转基因或基因敲除小鼠验证特定基因的功能。
  2. 靶器官损伤机制研究： 深入解析心肌纤维化、血管内皮功能障碍/重塑、肾小球硬化、肾小管间质纤维化的分子和细胞机制。
  3. 新药筛选与药效评价： 评估潜在降压药物（尤其是靶向RAAS、抗氧化、抗炎药物）的疗效、剂量效应及对靶器官的保护作用。
  4. 新型治疗策略探索： 如基因治疗、细胞治疗、靶向药物递送系统等在AngII依赖性高血压及并发症中的效果验证。
 

七、 实验伦理与动物福利

  1. 遵守法规： 所有实验操作必须严格遵循所在国家或地区的实验动物管理、使用和福利相关法规、指南（如中国的《实验动物管理条例》、美国的《动物福利法案》、欧盟的《用于实验和其他科学目的的动物保护指令》）。
  2. 伦理审查： 实验方案需提前提交并通过机构动物护理和使用委员会（IACUC）或同等伦理委员会的审查批准。
  3. 优化实验设计： 遵循3R原则（替代、减少、优化）。使用合适的统计方法确定最小样本量以减少动物使用数量。
  4. 减轻动物痛苦：
    • 熟练操作，缩短手术时间。
    • 使用合适的麻醉和镇痛方案（泵植入术前、术中、术后需给予有效镇痛）。
    • 密切监测动物状态（体重、活动、毛发、伤口、呼吸等），及时识别并处理疼痛、不适或并发症（如泵失效导致的血压反弹波动、感染、主动脉瘤破裂）。
    • 设定明确且人道的实验终点标准（如体重过度下降、严重活动障碍、呼吸困难、濒死状态），一旦达到立即实施安乐死。常用方法为吸入过量麻醉剂（如异氟烷）或二氧化碳（CO2）后实施颈椎脱臼。
    • 提供舒适的环境、充足的营养和水。
 

八、 结论

AngII诱导的高血压小鼠模型是连接基础研究与临床高血压的重要桥梁。其强大的优势在于直接模拟了RAAS过度激活这一高血压的核心驱动因素，能够快速可靠地诱导高血压及多种心血管、肾脏靶器官损伤，为深入探索高血压及其并发症的发生机制、识别新的治疗靶点以及评估干预措施的有效性提供了高效且可控的实验平台。研究者在使用该模型时，应充分考虑其优势与局限性，精心设计实验方案，严格遵循伦理规范，确保动物福利，从而获得可靠、有意义的研究成果，推动高血压防治领域的进步。