胸主动脉瘤及夹层的动物模型

作者：刘燕杜杰

文章来源：中华心血管病杂志,,46(2

主动脉瘤是指主动脉呈瘤样扩张，超过正常血管直径的50%，当血流冲破内膜，撕裂血管壁进入中层，则形成主动脉夹层动脉瘤。尽管主动脉瘤发病率不及高血压、冠心病等常见心血管疾病，但其发病早期症状隐匿，临床表现复杂，而一旦形成夹层，极易破裂，破裂后死亡率80%，是一类极为凶险的疾病。主动脉瘤根据发生的部位又可分为胸主动脉瘤和腹主动脉瘤，胸主动脉瘤的发生与遗传关系更为密切，主动脉夹层也多发生在胸主动脉。

腹主动脉瘤有较为成熟的动物模型，通过缓释泵给予载脂蛋白E（ApoE）或低密度脂蛋白（low-densitylipoprotein，LDL）受体敲除的小鼠血管紧张素Ⅱ（angiotensinⅡ,AngⅡ）4~6周可以诱导腹主动脉瘤形成，发生部位为肾动脉以上的腹主动脉，而利用弹力蛋白酶灌注或氯化钙敷贴肾动脉以下的腹主动脉也同样可以在大鼠和小鼠中建立腹主动脉瘤模型，这几种模型已被广泛应用于腹主动脉瘤的发病机制及治疗研究。而建立胸主动脉瘤及夹层动物模型则是一直困扰领域研究的重要问题。

一、基于基因编辑的胸主动脉瘤及夹层动物模型

约有20%的胸主动脉瘤及夹层患者具有家族史，目前已经报道20余个基因突变与胸主动脉瘤及夹层的发生相关，主要包括参与细胞外基质调节以及平滑肌细胞收缩或代谢功能的基因。

1．原微纤维蛋白（fibrillin-1,FBN1）基因突变：

FBN1是最早鉴定出的胸主动脉瘤致病基因。FBN1突变造成的是一类结缔组织病，称为马凡综合征（Marfansyndrome），约75%的患者具有胸主动脉瘤及夹层。FBN1基因突变会造成结合转化生长因子β（transforminggrowthfactorb,TGF-β）信号异常活化。

Pereira等在小鼠中利用PGK启动子介导新霉素（neomycin,neo）表达替代了FBN1基因第19~24个外显子（产生的FBN1突变等位基因又称为mgΔ），实现FBN1基因敲除，纯合敲除小鼠出现胸主动脉瘤和夹层，在出生后10~14d内由于心血管并发症死亡，由于过早死亡而不适于作为模型使用。同时他们发现携带PGK-neocassette可使mgΔ表达显著下降，于是建立了只插入PGK-neocassette，但是并未删除外显子的FBN1低表达小鼠（mgR）。

mgR/mgR纯和突变小鼠出生时血管结构正常，在出生6周后出现血管中膜钙化，8周后出现中膜细胞坏死、单核细胞浸润，形成主动脉瘤，2~6个月死亡。mgR/mgR小鼠作为马凡综合征动物模型被用于胸主动脉瘤及夹层的研究。

随后，Judge等根据在人中确认的致病位点，建立了FBN1蛋白位半胱氨酸突变为甘氨酸（CG）的小鼠，杂合突变小鼠寿命正常，在出生后2个月内主动脉结构正常，之后血管中层渐进性地出现病变。这个模型后续也被广泛应用。

2．TGFBR1和TGFBR2基因突变：

在人类中TGF-β受体TGFBR1和TGFBR2基因突变导致LeoysDietz综合征，表型与马凡综合征相似，但在患者中其动脉瘤扩张速度更快。活化的TGF-β与受体结合，激活经典的（Smad）和非经典的（Erk）信号通路，对于维持血管稳定发挥重要作用。

在小鼠中TGFBR1或TGFBR2基因全身敲除会导致卵黄囊血管发育异常胚胎致死，平滑肌细胞特异性TGFBR1或TGFBR2敲除也同样会导致胚胎致死。Li等利用他莫昔芬诱导小鼠出生后平滑肌细胞特异敲除TGFBR2，可以导致胸主动脉瘤。Gallo等根据在人中报道的TGFBR1和TGFBR2致病突变位点，建立了Tgfbr1MR/+和Tgfbr2GW/+杂合突变小鼠，两种小鼠均可形成胸主动脉瘤及夹层，并从出生2个月后开始出现死亡。

3．其他基因缺失：

TGF-β信号通路在胸主动脉瘤及夹层的形成中发挥重要作用，无论是过度激活还是抑制都会导致主动脉瘤/夹层。除上述介绍的FBN1及TGFBR1和TGFBR2突变小鼠外，TGF-β信号通路中Smad3缺失也会诱发严重的胸主动脉瘤及夹层，平滑肌细胞中Smad4基因敲除则可以同时引起小鼠胸和腹主动脉瘤及夹层的发生。细胞外基质相关的基因缺失也会诱发胸主动脉瘤及夹层，如纤维蛋白4（fibulin-4,FBLN4）全身敲除会导致小鼠在围出生期死于主动脉瘤破裂，而平滑肌FBLN4特异性敲除则引起升主动脉瘤，并在出生后2个月左右死亡。

（未完待续）