葉鵬飛 郭應坤 張怡 沈夢婷 李湘 陳林 徐婷 文凌儀

(1.四川大學華西第二醫(yī)院放射科 出生缺陷與相關婦兒疾病教育部重點實驗室，四川 成都 610041； 2.四川大學華西醫(yī)院放射科，四川 成都 610041)

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是嚴重威脅人體健康的心血管疾病，也是導致腦卒中、冠心病及肢體功能喪失的主要原因[1]，更是導致全球死亡人數(shù)最多的疾病[2]。磁共振成像可無創(chuàng)評價全身大動脈AS斑塊，已廣泛應用于臨床和基礎研究，目前世界各國的研究者構建了大量AS斑塊動物模型，并利用磁共振成像對AS的病因、發(fā)病機制、并發(fā)癥及治療進行研究[3]。磁共振成像無電離輻射，軟組織對比度高，空間分辨率高，是評價AS斑塊形態(tài)、成份及穩(wěn)定性強有力的影像技術[4]，并且可以引入磁共振對比劑增加敏感性[5]，是無創(chuàng)評價AS斑塊最佳的檢查方法?，F(xiàn)通過查閱國內外的相關文獻，將有關AS斑塊動物模型的構建及磁共振成像進行綜述，歸納總結了不同方法的優(yōu)勢和劣勢，為以后研究提供參考。

1 豬

豬的心臟解剖結構、血流動力學、脂蛋白代謝機制、血小板聚集機制及血生化指標與人類十分相似，形成斑塊的病理過程也與人類相似，形成斑塊的敏感性較高，選用豬是構建AS斑塊比較理想的模型[6]。但是大多數(shù)種屬的豬是大型動物，體重較大，不利于搬運，經(jīng)費投入較高，限制了研究者對豬的選擇，并且超高場強磁共振掃描儀的孔徑較小，限制了AS斑塊豬的應用。國內外學者已用小型豬構建了大量AS模型[7]，巴馬小型豬是目前最常用的小型豬AS模型[8]。小體型豬具有飼養(yǎng)方便、體積小、易管理及經(jīng)費投入較少的優(yōu)點，能較多地應用于AS的相關研究中，滿足了更多AS基礎和臨床的研究需求[9]。

球囊損傷動脈內膜是最早用于構建小型豬AS模型的方法，通過介入手術將大于血管直徑10%～30%的球囊擴張目標血管，達到損傷動脈內膜的目的[10]，再聯(lián)合高脂飼料喂養(yǎng)。球囊損傷動脈內膜的方法，不但可以選擇AS斑塊形成的部位，而且縮短了AS斑塊形成的時間[11]，該方法加快了實驗進度，節(jié)約了人力物力，成為國內外科研人員常用的一種建模方法。董莉等[12]通過球囊損傷豬腹主動脈，再聯(lián)合高脂飼料喂養(yǎng)，成功構建了小型豬腹主動脈AS斑塊，采用黑血動態(tài)增強磁共振成像技術檢測早期AS斑塊炎性反應的特征，定量測量早期AS斑塊炎性反應的影像指標，提供了一種無創(chuàng)檢測早期AS斑塊的方法。

2 兔

在中等體型動物中，兔的體型大小適中，能較容易進入中高場強磁共振儀磁體中，并且可以使用兔子專用線圈，從而順利采集兔頸總動脈和主動脈各個序列的圖像。兔頸總動脈和主動脈與人類動脈解剖結構相似，常規(guī)應用于人頸動脈的序列經(jīng)過序列優(yōu)化可以應用于兔頸動脈的磁共振掃描。兔的脂蛋白代謝與人類比較相似，對膽固醇的敏感性較高，能吸收外源性膽固醇，在較短時間內血膽固醇升高明顯，經(jīng)過高膽固醇飼料喂養(yǎng)后，較容易形成AS斑塊。因此兔成為了最廣泛應用于構建AS斑塊動物模型的動物[13]。

Masley等[14]通過高脂飼料單純喂養(yǎng)家兔，在1931年成功構建了第一只AS斑塊的家兔模型，為人類對AS的探索邁出了一大步，初步提供了家兔與人類AS斑塊相似性和差異性的第一手資料。Xu等[15]通過高脂飲食喂養(yǎng)兔12周，成功構建了頸動脈AS斑塊模型，采用超聲、高分辨率磁共振成像(high-resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI)、正電子發(fā)射斷層掃描/計算機斷層掃描(positron emission tomography/computed tomography，PET/CT)對該模型進行頸動脈診斷效果評價。根據(jù)AS的發(fā)病機制自身免疫學說，AS由堆積在血管壁的脂蛋白、T淋巴細胞及其產(chǎn)生的抗體誘發(fā)，巨噬細胞、T淋巴細胞和肥大細胞在AS斑塊形成的各個時期發(fā)揮重要作用，炎癥及氧化應激影響斑塊的穩(wěn)定性[16]，因此可從自身免疫學說的方向來構建AS模型。如使用牛血清白蛋白、卵清白蛋白、EB病毒及巨細胞病毒等誘導自身免疫反應，從而誘發(fā)AS疾病的發(fā)生。唐曦等[17]經(jīng)兔肌肉注射胎牛血清白蛋白進行血管免疫損傷，再用高脂飼料喂養(yǎng)，成功構建了兔AS斑塊模型。Perevozchikov等[18]在1993年利用靶向基因編輯技術，將人載脂蛋白A-I基因插入家兔的基因片段中，培育出了具有人載脂蛋白A-I的轉基因兔，利用基因工程開創(chuàng)了兔AS斑塊模型的新思路。

3 鼠

鼠類屬于小體型動物，具有以下優(yōu)點：(1)基因背景清晰，個體差異較?。?2)繁殖速度較快，容易獲得，成本低廉；(3)生存能力強，飼養(yǎng)及管理方便；(4)發(fā)病周期較短，因此在基礎和臨床的試驗中得到了廣泛應用[7]。但是在磁共振掃描方面，鼠類屬于小體型動物，血管結構及其生理功能同人類存在較大差異，動脈管腔十分細小、內膜非常薄、彈性蛋白含量少，通過中低場強的磁共振掃描儀來評價AS斑塊具有一定困難，需要采用動物專用超高場強磁共振掃描儀進行掃描，在7.0T 及以上磁場強度時，平面分辨率為100 μm[19]。Weinreb等[19]通過Bruker 9.4T動物專用磁共振儀，分析了載脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)基因敲除小鼠腹主動脈AS斑塊，對斑塊進行了脂質和纖維的測量，提供了連續(xù)監(jiān)測小鼠AS斑塊模型演變的無創(chuàng)方法。

鼠類缺乏膽固醇酯轉運蛋白[20]，與人類的血脂譜存在很大差異，其體內的代謝方式和狀態(tài)也與人類不相同，對AS斑塊的形成存在極大抗性[21]，高脂飼料單純喂養(yǎng)很難構建AS斑塊模型。隨著基因工程技術的發(fā)展及有效應用，通過基因工程敲除特定基因培育出轉基因鼠，構建轉基因鼠AS斑塊模型可成為未來發(fā)展的方向。轉基因小鼠清除血漿中的低密度脂蛋白、極低密度脂蛋白、乳糜微滴能力受損，從而導致小鼠高膽固醇血癥[22]，約于3月齡就能在主動脈形成脂肪紋，并且隨著小鼠年齡的增長而逐漸嚴重。應用于臨床試驗的轉基因鼠有多種，主要包括ApoE-/-小鼠及改良品系、低密度脂蛋白基因敲除小鼠及改良品系等[23-24]。

孫明霞等[25]使用ApoE基因敲除雄性小鼠，成功構建了小鼠AS斑塊模型，分別于注藥前及注藥后0.5 h、2 h進行普通和增強磁共振橫斷位掃描，在磁共振T2加權像圖像上表現(xiàn)為動脈管壁增厚，信號不均勻增高，在活體ApoE基因敲除小鼠上檢測AS斑塊的分布及信號變化，磁共振普通和增強掃描可作為AS發(fā)生和發(fā)展的監(jiān)測指標。

4 磁共振成像

HR-MRI能以較高的分辨率顯示AS斑塊的數(shù)量、形態(tài)、成分、表面情況以及血管腔情況[26]，分析斑塊的成分、分型，推測斑塊的穩(wěn)定性，早期檢出易損斑塊，具有很高的敏感性和特異性[27]，是無創(chuàng)評價AS斑塊形態(tài)、成份及穩(wěn)定性的強有力的檢查方法。目前，臨床上常用的HR-MRI成像序列包括磁共振T1加權像、磁共振T2加權像、質子密度加權像、三維時間飛躍法及磁共振增強掃描。磁共振T1加權像對出血和鈣化較為敏感；磁共振T2加權像對斑塊性質的檢查較敏感；質子密度加權像對血管壁的厚度測量是最準確的，較好地顯示血管壁及管腔結構，是斑塊及管腔直徑測量的最佳序列；三維時間飛躍法對檢測斑塊的敏感性較高，具有空間分辨率高和掃描時間短的優(yōu)點，對中快速血流敏感，可對動脈狹窄處斑塊進行定位；磁共振增強掃描能很好地顯示斑塊內新生血管、腔內形態(tài)和潰瘍，能較好地顯示不強化的脂質核及強化的纖維帽[28]。由于斑塊形態(tài)和成分復雜，需多個序列聯(lián)合診斷，以提高檢測的敏感性和特異性。

綜上所述，AS磁共振成像動物模型的選取，不但要從動物的種屬、體型大小、生活習性、飼養(yǎng)難易程度、生長周期及疾病耐受能力等多方面進行考慮，而且還要從磁共振儀磁體和線圈尺寸進行考慮。選擇接近動物體型的線圈尺寸，減小被檢測物中心與線圈電流分布的距離來增加射頻場強度，提高圖像質量[29]。磁共振磁體場強越高，組織分辨率越高，成像序列越全面，但是磁體孔徑越小，可容納的動物體型越小。構建的AS模型不但與人類十分相似，而且不同種屬動物的特點要符合磁共振掃描的特點，根據(jù)AS的發(fā)病機制選擇不同的建模方法，并且要與具體的研究目的、方法及內容相結合，將有助于學者們對AS斑塊的發(fā)生發(fā)展、發(fā)病機制、綜合治療及臨床決策進行更全面深入的研究。