心血管疾病的死亡率在各种疾病中居首位，其次才是肿瘤和呼吸道疾病。根据《中国心血管健康与疾病报告》统计，在中国，心血管病患人数有3.3亿，达总人口的23%左右，这是一个非常惊人的数字。而在各类心血管疾病中，患病人数排前四位的分别是高血压（2.54亿）、脑卒中（万）、冠心病（万）和心力衰竭（万）。

面对如此严酷的现实，作为专业的心血管药物研发团队，药明康德研究服务部生物部心血管研发团队是如何赋能心血管药物研发的呢？近期，药明康德研究服务部生物部主任王唯博士在药明直播间进行了心血管疾病专题演讲，围绕前四大心血管疾病，分享了团队已建立的相应动物模型以及团队将要建立的动物模型。

王唯博士

药明康德研究服务部生物部主任

血压是指由于血液经心脏泵血而在血管内充盈，随后灌流全身，带来一个压力波，压力波的波峰称为收缩压，压力波的波谷称为舒张压。正常的血压范围是收缩压-mmHg，舒张压60-80mmHg。当血压收缩压超过了mmHg，舒张压超过了90mmHg，我们称之为高血压。如图1所示，由于长期高血压的存在，血管壁会增厚，内径会变小，血管顺应性或弹性也会变差，因此，高血压对脑血管的影响最终会损害脑组织，对心脏冠状动脉的影响最终就造成了各种心脏疾病的发生，对肾区就会造成肾功能衰竭。

图1.高血压并发症示意图

目前团队使用的高血压动物模型主要是自发性高血压大鼠（SHR），这种动物模型是上世纪六十年代由日本科学家首先建立和培育的，目前已经成为标准的高血压药物筛选和药效学观察的动物模型。图2为自发性高血压大鼠（SHR）在12周与正常大鼠血压的比较，它的收缩压能达到mmHg以上，舒张压达到mmHg以上，明显高于正常大鼠的血压范围。

图2.自发性高血压大鼠（SHR）模型

另外，我们团队建设的其他各类高血压动物模型，包括：盐敏感性高血压大鼠、血管紧张素依赖型高血压模型，以及去肾性高血压模型。在测定高血压时，我们会用到以下一些仪器，包括尾套袖测压系统以及DSI遥测血压监测系统（如图3）。这些仪器可以在非损伤的情况下，长期观察清醒态动物的血压，极大地模拟了自然生活状态时动物血压的变化情况。

图3.伪套袖血压系统和DSI遥测血压监测系统

我们用现有的高血压药洛沙坦（Losartan）在SHR大鼠上给药，观察其血压的变化，如图4，可以看到给药一天后，其收缩压明显降低，相对于模型组的血压降低了50%，但相对于正常组的大鼠血压还是偏高的。当给药到第7-14天，给药组的大鼠血压基本上恢复到正常组的水平，舒张压和收缩压的表现情况类似。这一结果表明这种技术平台进行的实验是非常可信的。除了检测血压，DSI遥测仪还能为我们提供心电图的实时记录。

图4.洛沙坦给药后大鼠血压的变化

脑卒中（中风）是一组以脑部缺血或出血性损伤症状为主要临床表现的疾病，具有极高的病死率和致残率，主要分为出血性和缺血性(脑梗塞、脑血栓形成)两大类，以脑梗塞最为常见，它的后果是引起了一系列的感觉和行为功能障碍。高血压病和动脉粥样硬化，是脑卒中最主要和最常见的原因。

我们脑卒中模型采用的是MCAO（中脑动脉梗阻）模型。它的制备原理基本上是采用线栓经血管慢慢移动到大鼠大脑一侧的中脑动脉，形成梗阻，缺血一个半小时后，抽去死血，形成了复灌，这个过程叫缺血再灌注。缺血再灌注会对周围的脑组织形成第二次大伤害。我们采用多普勒激光血流仪进行测定。图5左图是释放了血液后局部脑血流变化的情况。在经过MCAO手术之后，脑血流形成了巨大的降低。右图为量化的图表，红色柱状图是模型组，脑血流降低率达到80%左右，而其他用药组和阳性对照组也同样达到这个水准，说明这个模型是比较成功的。

图5.MCAO模型

我们通过两个方面来评价药物的作用。一个神经行为学评价，由于脑缺血形成脑组织损害而造成行为的异常，通过Longa评分判断其行为的损害情况，分数越高表明动物的行为学损害越大。如图6，在模型组当中，脑组织评分平均达到2.5分左右，而阳性对照药Edaravone则可以明显改善模型组的损害情况，其他两个试药也相应的有所改善。

图6.脑缺血的神经行为学评价

另一个我们采用组织病理学评价方式，如图7所示，通过组织病理学评价后，缺血部分大约达到了整个脑片的50%左右。而阳性对照药Edaravone和两个试药组均明显降低了缺血部分的面积。

图7.脑缺血的组织病理学评价

组织病理学评价和神经行为学评价两者之间具有良好的相关性。这表明MCAO模型可以很好的评价治疗脑缺血药物的作用。

冠心病就是冠状动脉粥样硬化性心脏病，常见的症状包括心绞痛、猝死、心力衰竭等。冠心病的病因是高血压、血脂过高或肥胖。冠心病动物模型主要有以下几种模型：

第一种是ApoE-/-小鼠，它是将脂蛋白受体基因进行敲除的一种转基因小鼠。给这种小鼠进行高脂饲料喂养后，会引发高血脂。长期的高血脂造成动脉粥样硬化。图8显示的是组织病理学染色后的主动脉，红色部分显示的是动脉粥样硬化发生情况，我们可以看到在正常饮食的敲除小鼠身上，主动脉是比较干净的，而模型组动脉粥样硬化发生比较普遍，第三组是用了抗血脂药后明显改善了高血脂所引起的动脉粥样硬化的情况。

图8.ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化斑块

另一种评价标准是组织病理学评价，图9是心脏流出道和肝脏组织切片。在模型组当中组织血管壁主动脉壁的情况明显增厚了，且大量的炎症细胞浸润，用了阿托伐他汀（Atorvastatin）以后明显改善了动脉粥样硬化的发生情况。另外肝组织切片，在高脂饮食以后，肝组织发生了显著的脂肪性变，而阳性对照药很好的拮抗了这种情况。这说明这种模型对于评价一些抗血脂的药物是非常有效的。

图9.心脏流出道和肝脏组织切片

第二个是动静脉短路大鼠模型。所谓的动静脉短路是指用一根人工导管对大鼠的动脉和静脉进行相连形成短路，在导管中埋置一段丝线，动脉血经过丝线之后流入静脉，由于丝线是异物，在这个过程中，血液中的凝血机制就会被激活。而采用阳性对照药利伐沙班（Rivaroxaban）抗凝血剂后，呈现剂量依赖的抑制血栓形成的作用（图10）。对大鼠尾部进行放血实验，在给予利伐沙班不同剂量的情况下，对尾部出血的凝血时间进行测量，如右图所示药物显著的延长凝血时间。通过这两种指标我们可以在这个模型上看到凝血药的作用机制。

图10.左：利伐沙班对血栓形成的影响；右：利伐沙班对尾部出血凝血的影响

第三个冠心病的动物模型，我们直接对冠状动脉进行结扎，这属于心脏的缺血再灌注模型。一方面我们可以用心电图进行测量，从图11可以看出在缺血前和缺血后，心电图的QRS波和T波发生了明显的变化，特别是ST段发生的改变，这是非常接近于临床的一个病理指征。第二方面，我们采用多普勒心超仪对大鼠的心功能进行监测，从以下超声波回声图可以看出模型组在心肌缺血几周后，心室的收缩能力明显降低，而阳性对照药LCZ明显地改善了模型造成的心脏功能减退症状。第三方面通过组织病理学评价，通过天狼猩红染色可以看到模型组心肌发生大量的心肌纤维化。红色部分是胶原蛋白的沉积和分布情况。相对于健康对照组，大量的红色沉积在组织内说明心肌纤维化，而阳性对照药红色部分面积相对于模型组明显减少，说明阳性对照药LCZ具有良好的减缓或减轻心肌纤维化的作用。

图11.大鼠/小鼠心肌缺血/梗死再灌注（MI/IR）

心力衰竭简称心衰，是指由于心脏的收缩功能和（或）舒张功能发生障碍，不能将静脉回心血量充分排出心脏，导致静脉系统血液淤积，动脉系统血液灌注不足，从而引起心脏循环障碍症候群，此种障碍症候群集中表现为肺淤血、腔静脉淤血。

针对心衰主要采用TAC大鼠模型。TAC是主动脉弓缩窄术，在主动脉部位用手术器械进行狭窄手术，从而造成经主动脉的心脏射血功能降低。在手术几周之后，我们可以观察到心指数明显升高。心指数是指心脏称重和动物体重的比值。在TAC模型动物当中，心指数相对于伪手术组（Sham）有显著的增高。这表明心脏增大增重，而阳性对照药Captopril很好的对抗了这个模型造成的心脏损害。其他几个图显示了心脏超声检查的一些具体指标，包括射血分数（Ejectionfractional，EF）、收缩末期容量（Endsystolicvolume，ESV）、缩短分数（Fractionalshortening，FS）、舒张末期容量（End-diastolicvolume，EDV）。从这几个指标可以看出，模型组明显不同于健康对照组，发生了功能性病变，而阳性对照药Captopril明显改善了这种病变过程。

图12.大鼠/小鼠主动脉弓缩窄

另外一种模型叫保留射血分数的心衰模型，其实是心肌肥大的模型，是采用长期的皮下给予血管紧张素Ⅱ，从而造成心功能和心脏壁的缓慢变化，在4-6周左右，我们可以观察到模型动物心功能还能继续维持正常状态，从射血分数我们可以看到它的心功能和对照组有显著性的差异。包括ESV和EDV都发生了改变，说明心腔变大，左心室的质量、壁厚都发生了变化。所以这一阶段正好可以用于判断一些治疗心肌肥大的药物。

图13.大鼠射血分数保留性心力衰竭

除了以上整体动物模型平台，我们还具有离体器官的实验平台。如图14中的离体心脏灌流系统（LangendorffHeartPerfusionSystem）。我们把动物的心脏取下来挂在灌流槽当中进行体外灌流，从而可以更集中的观察一些药物对心功能，包括电生理功能和收缩功能的影响。第二个离体实验平台是主动脉环的灌流系统，可以把主动脉和其他一些血管（简称环）悬挂在灌流槽中进行一些药物的测试，观察药物直接对血管环收缩功能的影响。

图14.离体心脏灌流系统和主动脉环灌流系统

同时，我们团队还有一些生化测试平台，下图是一台生化测试仪，在这台仪器上，我们可以选择不同的试剂盒来测定心功能、肝功能、肾功能的一些生化指标。

图15.生物化学测试平台

除了以上介绍的这些动物模型，将来我们还会建立一些新的动物模型，例如房颤模型、出血性脑卒中模型等。如需了解更多详细内容，请扫描