基于中西醫臨床病證特點的低氧性肺動脈高壓動物模型分析

譚駿嵐 ，易健， ，曹閑雅 ，王飛英 ，李霞 ，萬佳婧 ，謝思琳 ，周靈靈 ，陳惠蓮 ，張超 ，戴愛國 ，

1.湖南中醫藥大學醫學院呼吸疾病研究室，湖南 長沙 410208； 2.血管生物學與轉化醫學湖南省高校重點實驗室，湖南 長沙 410208； 3.湖南中醫藥大學第一附屬醫院醫學創新實驗中心，湖南 長沙 410021；4.湖南中醫藥大學第一附屬醫院，湖南 長沙 410021

肺動脈高壓（pulmonary hypertension，PH）是一種嚴重的進展性疾病，可導致肺血管阻力和肺血管壓力進行性升高，從而發展為右心室肥厚，心力衰竭甚至死亡[1]。低氧性PH屬PH中的第三類，由慢性缺氧/肺部疾病引起[2-3]。目前，PH患病人數約為全球人口的1%，65歲人群的PH患病率為10%，在我國約有1 200萬PH患者[4]。因此，越來越多研究關注其發病機制及相關藥物研發。動物模型是醫學實驗研究的主要載體，制備符合中西醫臨床病證特點的低氧性PH動物模型是開展實驗研究的前提，故建立穩定可靠的動物模型對低氧性PH發病機制及臨床防治研究意義重大。

本課題組長期專注于低氧性PH的中西醫結合防治研究，具備慢性低氧、野百合堿、慢性缺氧/SU5416等多種PH動物模型的制備經驗[5-7]。本文對當前低氧性PH動物模型進行歸納總結，分析其造模機制及臨床吻合度，為構建符合中西醫臨床特點的低氧性PH動物模型提供參考。

1 中西醫認識

臨床上低氧性PH的發病機制極為復雜，是多因素、多環節共同作用的結果：環境因素如粉塵、高原缺氧環境、香煙煙霧刺激等[8]，原發肺病如慢性阻塞性肺病、肺纖維化、間質性肺病等[9]。無論何種病因引起的低氧性PH，肺血管重塑均為其核心病理特點，其中內膜新生、肺動脈叢狀病變被認為是低氧性PH的特征性病理改變[10]。

根據低氧性PH臨床癥狀和體征可將其歸屬于中醫學“肺脹”“胸痹”“喘證”等范疇，尤以“肺脹”論多見。《靈樞·脹論》“肺脹者，虛滿而喘咳”，指出肺脹乃虛實相兼之復雜證候。《諸病源候論·咳逆短氣候》有“肺虛為微寒所傷，則咳嗽。嗽則氣還于肺間，則肺脹”，提示外邪侵肺則咳，肺主氣，咳久則清氣不足，導致宗氣虧虛，為本病發病關鍵。肺朝百脈，宗氣虛損則推動津液血液之力不足，津液不運則生水飲，氣不化飲，久則生痰，血液不行則心、肺脈絡積瘀，肺動脈壓力升高。可知，由宗氣虧虛導致的水、痰、瘀互結是本病主要病機，病位主要在肺、心、腎三臟，與肝、脾密切相關。

2 病證診斷標準

2.1 西醫診斷

現代醫學主要通過對患者病史、臨床表現、超聲心動圖檢查、右心導管檢查、肺功能及血氣分析、影像學檢查、實驗室檢查等多項指標進行綜合診斷，其中右心導管檢查是診斷PH的“金標準”，超聲心動圖檢查對于臨床診斷低氧性PH極其重要。根據《中國肺動脈高壓診斷與治療指南（2021版）》[11]，診斷標準包括：①平均肺動脈壓≥25 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）；②超聲心動圖發現PH特征性改變；③胸部X線、CT、肺動脈造影、磁共振成像等發現PH特征性影像學改變；④慢性肺部疾病如慢性阻塞性肺疾病（COPD）、肺纖維化等病史；⑤限制性通氣功能障礙及肺彌散功能下降；⑥活動后氣短、疲倦乏力、胸悶、呼吸困難、胸痛，踝部、下肢甚至腹部、全身水腫等癥狀；⑦體格檢查：桶狀胸、杵狀指等；⑧外周血腦鈉肽（BNP）或N端腦鈉肽前體（NT-proBNP）升高。

2.2 中醫辨證分型

低氧性PH的中醫辨證分型參照《中醫內科臨床診療指南·肺動脈高壓分冊》[12]擬定，見表1。

表1 低氧性PH中醫辨證分型

3 動物模型分析

3.1 模型動物選擇及評價

目前用于制備低氧性PH模型的動物有小鼠、大鼠、豚鼠、豬、牛、羊等[13-14]。由于雌激素是臨床PH的發病因素之一[15-16]，進行PH模型復制時一般選擇雄性動物，從而排除雌激素對實驗的干擾。動物類別常用鼠類，以大鼠最為多見。大鼠與人類基因同源程度較高，且價格低、造模操作簡單、飼養方便，易于采用右心導管法測肺動脈壓力；經典的低氧性PH模型常用單純慢性低氧或低氧聯合SU5416造模，小鼠體積小，方便置于低氧艙大批量造模，但其不便采用經頸外靜脈右心導管法評估右心室收縮壓及肺動脈壓力。因此，進行低氧性PH相關實驗時可根據實驗目的選擇合適的實驗動物。

低氧性PH動物模型評價主要采用右心導管法測量右心室收縮壓及平均肺動脈壓，判斷模型是否制備成功。超聲心動圖及右心肥厚指數常用于評價右心功能。HE 染色用于評估肺血管重塑程度。此外，也常用Masson三色染色評估肺及心臟的纖維化程度。

3.2 常見動物模型與臨床吻合度

低氧性PH動物模型的造模方法主要包括慢性低氧、SU5416/慢性低氧、香煙煙霧誘導、博來霉素誘導、野百合堿/慢性低氧，不同方法各有優缺點，尚未形成統一的中西病證評價標準。本研究基于西醫診斷及中醫辨證分型的標準綜合評估低氧性PH動物模型的臨床吻合度[17]，見表2。

表2 低氧性PH常見動物模型及評價

4 討論

目前中西醫結合治療低氧性PH在臨床應用廣泛。中醫學認為低氧性PH病機虛實夾雜，以肺氣不足導致的宗氣虧虛為本，水、痰、瘀等病理因素互結為標，中藥可多靶點、多環節、多層次治療低氧性PH。已有研究者對PH病證結合模型進行初探，戴姣等[30]采用多因素整合誘導構建PH氣虛血瘀證病證結合大鼠模型，通過觀察大鼠的行為學改變及舌象進行模型辨證及評價。但目前仍缺乏對低氧性PH大鼠中醫證候及其辨證機制的深入研究。本文通過歸納常見低氧性PH動物模型，根據西醫診斷標準和中醫辨證分型標準包括的癥狀特點對模型進行評價，注重低氧性PH與中醫證候的關聯性，為后續相關研究提供參考。

4.1 模型吻合度

長期慢性缺氧是低氧性PH 最關鍵的發病因素。目前大部分低氧性PH模型造模方法在一定程度上可反映其基本臨床癥狀。由表2 可知，SU5416/慢性低氧、香煙煙霧誘導模型吻合度較高，野百合堿/慢性低氧、博來霉素誘導模型吻合度中，慢性低氧模型吻合度低。相較于慢性低氧誘導的模型，香煙煙霧誘導模型及博來霉素誘導模型與中醫氣虛血瘀痰阻證吻合度更高，其中香煙煙霧誘導模型更適用于COPD并發PH研究，博來霉素誘導模型更適用于肺纖維化并發PH研究。SU5416/慢性低氧模型與低氧性PH病理改變吻合度高，適合于中醫陽虛水泛證研究。野百合堿/慢性低氧模型也適用于中醫陽虛水泛證研究，但動物死亡率較高。目前常見的動物模型中尚缺乏與瘀阻肺絡證較吻合的模型，整體而言動物模型與西醫診斷吻合度高，與中醫辨證分型吻合度偏低。

臨床吻合度高的模型可在中藥新藥評價中發揮作用。劉敏等[31]采用香煙煙霧誘導PH大鼠模型，發現復方葶藶子湯能通過抑制NLRP3介導的細胞焦亡改善肺血管重塑，降低平均肺動脈壓。Kurosawa等[32]發現雷公藤主要活性成分雷公藤紅素能降低SU5416/慢性低氧模型大鼠的肺血管重塑及平均肺動脈壓，并改善右心功能。但以上動物模型仍存在局限性，如SU5416/慢性低氧模型雖與臨床低氧性PH吻合度高，能模擬嚴重叢狀病變形，但其造模周期長、成本較高。香煙煙霧誘導模型雖能較好模擬臨床上慢性肺病如COPD及并發PH的病理改變過程，但造模周期長且模型穩定性欠佳。慢性低氧模型雖吻合度低，但因其造模方法簡便、重復性高、成本低廉，目前在低氧性PH發病機制及相關藥理研究中廣泛應用。

4.2 存在的問題

當前低氧性PH動物模型造模方法皆以西醫診斷標準中肺動脈壓升高為主要標準，均基于臨床的主要癥狀進行復制，在一定程度上可模擬低氧性PH的西醫臨床診斷標準，但在一定程度上缺乏中醫診療指標。目前病證結合的低氧性PH動物模型研究較少，究其原因主要為：①中醫證候難以在動物上體現，尤其是舌象與脈象，這是構建病證結合動物模型的難點。②病與證的模型構建順序存在較大爭議。中醫病證結合動物模型無論“先病后證”“先證后病”還是“病證同施”都存在局限性，與中醫證候的臨床實際有一定差別。同時，病的模型、證的模型及病證結合模型難以區別，因為疾病模型本身就會出現證型變化，而證的模型也可能導致疾病發生。③低氧性PH疾病模型構建方法造成的局限性。長期慢性低氧需將動物放置低氧艙每天規律低氧，這一過程極大限制了對模型證的因素干預。并且在低氧性PH復合模型基礎上添加證的施加因素，可能進一步提高動物的死亡率，導致造模失敗。

4.3 發展思路

4.3.1 動態收集動物模型的中醫證候信息

研究需轉變觀念，以目標為導向，以疾病模型為基礎，在病的模型基礎上，以四診為主，動態觀察模式動物的宏觀表征，大樣本收集動物的中醫證候信息。通過仔細觀察大鼠、小鼠的爪和尾部來充分獲取證候信息。動物的脈診常無法有效實現，可通過心電圖與心律的監測在一定程度上補充。在低氧性PH的發病過程中，存在中醫證候發展與演變過程，因而需結合中醫證候評價標準，采取全程動態方式觀察實驗動物的癥狀表現，全面獲取模式動物的中醫證候信息。

4.3.2 量化證候診斷標準

采用現代生物技術如代謝組學、蛋白質組學、轉錄組學等檢測相關證候的標志性微觀物質，進一步量化對模型動物證候的判斷。周曼麗等[33]發現，冠心病心血瘀阻證大鼠心肌代謝產物主要涉及氨基酸代謝、脂類代謝和嘌呤代謝等多個層面，其中L-苯丙氨酸、L-異亮氨酸、牛磺酸這3種代謝物有望作為標志物單獨或者聯合用于冠心病心血瘀阻證的早期診斷。呂李飛等[34]發現慢性心力衰竭氣虛血瘀證模型大鼠糖脂代謝、膽汁酸代謝及氨基酸代謝等代謝途徑發生異常。于婉晨等[35]通過轉錄組學技術研究發現，虛寒模型大鼠出現以刺激、防御應答為代表的多種免疫應答相關基因表達的下調，影響機體的免疫應答功能。這些研究可為探究低氧性PH動物模型相關證候的標志性微觀物質提供參考。

4.3.3 完善動物模型的中醫證候評價體系

借鑒已經建立的證候診斷標準對動物“四診”信息進行參數提取，并進一步進行證候判定，得出證名，建設中醫證候體系，完善中醫低氧性PH動物模型評價標準。納入“以方測證”評價體系。“以方測證”是根據方證對應的原理，利用特定方劑治療后的效果反證模型所屬中醫證候類型。目前，可對現有低氧性PH動物模型予以補陽還五湯等湯劑干預，根據療效推測其中醫證型。將動物的行為學表現轉化為中醫證候判斷，從而完善中醫證候動物行為評價指標。如出現血瘀證的動物可能表現為爪甲發紫、體毛枯疏失去光澤、易激惹。

5 結語

綜上所述，目前低氧性PH動物模型吻合度高的模型為SU5416/慢性低氧、香煙煙霧誘導模型，但吻合度低的慢性低氧模型因其造模優勢同樣應用廣泛，具有較大應用價值。本文通過歸納常見的低氧性PH動物模型，根據西醫診斷標準和中醫辨證分型標準對模型進行評價，找出吻合中西醫病證特點的低氧性PH動物模型發展受限的主要原因，并提出動態收集動物模型中醫證候信息、量化證候診斷標準、完善動物模型中醫證候評價體系的發展思路，以期為后續研究貼合臨床實際的病證結合動物模型提供參考。