大家好，进行一篇专业文献分享，相关知识内容是大动物心脏疾病模型制备。文献名为《Characterization of Atrial and Ventricular Structural Remodeling in a Porcine Model of Atrial Fibrillation Induced by Atrial Tachypacing》。本研究（Front. Vet. Sci. 2020, 7, 179）由丹麦哥本哈根大学生物医学研究所与 Acesion Pharma 联合团队开展，系统构建并深度表征了一种基于快速起搏的猪持续性房颤大动物模型，为房颤合并心肌重构的机制研究与新型疗法评估提供了高度临床相关的实验平台。

该模型的核心造模策略可概括为”三步递进式诱导”：首先，在全麻下经皮将双极起搏电极导线置入右心耳，连接神经刺激器，以420次/分的持续快速起搏驱动心房，利用”房颤促进房颤（AF begets AF）”的电重构自我强化机制，在约18天内诱导出持续性房颤状态。随后，以对心房选择性抗心律失常药物维纳卡兰（Vernakalant）的复律耐药性作为房颤充分重构的里程碑节点，确认心房已发生不可逆的结构与电学改变，而非单纯的一过性心律失常，使模型具备可量化的疾病深度标准。最终，在累计43±4天的持续起搏后，动物不仅进入稳定持续性房颤，更同步出现左室射血分数（LVEF）显著降低、左房扩大、功能性二尖瓣反流及心房心室双重纤维化——完整再现了临床上长期房颤患者并发房颤相关心肌病（Atrial Fibrillation–Induced Cardiomyopathy）的全病理进程。

本研究共纳入28头兰德瑞斯猪，随机分为A-TP组（n=14）和SHAM假手术对照组（n=14），通过超声心动图评估功能性重构（LVEF、左房舒末/收末容积与面积、二尖瓣反流分级、E/A比值等），并以苦味酸天狼星红染色定量评估心房与心室的结构性重构。结果证实，A-TP可同步引发左室收缩与舒张功能障碍、左房扩大，以及心房与心室纤维化细胞外基质（ECM）沉积增加，充分验证了该快速起搏性房颤大动物模型的临床相关性与病理表型完整性，其转化价值显著超越既往单一聚焦于心房电重构的传统造模方案。

01  研究背景

心房颤动是临床最常见的持续性心律失常，全球患者超过4000万人，可显著增加卒中、心力衰竭及死亡风险。其发生与维持的核心机制之一是心脏重构——即心房肌的电学、结构及机械功能发生进行性改变，形成”房颤促进房颤”的恶性循环。慢性快速和/或不规则的房室传导可导致心动过速性心肌病（tachycardia-induced cardiomyopathy），从而引发或加重左室功能障碍和/或心力衰竭。房颤还可能引起继发于左房和瓣环扩大及左室重构的功能性二尖瓣反流。尽管已有大量体外及小动物数据，但猪（Sus scrofa）因其心脏大小、冠状动脉解剖和心电生理（心率、QRS形态、动作电位时程）与人类高度相似，被认为是房颤机制研究与新疗法评估的理想大动物平台。既往猪模型对心室结构重构的系统表征相对匮乏，本研究对此进行了系统探索。

02  实验设计与造模方法

2.1  动物分组与基本信息

▶动物品系：丹麦兰德瑞斯猪（Landrace，雌性）（长白猪是其与本地猪改良选育的后代）

▲ 国内参考长白，丹系长白猪（原名兰德瑞斯猪）是哺乳纲猪科的瘦肉型猪种，原产于丹麦，20世纪60年代起引入中国。

▶手术时年龄：11周龄（体重25–35 kg）

▶终点体重：A-TP组 68.8±4.3 kg；SHAM组 69.4±3.3 kg

▶分组：A-TP组（n=14）+ SHAM假手术对照组（n=14），共28头

 

2.2  起搏装置植入

全身麻醉（咪达唑仑/替来他明预处理，丙泊酚+芬太尼维持）后，在X线透视引导下经无菌操作将双极起搏电极导线置于右心耳，连接起搏器/神经刺激器后固定于皮下颈部。

▶A-TP组：右心耳单导线，连接神经刺激器，执行持续快速起搏

▶SHAM组：同位置双导线，连接诊断功能起搏器（不执行快速起搏）

2.3  起搏方案（Pacing Protocol）

A-TP组以恒定频率 420 次/分 持续起搏，直至发展为对心房选择性抗心律失常药物维纳卡兰（vernakalant，4 mg/kg）复律耐药的持续性房颤，平均需时约 18±2天。随后继续起搏 25±4 天，研究总起搏时长 43±4 天。

所有动物每日口服地高辛 250 μg，以抑制房室传导、降低心室率，减缓临床心力衰竭的进展。

 

2.4  超声心动图评估

起搏器植入当天（基线）及终点（43±4天A-TP后）各行一次经胸超声心动图（TTE）评估，终点超声于直流电复律（250焦耳双相波形）后30±10 min内完成（图3）。

▶仪器：飞利浦 iE33，S5-1探头（3.5 MHz）

▶评估参数：LVEF（Simpson法）、左室短轴缩短率（FS）、面积变化率（FAC）

▶左房：收末/舒末容积（双平面Simpson法）、面积

▶二尖瓣反流分级：轻微（≤10%LA）/ 轻度（10–50%LA）/ 中重度（>50%LA）

▶舒张功能：MV血流E/A比值、EDT、E/e’比值（TDI）

▶右室功能：三尖瓣环收缩期位移（TAPSE）

 

2.5  组织学分析

终点处死后取心脏组织（左房、右房、室间隔、左室游离壁、右室），行苦味酸天狼星红（Picrosirius Red）染色评估纤维化程度，及免疫组化染色检测重构相关蛋白表达。

03  主要研究结果

3.1  快速起搏诱导持续性房颤

A-TP组在平均43±4天的持续性快速起搏后，全部动物均进入持续性房颤状态，模型建立成功率高，表型稳定可重复。

3.2  超声心动图功能评估结果

与基线及SHAM组比较，A-TP组终点超声检查显示：

▶LVEF 显著降低（收缩功能受损，心动过速性心肌病表型）

▶左室舒张末/收缩末内径扩大，FS和FAC下降

▶左房舒末及收末容积与面积均显著增大

▶功能性二尖瓣反流发生率及程度显著高于SHAM组

▶E/A比值、E/e’比值及EDT改变，提示舒张功能障碍

 

3.3  心肌结构重构（组织学）

苦味酸天狼星红染色结果显示，A-TP组心房与心室纤维化程度均显著高于SHAM组：

▶心房纤维化：左房、右房间质纤维化胶原面积百分比明显升高

▶心室纤维化：左室、室间隔纤维化程度亦显著增加（独立于心房损害）

▶纤维化形式：主要为间质弥漫性纤维化，而非替代性瘢痕化

 

⭐ 核心发现： 本研究在猪快速起搏房颤模型中首次系统记录了同步发生的心房与心室双重结构重构，尤其是功能性二尖瓣反流的出现与左室功能下降，高度模拟了临床上长期房颤患者并发房颤相关心肌病的病理生理进程。这一发现为该模型用于房颤合并心衰相关研究奠定了重要基础。

04  模型优势与局限性

4.1  模型优势

▶猪心与人类高度相似（心率、QRS波形、动作电位时程、冠脉分布）

▶可使用标准临床电生理设备操作，便于临床转化

▶持续性房颤诱导成功率高，表型稳定，可重复性强

▶同时全面表征心房与心室重构，完整模拟临床房颤病理全貌

▶多维度终点指标体系（超声心动图 + 组织学 + 分子生物学）

▶通过维纳卡兰药物耐药作为里程碑节点，标志房颤诱导的充分重构

4.2  局限性与注意事项

⚠️ 局限性： ① 起搏器植入需全麻手术，围手术期管理要求较高；② 模型建立周期较长（平均约6周），实验成本偏高；③ 持续性快速起搏会同时诱发心室功能下降（心动过速性心肌病），需注意与”纯”房颤本身引起的心脏损害相区分；④ 该模型无法直接模拟肺静脉触发灶等人类房颤的特定电生理起源机制；⑤ 所有动物均使用地高辛进行心室率控制，可能影响部分结果的解读。

05  研究意义与转化价值

本模型建立了一套完整、可量化的猪持续性房颤大动物研究平台，为以下方向提供了重要实验工具：

1. 抗房颤药物及消融策略评估：在与人类高度相似的心脏中评价新型Ⅰ/Ⅲ类抗心律失常药的疗效与安全性（如钾通道阻滞剂、维纳卡兰等）。

2. 心脏结构重构干预研究：针对纤维化靶点（如TGF-β通路、MMP/TIMP失衡）的治疗性干预探索。

3. 心脏器械临床前验证：如左心耳封堵装置、心律植入设备等上市前大动物验证实验。

4. 房颤相关心肌病机制研究：揭示房颤持续介导心室功能损害的时序、机制及干预窗口。

5. 新型超声成像技术研发：如本文报道的经膈超声（TDE）技术，为大动物超声评估提供更优方案。

参考文献

▌ 一、本文核心文献

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▌ 二、房颤动物模型综述

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