动脉粥样硬化

动脉粥样硬化是动脉硬化最常见、最重要的一种类型，也是动脉粥样硬化性心血管病（ASCVD）的重要病理基础。动脉粥样硬化是一种进行性的炎症性疾病，其特征为氧化脂质在动脉壁内蓄积，从而导致动脉粥样硬化病变的形成（图1）。随着晚期动脉粥样硬化斑块的发展，易损斑块容易破裂，导致急性心血管事件，包括缺血性中风和心肌梗死^[1]。动脉粥样硬化与多种因素相关，包括心脑血管疾病家族史、年龄、性别、高胆固醇血症、糖尿病、高血压、吸烟和肥胖^[2]。

图1. 动脉粥样硬化病变发展进程[3]

高血压合并动脉粥样硬化

高血压已成为全球疾病负担的首要原因。世界卫生组织统计资料显示，2012年全球心血管病死亡人数为1700万，占慢性病死亡人数的46％，其中高血压并发症死亡人数达940万，占全部疾病负担7％。虽然高血压并非动脉粥样硬化最常见的风险因素，但由于其高发病率，它已成为与动脉粥样硬化性心血管疾病相关的主要独立风险因素^[4]。

高血压与动脉粥样硬化之间存在着错综复杂的双向互作关系，二者共享众多危险因素与病理机制，互为因果并形成恶性循环，最终共同加速动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）的发生与发展。在高血压状态下，增高的血流动力学压力直接作用于血管内壁，导致动脉内皮细胞形态改变、细胞间连接回缩乃至连续性中断，从而引发血管内皮的机械性损伤及功能性障碍。这种内皮屏障的破坏不仅削弱了血管的保护功能，还常伴随脂质代谢紊乱——表现为血浆总胆固醇及三酰甘油水平的升高，使得脂质更易在受损的内皮下沉积^[5]。进一步地，内皮损伤会诱导黏附分子的高表达，促进单核细胞向血管壁募集与浸润，启动并放大血管局部的炎症反应。与此同时，血管活性物质分泌失衡：以一氧化氮（NO）、前列腺素E1为代表的舒张因子减少，而以内皮素、血管紧张素II为代表的收缩因子相对增多，导致血管舒缩功能障碍，为动脉粥样硬化的启动与进展创造了有利的微环境。

在这一病理进程中，高血压不仅是全身性的血流动力学异常，更是局灶性内皮功能障碍的直接诱因。它通过破坏内皮屏障的完整性，显著促进脂质侵入血管壁中层，进而形成富含脂质的脂肪条纹，这正是“早期”动脉粥样硬化病变的典型标志^[6]。基于此，大量研究证实，长期持续的高血压状态通常是推动动脉粥样硬化病变发生与发展的关键始动因素之一。

小鼠模型助力高血压合并动脉粥样硬化研究

高血压和动脉粥样硬化的实验动物模型已成为研究疾病病因及治疗作用机制的重要工具^[7,8]。建立稳定的高血压动脉粥样硬化小鼠模型对心血管疾病研究具有重要意义。

载脂蛋白E（ApoE）是乳糜微粒、极低密度脂蛋白和中密度脂蛋白的组成成分。它作为配体在受体介导的脂蛋白摄取过程中发挥重要作用。ApoE是低密度脂蛋白（LDL）受体和LDL受体相关蛋白的配体^[9]。已被确定为心血管疾病的主要风险因子，并与动脉粥样硬化风险增加相关^[10]。缺乏APOE的敲除小鼠于1992年被成功培育，这也促成了首个动脉粥样硬化小鼠遗传模型的诞生^[11]。ApoE-KO小鼠表现出脂蛋白清除延迟，并会发生异常脂蛋白血症、高胆固醇血症以及动脉粥样硬化病变，即使饲喂普通饲料也是如此。ApoE-KO小鼠常用于研究人类动脉粥样硬化；然而，它们缺乏典型的高血压症状，难以模拟人类高血压诱发的动脉粥样硬化。

NO抑制系膜细胞的肥大和增殖以及细胞外基质的合成，并调节平滑肌细胞的肥大和增殖。内皮型一氧化氮合酶3（NOS3）是一氧化氮合酶（NOS）家族的成员，促进血管舒张并参与血管生成的调节。NOS3表达的限制或促进会导致NO产生不稳定以及血管内皮的损伤和功能障碍，从而导致动脉粥样硬化和高血压等疾病。Nos3基因敲除小鼠也被证实与血管功能相关^[12]。研究人员构建了ApoE与NOS3双基因敲除小鼠模型，并发现该模型在高血压动脉粥样硬化疾病中表现出更接近临床的表型特征^[13]。

基于上述研究背景，南模生物首先了构建了ApoE-KO小鼠与Nos3-KO小鼠，通过将两个品系小鼠杂交，成功获得了ApoE与Nos3双基因敲除小鼠模型。

图2. 常规饮食下小鼠的体重变化

普通饲料条件下，C57BL/6 和 ApoE-KO 小鼠的血压均维持在正常范围内，而 Nos3-KO和ApoE-KO/Nos3-KO 小鼠则表现出高血压表型。

图3. 常规饮食下ApoE-KO/Nos3-KO小鼠与其它组小鼠的血压对比

在标准普通饲料条件下，ApoE-KO小鼠和ApoE-KO/Nos3-KO小鼠的甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白（LDL）水平均显著高于同期野生型（WT）小鼠。

图4. 常规饮食下ApoE-KO/Nos3-KO小鼠与其它组小鼠血脂四项指标对比

病理结果显示，野生型小鼠在普通饲料喂养24周后，其主动脉均无明显病变，而 ApoE-KO/Nos3-KO小鼠的心室瓣膜，主动脉弓附近均出现病变及脂质堆积，表型随年龄逐渐加重，且程度较ApoE-KO小鼠更为显著。

图5. 常规饮食条件下小鼠主动脉瓣的油红O染色结果

图6. 常规饮食条件下小鼠主动脉内壁AS斑块形成情况

图7. 常规饮食条件下16周龄及24周龄小鼠主动脉的H/E染色结果

病理结果显示，与WT C57BL/6小鼠相比，ApoE-KO/Nos3-KO小鼠表现出显著的高血压肾病表型，主要表现为肾小球空泡化、肾间质纤维化以及炎症细胞浸润的增加。

图8. 常规饮食条件下16周龄及24周龄小鼠肾组织的H/E染色结果

图9. 西方饮食下小鼠的体重变化

西方饮食诱导下，C57BL/6 和 ApoE-KO 小鼠的血压均维持在正常范围内，而 Nos3-KO 和 ApoE-KO/Nos3-KO 小鼠则表现出高血压表型。

图10. 西方饮食下ApoE-KO/Nos3-KO小鼠与其它组小鼠的血压对比（8周龄开始西方饮食诱导）

在西方饮食诱导下，ApoE-KO小鼠和ApoE-KO/Nos3-KO小鼠的甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白（LDL）水平均显著高于同期野生型（WT）小鼠。

图11. 西方饮食下ApoE-KO/Nos3-KO小鼠与其它组小鼠血脂四项指标对比（8周龄开始西方饮食诱导）

病理结果显示，野生型小鼠在西方饮食诱导下，其主动脉均无明显病变，而 ApoE-KO/Nos3-KO小鼠的心室瓣膜，主动脉弓附近均出现病变及脂质堆积，表型随年龄逐渐加重，且程度较ApoE-KO小鼠更为显著。

图12. 西方饮食诱导8周及16周后，小鼠主动脉瓣的油红O染色结果（8周龄开始西方饮食诱导）

图13. 西方饮食诱导8周及16周后，小鼠主动脉内壁AS斑块形成情况（8周龄开始西方饮食诱导）

图14. 西方饮食诱导8周及16周后，小鼠主动脉的H/E染色结果

相较于血压正常的ApoE-KO小鼠，ApoE-KO/Nos3-KO小鼠表现出典型的高血压病理改变，同时继承了ApoE-KO小鼠的血脂异常表型。成年ApoE-KO/Nos3-KO小鼠的总胆固醇（TC）与低密度脂蛋白（LDL）水平显著高于同龄野生型（WT），其动脉粥样硬化病变程度也较ApoE-KO小鼠更为严重。这些病理特征与临床高血压动脉粥样硬化患者的临床表现高度吻合。

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参考文献：

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