主动脉弓缩窄（TAC）动物模型构建指南

主动脉弓缩窄（Transverse Aortic Constriction, TAC）模型通过外科手术缩窄主动脉弓，模拟人类高血压或主动脉瓣狭窄引起的压力超负荷，诱导心肌肥厚并逐步进展为心力衰竭，是研究心肌重构、能量代谢紊乱及药物干预的经典模型。

基本信息与模型优势

1. 实验动物

动物类型	常用品系	年龄 / 体重	优势
小鼠	C57BL/6、BALB/c	8~10 周龄，20~25 g	手术创伤小，建模周期短（4 周形成稳定肥厚），适合基因编辑小鼠（如 α-MHC 转基因鼠）
大鼠	SD、Wistar	10~12 周龄，200~250 g	主动脉直径粗（约 1.5 mm），便于初学者练习，但主动脉弓位置深（需分离更多组织）

分组设计

组别	处理方式	样本量
假手术组（Sham）	开胸后穿线不结扎，其余操作同 TAC 组	n=8~10
TAC 模型组	主动脉弓缩窄手术，术后饲养 4~6 周	n=8~10
阳性药组	术后给予美托洛尔（10 mg/kg/d，灌胃）或氯沙坦（20 mg/kg/d，灌胃）	n=8~10
受试药低 / 中 / 高剂量组	给予不同浓度受试药物（如钙通道阻滞剂，5/10/20 mg/kg/d，腹腔注射）	n=8~10

3. 实验周期

预适应期：1 周（动物适应单笼饲养）

手术期：20~30 min / 只（小鼠），30~40 min / 只（大鼠）

检测时间点：术后 1 周（早期肥厚）、2~3 周（代偿期）、4~6 周（失代偿心衰）

二、核心建模方法（以小鼠为例，大鼠操作类似需调整器械）

手术步骤详解

麻醉与体位

吸入麻醉：异氟烷（诱导浓度 2%~3%，维持浓度 1%~1.5%），仰卧位固定于加热垫（37°C）

备皮：颈部至胸部脱毛，碘伏消毒 3 次，铺无菌手术单

切口与暴露

切口：左侧第 2~3 肋间隙，胸骨旁 2 mm 纵向切口（小鼠约 5 mm，大鼠约 10 mm）

分离组织：钝性分开胸大肌、胸小肌，暴露肋骨，插入微型牵开器（小鼠用 1 mm 宽度，大鼠用 2 mm）

胸腺处理：轻柔推开胸腺脂肪垫，暴露主动脉弓及其分支（无名动脉、左颈总动脉、左锁骨下动脉）

主动脉缩窄

穿线：用 6-0 聚丙烯缝线（大鼠用 5-0）从主动脉弓下方（无名动脉与左锁骨下动脉之间）小心穿过，避免损伤肺动脉

垫针结扎：将 26G 针头（小鼠，直径 0.45 mm）/24G 针头（大鼠，直径 0.55 mm）平行置于主动脉旁，结扎缝线后缓慢抽出针头，形成固定狭窄环（小鼠狭窄后直径约 0.6~0.8 mm，大鼠约 1.0~1.2 mm）

关胸与复苏

缝合：4-0 丝线间断缝合肌肉层，3-0 丝线缝合皮肤（小鼠无需缝肌肉层，直接皮内缝合）

术后处理：皮下注射温生理盐水（5 mL/kg）防脱水，置于 37°C 恒温箱至自主呼吸恢复（约 5~10 min）

关键参数控制

狭窄程度：通过针头直径调节，经典小鼠 TAC 模型使用 26G 针头（缩窄率约 40%~50%），大鼠使用 24G 针头（缩窄率 30%~40%）

手术时间：从开胸到关胸≤8 min（小鼠），≤15 min（大鼠），超时增加气胸风险

观测指标与评价体系

心功能检测（核心指标）

检测项目	检测方法	TAC 模型特征（术后 4 周）
超声心动图	小动物超声仪（如 Vevo 3100）	左室后壁厚度（LVPWT）↑20%~30%，左室质量（LVM）↑30%~40% LVEF 早期（2 周）↑（代偿），4 周后↓（失代偿）
心电图	Ⅱ 导联持续监测	ST 段压低，T 波倒置，左室高电压（肢体导联 R 波 > 1.0 mV）
血流动力学	左心室导管法	左室收缩压（LVSP）↑50 mmHg，左室舒张末压（LVEDP）↑20 mmHg
心脏重量指数	心重 / 体重（HW/BW）	小鼠 > 4.0 mg/g（正常 3.0~3.5 mg/g），大鼠 > 3.5 mg/g

2. 病理形态学检测

大体观察：心脏体积增大，左心室壁增厚，心尖变圆钝，HW/BW 比值显著升高

组织染色：

1)HE 染色：心肌细胞横截面积增大（小鼠 > 250 μm²，正常约 150 μm²），排列紊乱度 > 30°

2)Masson 染色：间质纤维化面积 > 15%（正常 < 5%），主要分布于血管周围及心肌间质

3)油红 O 染色：脂质沉积（失代偿期可见心肌细胞内脂滴聚集）

电镜检测：肌原纤维排列紊乱，Z 线断裂；线粒体肿胀，嵴密度降低（能量代谢障碍标志）

3. 分子生物学检测

肥厚标志基因：qPCR 检测 ANF、BNP、β-MHC mRNA 水平（术后 2 周升高≥2 倍）

纤维化因子：Western blot 检测 Collagen I/III、TGF-β1 蛋白表达（4 周时↑50%~80%）

氧化应激指标：ELISA 检测 MDA（丙二醛）↑30%，SOD（超氧化物歧化酶）↓20%

四、模型特点与优势

技术优势

无呼吸机微创化：经左胸肋间隙入路，无需气管插管及开胸器，避免喉头水肿、气胸等传统开胸并发症（小鼠术后 7 天死亡率≤10%，传统术式 20%~30%）

精准可控性：通过垫针直径标准化狭窄程度，不同批次模型 HW/BW 变异系数 < 15%，适合药效学对比研究

病理阶段清晰：1~2 周：心肌肥厚代偿期（心功能正常）；4~6 周：失代偿心衰（LVEF↓、肺淤血），模拟临床疾病进展.

应用场景

基础研究：心肌肥厚信号通路（如 MAPK、PI3K/Akt）、代谢重编程机制（葡萄糖→脂肪酸利用转换）

药物筛选：β 受体阻滞剂、ACEI/ARB 类药物延缓心肌重构的疗效评价

转化医学：新型基因治疗（如过表达 PPAR-γ 改善能量代谢）或干细胞移植的心肌保护作用

五、注意事项与风险控制

1. 术中关键操作

麻醉深度：维持浅麻醉（角膜反射存在，肢端强刺激有回缩），深麻醉导致呼吸抑制增加气胸风险

胸腺分离：用弯镊尖端轻轻推开胸腺，避免撕拉胸膜（破损时可见肺塌陷，需立即用 7-0 线修补）

穿线技巧：镊子夹住缝线中段，从主动脉与肺动脉之间的缝隙水平穿过，避免垂直进针刺破血管

2. 术后护理要点

单笼饲养：术后前 3 天单笼，避免同笼小鼠踩踏伤口（大鼠需更大空间，防止抑郁应激）

镇痛处理：术后 6 h 内皮下注射布托啡诺（0.1 mg/kg），连续 3 天减轻胸痛

感染预防：术后 3 天腹腔注射青霉素（2 万 U/kg），观察切口是否红肿、渗液

3.模型失败常见原因

问题	可能原因	解决方案
HW/BW 未达标	缩窄程度不足（针头直径 > 26G）	改用 27G 针头（小鼠，直径 0.4 mm），确保缩窄后直径≤0.6 mm
急性死亡（术后 24 h）	气胸或主动脉撕裂	关胸前挤压胸腔排气，结扎时力度适中（能抽动针头但不松动）
心功能无变化	侧枝循环形成（大鼠常见）	缩窄位置更靠近无名动脉（减少锁骨下动脉侧枝代偿）

与其他肥厚模型对比

模型类型	TAC	阿霉素诱导 DCM	基因工程 HCM
造模方式	机械压力超负荷	化学毒性损伤心肌细胞	基因突变（如 MYBPC3 突变）
病理特点	向心性肥厚→离心性扩大	心肌细胞凋亡，心室扩张	肌节蛋白异常，心肌排列紊乱
周期	4~6 周	6~8 周	8~12 周（需基因稳转）
优势	模拟临床压力负荷场景	操作简单，成本低	遗传背景明确，适合机制研究

资源与工具推荐

手术器械：

显微外科套装（含 11 号尖刀片、弯镊、微型牵开器，推荐 Fine Science Tools 品牌）

垫针：医用不锈钢针头（26G/24G，BD 公司），使用前高压灭菌

检测设备：

心超仪：配备 15~30 MHz 探头（如 VisualSonics Vevo 2100），可测量心肌厚度至 0.01 mm 精度

组织包埋：冰冻切片机（-20°C，Leica CM1950）用于油红 O 染色，石蜡切片机用于 HE/Masson 染色

伦理文件：

提前提交《动物手术操作方案》，包含缩窄针头规格、镇痛方案及人道终点（如 HW/BW>5.0 mg/g 时安乐死）

八、典型实验结果示例

心超数据：

Sham 组：LVEF=65±3%，LVPWT=0.8±0.1 mm

TAC 组（4 周）：LVEF=52±4%，LVPWT=1.1±0.1 mm（*P<0.05 vs Sham）

病理结果：

Masson 染色显示 TAC 组心肌间质蓝色纤维化区域占比 18±2%，显著高于 Sham 组 5±1%（*P<0.01）

动物实验服务平台
实验动物代养服务	动物饲养	1.屏障环境饲养：1）屏障环境饲养-小鼠 2）屏障环境饲养-大鼠 3）屏障环境饲养-豚鼠 4）屏障环境饲养-地鼠 5）屏障环境饲养-兔2.普通环境饲养 1）普通环境饲养-犬 2）普通环境饲养-猪 3）普通环境饲养-猴 3.一站式实验操作服务 1）给药服务（注射给药：静脉、腹腔、皮下、皮内、肌肉。消化道给药：灌胃、自由摄取、十二指肠、直肠。其他部位给药：呼吸道、皮肤、脑内、关节腔内、脊髓腔内、滴眼、生殖器等。"2）脏器、组织取样服务：脏器、腺体、淋巴结、骨及软骨、肌肉、肿瘤组织、脑组织、脂肪组织等。3）体液样本采集：血液（眼睑采血、剪尾采血、心脏采血）、尿液、脑脊液、胆汁、腔液。4）其他实验操作观察、拍照、称重、滴鼻、剪尾、人工肿瘤测量、解剖等。
动物模型构建	心脑血管模型	脑缺血及再灌注模型/心脏骤停模型/脑外损伤动物模型/体内血栓动物模型/高血压模型/心力衰竭模型/心肌缺血动物模型/心梗动物模型/阿霉素诱导大鼠心肌病模型/脑损伤动物模型/脑出血动物模型/慢性心力衰竭动物模型/高血压动物模模型/动脉粥样硬化动物模型
	神经系统+精神科模型	应激模型/帕金森动物模型/栓塞性脑梗死模型/老年痴呆模型/脊髓损伤动物模型/抑郁症模型/坐骨神经损伤（周围神经损伤）动物模型/坐骨神经，面神经损伤动物模型/抑郁症动物模型/癫痫模型
	呼吸系统模型	肺栓塞模型/慢性肺阻塞模型/肺炎模型/过敏性哮喘动物模型/慢性支气管炎动物模型/肺动脉高压动物模型/肺纤维化模型/急性肺损伤模型/肺间质纤维化动物模型/慢性支气管炎动物模型
	消化系统模型	结肠炎(UC)模型/大肠癌动物模型/胃酸分泌模型/胃溃疡模型/急性肝损伤模型/胆结石动物模型/肝炎-肝硬化-肝癌动物模型/肥胖动物模型/非酒精性脂肪肝模型/脓毒症模型/肠炎动物模型/胰腺炎动物模型/肝硬化动物模型/肝纤维化动物模型/酒精肝动物模型
	皮下移植瘤药效模型	Mouse皮下移植瘤/Mouse皮下移植瘤（只成瘤）/裸鼠皮下移植瘤/裸鼠皮下移植瘤（只成瘤）
	原位瘤模型	肾癌动物模型/裸鼠腹水瘤/裸鼠乳腺癌原位瘤/裸鼠肝原位瘤药效评估/脑胶质瘤动物模型/胃癌动物模型/胰腺癌动物模型/卵巢癌动物模型/肝癌动物模型/直结肠癌动物模型
	肿瘤动物模型	裸鼠成瘤/裸鼠肝原位瘤/黑色素瘤动物模型/药理毒理动物实验技术服务/Mouse肺转移瘤/人源肿瘤裸鼠药效评价/Mouse皮下移植瘤药效评估/裸鼠皮下移植瘤药效评估/Mouse肝原位瘤/肺癌动物模型/乳腺癌动物模型
	动物行为学	Light/dark box（黑白箱实验）/高压氧舱/足底热痛仪/强迫游泳/跑台实验/大小鼠心电图/平衡木训练/热板/旋转杆实验/旷场实验/大小鼠条件性恐惧/网屏训练/转棒训练/Y迷宫/社交互动（自我捋毛，筑巢、少年玩耍，实物埋藏等）/高空十字架/避暗穿梭/水迷宫
	免疫、代谢系统模型	高尿酸血症模型/宫颈癌动物模型/糖尿病眼病模型/高尿酸血症动物模型/亢甲状腺药物诱导的甲减模型/II型糖尿病动物模型/1型糖尿病动物模型
	骨科模型	类风湿性关节炎动物模型/骨缺损动物模型/骨折动物模型/骨关节炎动物模型/骨质疏松动物模型
	泌尿系统模型	缺血性急性肾衰竭动物模型/子宫内膜异位症模型/肾小管间质纤维化动物模型/膀胱癌动物模型/肾结石动物模型/慢性肾衰竭动物模型/急性肾衰竭动物模型/肾盂肾炎动物模型
	五官疾病模型	鼻窦炎模型/鼻炎模型/视网膜损伤模型/牙周炎动物模型/白内障动物模型/视神经损伤动物模型
	皮肤科模型	压力性褥疮（PU）模型/硬皮症（SSC）模型/特应性皮炎（AD）模型/伤口愈合：圆形缺损模型/伤口愈合：划痕模型/二度烧伤模型/皮肤损伤模型
	转移瘤药效模型	裸鼠肺转移瘤药效评估/裸鼠肺转移瘤
	常规脏器手术切除模型	5/6肾切除手术/有创动脉血压/神经吻合手术/输精管结扎手术/去势手术（睾丸摘除）/胃切除手术/肝切除手术/单侧肾切除手术
	动物影像学	活体成像/全身骨密度检测/X-ray光/超声成像/大小动物CT

科研技术助理：

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