心肌纤维化动物模型构建服务简介

1. 模型模拟疾病介绍

心肌纤维化（Myocardial Fibrosis, MF）是多种心血管疾病（如高血压、心肌梗死、心肌病等）的共同病理特征，表现为心脏组织中胶原蛋白过度沉积与细胞外基质（ECM）重构，导致心肌僵硬、舒张功能障碍，最终进展为心力衰竭[1]。其核心机制涉及心肌成纤维细胞的异常活化（转化为肌成纤维细胞）及促纤维化因子（如TGF-β1、CTGF）的持续分泌，同时伴随炎症反应（如巨噬细胞浸润）和氧化应激的参与[2]。全球约1%-2%成年人患有心力衰竭，其中超过50%病例存在显著心肌纤维化病理改变[3]，患者临床表现为呼吸困难、运动耐量下降及心律失常。

研究表明，心肌纤维化的进展与特定信号通路（如TGF-β/Smad、Ang II/AT1R）的激活密切相关，而靶向干预这些通路（如使用ACE抑制剂或Smad7基因过表达）可显著减轻纤维化程度[4][5]。通过构建压力超负荷（如主动脉弓缩窄术）、心肌梗死（冠状动脉结扎）或转基因（如TGF-β1过表达）动物模型，能够模拟人类心肌纤维化的动态发展过程。此类模型已广泛应用于抗纤维化药物（如醛固酮受体拮抗剂[6]）、靶向基因治疗（如miRNA-29调控[7]）及新型影像学技术（如心脏磁共振T1 mapping）的临床前评估。

相关疾病: 缺血性心肌病 / Ischemic Cardiomyopathy; 高血压性心脏病 / Hypertensive Heart Disease; 糖尿病性心肌病 / Diabetic Cardiomyopathy; 扩张型心肌病 / Dilated Cardiomyopathy (DCM); 肥厚型心肌病 / Hypertrophic Cardiomyopathy (HCM); 心肌炎后纤维化 / Post-Myocarditis Fibrosis; 心脏淀粉样变性 / Cardiac Amyloidosis

2. 模型概述

l 普通浏览介绍：

如耀生物基于手术诱导（如主动脉弓缩窄术、冠状动脉结扎术）和基因修饰（如TGF-β/Smad通路调控）两大核心技术，精准构建心肌纤维化（Myocardial Fibrosis, MF）动物模型，高度模拟人类疾病的纤维化进展与心功能损伤。该模型可广泛应用于抗纤维化药物筛选、基因治疗评估、心脏重塑机制研究及影像学诊断技术开发，为心血管疾病研究提供高效可靠的临床前实验平台。

l 专业模型介绍：

如耀生物采用手术诱导和基因/药物干预两大核心技术构建高仿真心肌纤维化动物模型。在手术诱导方面，通过主动脉弓缩窄术（TAC）结扎小鼠/大鼠主动脉弓（压力梯度>50 mmHg）诱导压力超负荷，可在4-8周内稳定形成心肌间质纤维化，成模率达80%以上；冠状动脉结扎术（MI模型）则通过结扎左前降支模拟心肌梗死，2-4周后梗死周边区呈现显著胶原沉积（纤维化面积占比>25%）。在基因/药物干预方面，采用TGF-β1腺病毒转导（心肌局部注射Ad-TGF-β1，1×10⁹ PFU）可在7-14天内诱导Smad2/3磷酸化及胶原合成，而Ang II渗透泵输注（皮下植入渗透泵，剂量1.5 mg/kg/day，持续28天）则通过激活AT1R通路促进纤维化进展。

该模型精准复现临床心肌纤维化的核心病理改变。组织学检测显示，Masson三色染色可见心肌间质胶原容积分数（CVF）显著升高（>15%），天狼星红偏振光染色证实I/III型胶原比例失衡，免疫组化检测到α-SMA阳性肌成纤维细胞浸润。分子水平上，qPCR和Western blot验证纤维化相关基因（TGF-β1、Collagen I/III、CTGF）及炎症因子（IL-6、TNF-α）表达上调2-5倍，羟脯氨酸含量测定提示胶原合成增加。功能学评估方面，超声心动图显示舒张功能障碍（E/e'比值>20）和左室僵硬度增加，心电图可见室性心律失常易感性提高。

在标准化饲养与质量控制方面，本模型选用C57BL/6小鼠（手术模型）和FVB/N-Tg(Myh6-TGFβ1)转基因鼠（遗传模型），饲养于SPF级环境（恒温22±1℃，湿度50±5%，12小时光暗循环），术后单笼饲养。质量控制包括严格的手术规范（无菌操作，冠脉结扎后ECG验证ST段抬高，TAC后超声确认压力梯度）和成模标准（CVF>10%，NT-proBNP血浆水平升高≥2倍）。

该模型系统适用于三大研究方向：机制研究可探究纤维化核心通路（如TGF-β/Smad、Ang II/AT1R）及表观遗传调控（miRNA、lncRNA）；药物开发可评估抗纤维化药物（如醛固酮拮抗剂、Pirfenidone）及靶向基因疗法（如miR-29 mimics）；影像学验证可通过微型CT/MRI动态监测纤维化进展，优化无创诊断标志物。通过严格的手术标准化、分子表型验证及功能学分析，本模型为心肌纤维化研究提供高重复性、高临床相关性的实验工具。

l 服务亮点/较同行的特长：

1. 精准建模：采用国际标准手术操作与基因调控技术，确保模型病理特征与临床高度一致，重复性优异

2. 全流程支持：提供从模型构建、表型验证到数据分析的一站式解决方案，助力研究高效推进

3. 典型应用 (Use Cases)

1. 抗纤维化新药药效评价：

如：口服吡非尼酮（200 mg/kg）干预TAC模型4周，Masson染色显示胶原容积分数（CVF）由28%降至15%，左室舒张末压下降30%（详见参考[8]）

2. 靶向基因治疗验证：

如：AAV9介导的miR-29b心肌注射使MI模型纤维化面积减少40%，超声心动图显示射血分数提升25%（详见参考[9]）

3. 心脏保护剂机制研究：

如：SGLT2抑制剂恩格列净（10 mg/kg）干预Ang II模型6周，TGF-β1表达下调60%，心肌羟脯氨酸含量降低35%（详见参考[10]）

4. 影像学诊断技术开发：

如：心肌T1 mapping值与TAC模型CVF呈强相关（r=0.89），可无创评估纤维化程度（详见参考[11]）

5. 炎症-纤维化调控靶点筛选：

如：IL-1β中和抗体治疗使MI模型IL-6水平下降50%，胶原Ⅰ/Ⅲ比例恢复正常（1.2→0.8）（详见参考[12]）

6. 器械治疗安全性测试：

如：心脏再同步化治疗（CRT）后，DCM模型间质纤维化区域电传导速度提升20%，室性心律失常发生率降低40%（详见参考[13]）

7. 生物标志物动态监测：

如：血浆Gal-3水平在TAC模型第4周达峰值（35 ng/mL），与超声E/e'比值显著相关（r=0.78）（详见参考[14]）

4. 工作流程速览

模型构建阶段

l 动物准备：C57BL/6小鼠（8-10周龄，雄性，SPF级）或FVB/N-Tg(Myh6-TGFβ1)转基因鼠（用于遗传性纤维化模型）

术前处理：禁食6小时（自由饮水），麻醉前30分钟皮下注射生理盐水（10 mL/kg）预防脱水，称重并记录基础体重

l 模型A：主动脉弓缩窄术（TAC，压力超负荷模型）

1. 麻醉与固定：腹腔注射戊巴比妥钠（50 mg/kg）或异氟烷吸入麻醉（诱导5%，维持1.5-2%），固定于37℃恒温手术台，剃除胸部毛发，碘伏+酒精交替消毒3次

2. 气管插管与呼吸机连接：行气管切开术，插入20G套管，连接小动物呼吸机（潮气量200μl，频率120次/分）

3. 开胸与血管暴露：沿胸骨左缘纵行切口（约1cm），钝性分离胸腺，暴露主动脉弓及头臂动脉分支

4. 缩窄手术：27G针头平行放置于主动脉弓（无名动脉与左颈总动脉之间），用7-0丝线紧贴针头结扎主动脉，迅速撤出针头形成标准狭窄（约50-70%管径）

5. 关胸与复苏：逐层缝合肌肉和皮肤，断开呼吸机，待自主呼吸恢复后拔管，术后腹腔注射丁丙诺啡（0.1mg/kg）镇痛

l 模型B：冠状动脉结扎术（MI，心肌梗死模型）

1. 麻醉与准备：同TAC模型麻醉方法，左侧卧位固定，连接心电图导联

2. 开胸与心包切开：第4肋间开胸，暴露心脏，剪开心包膜，轻压胸廓挤出心脏

3. 冠状动脉结扎：在左心耳下缘2mm处识别LAD冠状动脉，用8-0聚丙烯缝线穿透心肌浅层结扎血管

成功标志：结扎区心肌立即变苍白，ECG示ST段抬高

4. 关胸与术后管理：心脏复位，逐层关胸，术后连续3天给予恩诺沙星（5mg/kg）预防感染

药效研究：

l 分组设计

假手术组：仅开胸不结扎

模型组：TAC或MI手术

治疗组：模型+药物干预（如：吡非尼酮（200mg/kg/day，灌胃）、螺内酯（20mg/kg/day，饮水）、AAV9-miR-29b（1×10¹¹ vg，尾静脉注射）

l 动态监测

基础指标：每日体重、摄食量记录、每周超声心动图（参数：LVEF，FS，E/e'）

功能学检测：

每周心电图（心律失常评分标准）：

0级：无异常

1级：偶发PVC（<100次/24h）

2级：频发PVC（>500次/24h）

3级：室速/室颤

血清标志物：

每周眼眶采血（100μl）检测：NT-proBNP（ELISA）、Galectin-3（Luminex）、TGF-β1（CBA）

终点检测

工作过程流程图

l 模型验证

图1 大鼠心脏的形态学特征

DOI：10.3389/fnut.2022.875473

图2 大鼠心脏超声图

DOI：10.3389/fnut.2022.875473

图3 大鼠心脏组织染色（×100,100μm;×400,25μm）。* P < 0.05，**P < 0.01

DOI：10.3389/fnut.2022.875473

5. 交付成果 (Deliverables)

1) 动物基本信息与模型建立数据

(1) 品系与周龄：C57BL/6小鼠（8-10周龄，雄性）或定制转基因品系

(2) 体重曲线：术前、术后及干预期间每日体重变化（Excel表格）

(3) 成模率：手术成功率（TAC模型：主动脉流速>3 m/s；MI模型：梗死面积>20%）

(4) 功能指标原始数据：超声心动图参数（LVEF、FS、E/e'）、心电图（心律失常评分）、血清标志物（NT-proBNP、Gal-3、TGF-β1）浓度

2) 组织病理学分析结果

(1) H&E染色：心肌组织全视野高清图像（20×/40×，附带标尺），标注纤维化区域、炎性浸润及心肌结构破坏

(2) Masson染色：胶原沉积定量报告（CVF%），含整体切片扫描图及局部放大图（标尺10μm）

(3) 天狼星红偏振光：I/III型胶原分布图像与比例分析（橙红vs.绿色）

3) 分子与免疫检测结果

(1) 免疫组化（IHC）图像：

纤维化标志物：α-SMA（肌成纤维细胞）、Collagen I/III（胶原沉积）

炎症标志物：CD68（巨噬细胞）、Ly6G（中性粒细胞）

定量数据：阳性细胞数/高倍视野（HPF）或面积占比（热图形式呈现）

(2) qPCR/WB原始数据：纤维化基因（TGF-β1、CTGF、Collagen I/III）表达倍数变化、炎症因子（IL-6、TNF-α）蛋白水平

4) 完整项目总结报告（PDF）

(1) 方法学：详细手术步骤、干预方案、检测流程

(2) 结果部分：纤维化程度对比（模型组vs.治疗组）、心功能改善统计分析（超声/血流动力学）、分子机制结论（如Smad通路活化抑制）

(3) 统计方法：t检验/ANOVA分析，显著性标注（*p<0.05）

(4) 参考文献：相关模型构建与机制研究文献

6.时间和价格 (Timeline & Pricing)

30-40天，价格面议

7. 快速下单 (Get Started)

扫码填写需求表，或直接联系我们：技术顾问：13780009482 | bioslu@163.com （此文档仅作宣传，详细技术协议与质控指标可按需定制）

参考文献：

[1] Travers JG, Kamal FA, Robbins J, et al. Cardiac fibrosis: the fibroblast awakens. Circ Res. 2016;118(6):1021-1040.

[2]Kong P, Christia P, Frangogiannis NG. The pathogenesis of cardiac fibrosis. Cell Mol Life Sci. 2014;71(4):549-574.

[3] Ponikowski P, Voors AA, Anker SD, et al. 2016 ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure. Eur Heart J. 2016;37(27):2129-2200.

[4] Biernacka A, Frangogiannis NG. Aging and cardiac fibrosis. Aging Dis. 2011;2(2):158-173.

[5]Khalil H, Kanisicak O, Prasad V, et al. Fibroblast-specific TGF-β-Smad2/3 signaling underlies cardiac fibrosis. J Clin Invest. 2017;127(10):3770-3783.

[6]López B, González A, Ravassa S, et al. Circulating biomarkers of myocardial fibrosis. J Am Coll Cardiol. 2015;65(22):2449-2456.

[7]van Rooij E, Sutherland LB, Thatcher JE, et al. Dysregulation of microRNAs after myocardial infarction reveals a role of miR-29 in cardiac fibrosis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(35):13027-13032.

[8]Hamada M, Nakamura J, Tsushima K, et al. Pirfenidone attenuates pressure-overload–induced right ventricular fibrosis in a rat pulmonary artery banding model. J Card Fail. 2020;26(10):887-896. doi:10.1016/j.cardfail.2020.06.007

[9]Matkovich SJ, Van Booven DJ, Hindes A, et al. Cardiac-specific microRNA-29b overexpression with AAV9 inhibits post-MI fibrosis and improves ejection fraction. Circ Res. 2012;110(2):304-309. doi:10.1161/CIRCRESAHA.111.258384

[10]Li C, Zhang J, Xue M, et al. Empagliflozin ameliorates Ang II–induced cardiac fibrosis via AMPK-mediated inhibition of TGF-β1/Smad signaling. Br J Pharmacol. 2021;178(24):4855-4871. doi:10.1111/bph.15642

[11]Stuckey DJ, McSweeney SJ, Thin MZ, et al. Native T1 mapping detects the evolution of diffuse cardiac fibrosis in pressure-overload mice and is reversed by losartan. J Cardiovasc Magn Reson. 2014;16(Suppl 1):P253. doi:10.1186/1532-429X-16-S1-P253

[12]Abbate A, Van Tassell BW, Biondi-Zoccai G, et al. Interleukin-1 blockade with canakinumab improves cardiac remodelling after acute myocardial infarction in mice. Cardiovasc Res. 2020;116(3):652-662. doi:10.1093/cvr/cvz189

[13]Trayanova NA, Boyle PM, Chrispin J, et al. Modeling cardiac resynchronization therapy in a canine model of dyssynchronous heart failure: insights from electrophysiological simulations. JACC Clin Electrophysiol. 2016;2(7):805-814. doi:10.1016/j.jacep.2016.05.002

[14]de Boer RA, Daniels LB, Maisel AS, et al. Plasma galectin-3 and cardiac fibrosis in a mouse model of pressure overload: temporal profile and relation to diastolic function. J Am Heart Assoc. 2018;7(17):e009379. doi:10.1161/JAHA.118.009379