前言

心血管疾病（CVD）是一類涉及心臟或血管的疾病。CVD包括冠心病（CAD）谐区、心力衰竭湖蜕、高血壓心臟病、風(fēng)濕性心臟病宋列、心肌病昭抒、異常心律、先天性心臟病炼杖、瓣膜性心臟病灭返、心臟炎、主動(dòng)脈瘤坤邪、外周動(dòng)脈疾病熙含、血栓栓塞性疾病和靜脈血栓形成等。世界衛(wèi)生組織2004年全球疾病負(fù)擔(dān)報(bào)告指出罩扇，心血管疾病是全球頭號(hào)殺手婆芦，2004年全球有17000萬(wàn)人死于心血管疾病，到2030年之前喂饥，死亡人數(shù)預(yù)計(jì)超過(guò)兩千三百萬(wàn)消约。

心血管疾病一直是基礎(chǔ)和臨床研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，斑馬魚作為一種重要的模式生物员帮，在該研究領(lǐng)域也發(fā)揮著重大的作用或粮。接下來(lái)從斑馬魚在心血管疾病研究中的優(yōu)勢(shì)以及應(yīng)用兩方面對(duì)其進(jìn)行介紹。

斑馬魚在心血管方向研究?jī)?yōu)勢(shì)

1.大模式生物哺乳動(dòng)物和鳥類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)捞高、成本高氯材、難于大規(guī)模實(shí)驗(yàn)和不適于活體觀察渣锦，斑馬魚具有體外受精、體外發(fā)育氢哮、體積小袋毙、產(chǎn)卵量高、發(fā)育迅速冗尤、胚胎及幼體透明听盖、易于進(jìn)行胚胎和遺傳學(xué)操作的特點(diǎn)。斑馬魚胚胎及幼體透明利于活體觀察裂七，可觀察到像心跳皆看、原腸期的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、血管的形成及血管的病變等事件背零。

2.斑馬魚胚胎和日齡較小的幼魚可通過(guò)皮膚彌散供氧腰吟，即使在外界供氧終斷的情況下胚胎仍能存活較長(zhǎng)一段時(shí)間，這種優(yōu)勢(shì)在研究致死性心血管畸形及側(cè)枝動(dòng)脈生成等方面是小鼠所不具備的徙瓶。

3.斑馬魚容易進(jìn)行轉(zhuǎn)基因和基因敲除等操作毛雇。血管內(nèi)皮表達(dá)綠色熒光蛋白( Fli1：EGFP) 、巨噬細(xì)胞表達(dá)綠色熒光蛋白( Lyz：EGFP) 和紅細(xì)胞表達(dá)紅色熒光蛋白( Gata1：dsＲed) 在心血管研究中常用于轉(zhuǎn)基因斑馬魚倍啥。

4.斑馬魚中樞神經(jīng)系統(tǒng)禾乘、視覺系統(tǒng)以及血液在分子水平上與人類的相似度達(dá) 85%，尤其是心血管系統(tǒng)虽缕，早期的發(fā)育過(guò)程與人類極度相似。

斑馬魚發(fā)育過(guò)程

斑馬魚模型在心血管疾病研究領(lǐng)域的應(yīng)用 

藥物篩選模型

近幾十年來(lái)學(xué)者們成功構(gòu)建了多種心血管疾病的斑馬魚研究模型蒲稳，尤其是在心血管及其相關(guān)疾病的藥物篩選和毒性評(píng)價(jià)領(lǐng)域的研究極其活躍氮趋。心血管疾病是遺傳和環(huán)境相互作用的結(jié)果，涉及到多種細(xì)胞和因子江耀，斑馬魚是篩選新的心血管藥物的重要模式動(dòng)物剩胁。斑馬魚作為藥物篩選模型，具有高通量祥国、樣品用量少昵观、操作相對(duì)簡(jiǎn)單和可以在體觀察等特點(diǎn)。斑馬魚作為高通量藥物篩選動(dòng)物模型舌稀，促進(jìn)了高通量藥物篩選技術(shù)的發(fā)展啊犬，避免了目標(biāo)藥物選擇的不足，具有系統(tǒng)性和快速篩選藥的優(yōu)點(diǎn)壁查。

促進(jìn)或抑制血管生成藥物篩選模型 

血管生成不足表現(xiàn)為無(wú)法滿足機(jī)體組織生長(zhǎng)或修復(fù)需要觉至，引起心血管疾病，如閉塞性動(dòng)脈硬化睡腿、血栓性血管病语御、心肌梗死峻贮、冠心病等。研發(fā)促進(jìn)血管再生的藥物有利于治療相關(guān)疾病应闯。田麗莉等采用斑馬魚模式生物證實(shí)了莪術(shù)醇具有提高仔魚體血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子 A 和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體 R2( VEGFR2) 基因的表達(dá)量纤控，促進(jìn)血管生成的活性〉锓模控制血管生成可以抑制腫瘤的生長(zhǎng)和遷移嚼黔，而抑制血管生成藥物的發(fā)現(xiàn)將有利于腫瘤性疾病的治療。陳錫強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)惜辑，熊果酸對(duì)斑馬魚生理性及移植瘤引起的血管生成有明顯抑制作用唬涧，這種抑制血管生成的作用與阻滯 VEGFＲ2相關(guān)。Bayliss 等利用成年斑馬魚證實(shí)使用小分子抑制劑可通過(guò)調(diào)控受體信號(hào)精確控制血管再生盛撑。

降血脂藥物篩選模型

高脂血癥是一種脂代謝紊亂疾病碎节，可表現(xiàn)為血漿總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇( LDL-C)升高抵卫、高密度脂蛋白膽固醇降低狮荔。血脂異常與心腦血管疾病風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。給斑馬魚高膽固醇飲食建立高脂介粘、動(dòng)脈粥樣硬化模型是近年來(lái)醫(yī)學(xué)和生物學(xué)界研究的熱點(diǎn)殖氏。韓冰建立了斑馬魚高脂模型，并進(jìn)行了藥物篩選姻采，證實(shí)小檗胺具有降血脂作用雅采。Stoletov等給轉(zhuǎn)基因 Fli1-EGFP 斑馬魚幼魚喂食熒光標(biāo)記的高膽固醇食物，建立動(dòng)脈粥樣硬化模型慨亲，發(fā)現(xiàn)Ezetimibe 能夠明顯改善血管壁脂質(zhì)沉積婚瓜。

抗炎癥藥物篩選模型 

炎癥學(xué)說(shuō)認(rèn)為動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成至少有兩個(gè)途徑。其中一種是由機(jī)械性刑棵、LDL-C巴刻、免疫性、毒素等原因引起的內(nèi)皮損傷蛉签，繼而內(nèi)皮細(xì)胞分泌生長(zhǎng)因子并吸引單核細(xì)胞黏附于內(nèi)皮下胡陪。遷移入內(nèi)皮下間隙后，單核細(xì)胞攝取脂質(zhì)形成脂紋并釋放血小板源性生長(zhǎng)因子樣生長(zhǎng)因子碍舍。有學(xué)者認(rèn)為柠座，斑馬魚是在基因組上研究人類炎癥免疫性疾病相關(guān)的病理生理學(xué)及在活體內(nèi)進(jìn)行高通量藥物篩選的良好模式生物。斑馬魚抗炎藥物篩選模型的建立促進(jìn)了心血管疾病治療學(xué)的發(fā)展乒验。目前已成功構(gòu)建了中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞 EGFP或 ＲFP 標(biāo)記的轉(zhuǎn)基因斑馬魚炎癥模型愚隧。但成麗等基于轉(zhuǎn)基因斑馬魚炎癥模型對(duì)人參提取物抗炎活性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)人參提取物石油醚和乙酸乙酯對(duì)轉(zhuǎn)基因斑馬魚炎癥模型中巨噬細(xì)胞向損傷尾部聚集有顯著的抑制作用，具有明顯的抗炎活性狂塘。

毒性評(píng)估

斑馬魚作為模式生物的優(yōu)勢(shì)录煤，還體現(xiàn)為斑馬魚在毒性評(píng)估方面應(yīng)用廣泛。毒性評(píng)估可分為藥性毒性評(píng)估和環(huán)境污染物毒性評(píng)估荞胡。

藥性毒性評(píng)估

藥物的心血管毒性占其全部毒性反應(yīng)的26%妈踊。基于斑馬魚與人類基因高度同源性泪漂，斑馬魚是一個(gè)很好的驗(yàn)藥系統(tǒng)廊营，其心臟已被廣泛應(yīng)用于評(píng)估化合物的毒性。Orfanidou 等研究了抗癌藥物阿霉素的心血管毒性萝勤，觀察到如果評(píng)價(jià)涉及心臟收縮力和心臟收縮頻率兩個(gè)指標(biāo)露筒，阿霉素具有嚴(yán)重的心臟毒性副作用，而若只考慮心臟收縮頻率敌卓，心臟毒性則與藥物濃度有關(guān)慎式。

環(huán)境污染物毒性評(píng)估 

雙酚類物質(zhì)是環(huán)境中廣泛分布的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，雙酚 A( BPA) 是其中的一種趟径。研究表明斑馬魚膽汁對(duì) BPA 具有較強(qiáng)的蓄積能力瘪吏。BPA 對(duì)早期發(fā)育斑馬魚具有生殖和神經(jīng)內(nèi)分泌毒性及非特異性免疫毒性。BPA 可導(dǎo)致脂代謝紊亂蜗巧、葡萄糖耐受不良及胰島素抵抗掌眠。環(huán)境污染物苯甲酸芐酯是酞酸酯類一員，Sun 等研究發(fā)現(xiàn)幕屹，苯甲酸芐酯會(huì)導(dǎo)致斑馬魚心臟缺陷蓝丙、血壓升高、胚胎心率降低香嗓，并且與心臟發(fā)育相關(guān)的 Nkx2.5 和 T-box 轉(zhuǎn)錄因子下調(diào)迅腔。Liu等研究發(fā)現(xiàn)，殺菌劑三唑酮可導(dǎo)致斑馬魚形態(tài)畸形靠娱、心包水腫、心動(dòng)過(guò)緩掠兄、心臟輸出量顯著減少像云，通過(guò)QPCR 進(jìn)一步確定這種毒性會(huì)導(dǎo)致鈣信號(hào)通路相關(guān)基因下降。除草劑乙草胺可致使斑馬魚循環(huán)缺陷和血栓形成蚂夕，NKX2.5 和 GATA4 表達(dá)下調(diào)迅诬。Duan 等還通過(guò)斑馬魚胚胎證實(shí)了二氧化硅納米粒子通過(guò)VEGFR2 介導(dǎo)的 MAPK 信號(hào)通路抑制巨噬細(xì)胞活性和血管生成。

疾病模型構(gòu)建

心肌病

心肌病是指由心肌異常導(dǎo)致心臟功能障礙的一類疾病婿牍。常見心肌病主要有擴(kuò)張性心肌渤薮（DCM）和肥厚型心肌病（HCM）兩類等脂。HCM 一般被認(rèn)為與遺傳密切相關(guān)俏蛮，患者一級(jí)親屬的患病率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通人撑蚌；相比之下，DCM 只有約 30% 與遺傳相關(guān)搏屑。雖然斑馬魚的心臟和人類的心臟有不同的結(jié)構(gòu)争涌，但仍能夠把斑馬魚作為研究人類心血管疾病的模型。Schonberger 等發(fā)現(xiàn)在 DCM 家族中辣恋，轉(zhuǎn)錄激活輔助因子 EYA4 發(fā)生了突變亮垫。隨后他們又利用 MO 技術(shù)敲低了 EYA4 的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)此時(shí)的斑馬魚心臟確實(shí)出現(xiàn)功能下降的趨勢(shì)伟骨，與他們之前的研究相符饮潦。Xu 等研究發(fā)現(xiàn)，類似于 titin 的基因突變同樣可導(dǎo)致斑馬魚心肌病的發(fā)生携狭。斑馬魚心臟 mlc2 和 titin 兩基因突變所產(chǎn)生的表型類似继蜡。Troponin T 的突變會(huì)導(dǎo)致心室收縮異常。有研究表明暑中，Troponin T 突變是導(dǎo)致人類 HCM 發(fā)生的主要原因之一壹瘟。

炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)在哺乳動(dòng)物或斑馬魚的心血管疾病中起著重要的作用。斑馬魚在其生命周期當(dāng)中可能和人類接觸著不同的病原體鳄逾，但其免疫系統(tǒng)與人類相似稻轨。斑馬魚在 2dpf（受精后天數(shù)）開始出現(xiàn)先天性免疫，體外可觀察到巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的遷移雕凹，4~6 周后適應(yīng)性免疫系統(tǒng)逐漸發(fā)育成熟殴俱。斑馬魚巨噬細(xì)胞和噬中性粒細(xì)胞對(duì)機(jī)體損傷的響應(yīng)方式與人類基本相同，例如枚抵，在斑馬魚尾鰭受損以后线欲，尾鰭部位的噬中性粒細(xì)胞的數(shù)量會(huì)急劇上升并在損傷后 6 小時(shí)達(dá)到頂峰，48 小時(shí)時(shí)恢復(fù)正常汽摹。這和哺乳動(dòng)物肺噬中性粒細(xì)胞對(duì)炎癥的反應(yīng)有著相同的過(guò)程李丰。斑馬魚較小鼠類炎癥模型的最大優(yōu)勢(shì)在于可在體外直接觀察炎癥細(xì)胞的存在。Renshaw 等采用報(bào)道基因技術(shù)標(biāo)記斑馬魚的噬中性粒細(xì)胞逼泣。在將這種轉(zhuǎn)基因魚的尾鰭損傷后趴泌，他們清晰地觀察到帶綠色熒光的噬中性粒細(xì)胞向損傷部位遷移、聚集和消散拉庶，這與人類免疫系統(tǒng)對(duì)損傷的反應(yīng)相一致嗜憔。

動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）

AS是一種人類常見病和多發(fā)病氏仗。由于血漿中高密度脂蛋白水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低密度和極低密度脂蛋白水平吉捶，因此斑馬魚一般不會(huì)自發(fā)形成 AS。在用含高脂食物持續(xù)喂養(yǎng)的情況下，斑馬魚血漿中低密度和極低密度脂蛋白的水平顯著提高呐舔，同時(shí)伴有脂蛋白的氧化和血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及功能的紊亂現(xiàn)象币励，這與人類 AS 早期的病理變化相同，從而提示斑馬魚可作為人類 AS 研究的動(dòng)物模型滋早。斑馬魚幼體透明的軀體允許研究者在體外實(shí)時(shí)地觀察 AS 的形成和發(fā)展榄审。做法是在斑馬魚的高脂飼料當(dāng)中添加熒光膽固醇脂類物質(zhì)，喂食后再在共聚焦顯微鏡下觀察斑馬魚活體血管內(nèi)粥樣硬化的整個(gè)發(fā)展過(guò)程杆麸。最近的研究表明搁进，臨床上常用的兩類降脂藥物依折麥布（ezetimibe）和辛伐他汀（simvastatin）昔头，可以減少高脂飲食的斑馬魚血液中的膽固醇含量及血管壁的脂質(zhì)沉積饼问，說(shuō)明斑馬魚與人類存在著相似的脂質(zhì)代謝過(guò)程，斑馬魚將來(lái)也可以作為篩選調(diào)脂類藥物的動(dòng)物模型揭斧。

結(jié)語(yǔ)

斑馬魚模式生物近年來(lái)在心血管疾病研究領(lǐng)域得到了更多的應(yīng)用莱革，促進(jìn)了心血管相關(guān)疾病發(fā)病機(jī)制的研究、藥物篩選以及環(huán)境污染物對(duì)心血管系統(tǒng)毒性的評(píng)價(jià)等研究讹开。隨著研究的深入盅视，斑馬魚在生命科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)?huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用已無(wú)可質(zhì)疑。其作為生物醫(yī)學(xué)研究模型的這一扇新的窗戶已經(jīng)被打開旦万，而下一步更要求我們?cè)俳釉賲柲只鳎嘈旁诓痪玫膶?lái)，以斑馬魚作為動(dòng)物疾病模型在研究人類疾病的發(fā)生機(jī)制成艘、藥物篩選以及基因治療等方面將獲得更大的突破赏半。

以上部分內(nèi)容參考自《現(xiàn)代醫(yī)學(xué)》雜志發(fā)表的武琳、楊明淆两、陳忠題為”斑馬魚模型在心血管疾病研究領(lǐng)域的應(yīng)用及進(jìn)展”的論文断箫。