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如何構(gòu)建尿毒癥動物模型
CRF常用的動物模型有:(1)腎切除模型;(2)大鼠經(jīng)液氮冷凍腎臟的動物模型;(3)小鼠電凝摘除腎臟模型;(4)藥物模型如:大鼠腺嘌呤模型,紅霉素、阿霉素等致大鼠CRF模型;(5)陽離子化牛血清白蛋白(C-BSA)制作兔CRF模型等等。關(guān)于腎切除模型,關(guān)鍵在于手術(shù)切除腎組織的多少。若切除過多,受試動物大多處于急性腎功能衰竭期;切除過少,模型制備周期較長,而以5/6腎切除法比較適宜。Platt在1952年行5/6腎切除方法成功建成了CRF動物模型。該方法分兩步:切除左腎的2/3(切除左腎的上、下極),1周后進行**次手術(shù)切除右腎。Ormrod和Miller于1980年在大部分腎切除術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了改良的大部分腎切除法。其后又有多名學(xué)者分別行3/4、4/5、5/6、7/8腎切除法制備了CRF模型。其中,3/4腎切除腎功能衰竭較緩慢,8~10周后肌酐(Scr),尿素氮(BUN)有明顯的上升,尿蛋白明顯增加,腎小球肥大,細胞膜增厚 [2] 。4/5腎切除2周后尿素氮100~200mg/dl,肌酐15~25mg/dl。5/6腎切除術(shù)后2個月血肌酐370.4μmol/L,血尿素氮51.8mmol/L。7/8腎切除,肌酐,尿素氮有急劇上升的傾向。
但以上這些腎切除模型均需要二期手術(shù),且易發(fā)生出血、應(yīng)激、厭食和死亡。模型制備時間長(12~14周),手術(shù)不易標準化,尿素氮、血肌酐水平較低,且個體差異大。
關(guān)于大鼠經(jīng)液氮冷凍腎臟的動物模型,其原理和特點與大鼠5/6腎切除模型相似,只是針對5/6腎切除模型的切除技術(shù)要求過高和易出血的缺點而設(shè)計的。該模型可通過控制冷凍時間產(chǎn)生所需腎衰階段的CRF,術(shù)中無出血危險,然而需要特殊設(shè)備,同時也不能排除原位壞死組織誘導(dǎo)的免疫機制參與。此外,一些研究者還觀察到冷凍術(shù)會造成動物自身抗體形成。
關(guān)于小鼠電凝摘除腎臟模型,也是近年國內(nèi)外研究較成功的一種模型,它的特點是制作輕、中、重度腎衰模型,較腎切除模型不易出血和感染,成功率較高,病情較穩(wěn)定,有類似于人類腎衰的客觀指標。但是其電凝面積難于掌握,實驗期間動物的血尿素氮波動范圍大,而且小鼠可供采血量少,會影響指標檢測。
關(guān)于藥物模型,主要是以阿霉素、嘌呤霉素等為主的化學(xué)物質(zhì),尤其是腎毒藥物為主,直接毀壞腎臟。如阿霉素能對腎小球和腎小管上皮產(chǎn)生直接毒性作用,它作為一種研究腎小球疾病的動物模型,已得到國內(nèi)外學(xué)者的公認。此種模型的急性期或早期(給藥后3~6周)類似于人類微小病變型腎病;慢性期(給藥后6~9個月)則類似于人類局灶性節(jié)段性腎小球硬化。1989年,Scholey [5] 報道單次應(yīng)用阿霉素75mg/kg腹腔注射,4~5周后尿白蛋白顯著增加,菊粉廓清率(Cin)、腎血漿流量(RPF)減少。如并用腎切除法,單個腎單位的蛋白量明顯增加,收縮壓(SBP)升高,Cin降低,腎小球明顯肥大,有初期的腎小球硬化。長期的實驗,腎小球硬化更嚴重,局灶性腎小球硬化(FGS)更加廣泛 [6] 。,對腺嘌呤誘發(fā)大鼠慢性腎衰機制尚未明了,可能是高濃度的腺嘌呤通過黃嘌呤氧化作用變?yōu)闃O難溶于水的2、8-二羥基嘌呤,當(dāng)它沉積于腎小管則引起阻塞,抑制了氮質(zhì)化合物的排泄。該模型制作簡單,周期短,且隨著腺嘌呤飼料喂養(yǎng)時間的長短可制作輕、中、重度的CRF模型,但腺嘌呤對**和其他器官系統(tǒng)的影響還難以推測。由此可見,藥物模型的腎小球硬化程度輕,所需時間長,又因加大藥物劑量可造成其他臟器的損害而受到限制,有時仍需要施行腎部分切除術(shù)。
關(guān)于陽離子化牛血清白蛋白(C-BSA)制作兔CRF模型,此模型適用于免疫復(fù)合物型腎炎發(fā)展至CRF的實驗研究。
2 改進手術(shù)造模方法
筆者在實驗研究中,采用改進的大鼠5/6腎切除的方法,即采用一次性手術(shù)的方式,運用結(jié)扎加切除的方法,成功地制作了CRF動物模型,達到5/6腎臟切除的標準。在制作模型的過程中,大鼠的死亡率為21.1%。為盡量達到手術(shù)切除腎組織部分的基本一致性,通過反復(fù)的預(yù)實驗摸索,熟練掌握了手術(shù)技巧,采用同一人擔(dān)當(dāng)術(shù)者的措施。實踐證明,5/6腎切除模型比較符合腎小球高濾過致腎衰學(xué)說。因為由各種原因?qū)е碌哪I臟疾病發(fā)展到CRF階段時,機體大部分腎組織遭受嚴重損傷之后,殘余腎單位在結(jié)構(gòu)和功能上將出現(xiàn)相應(yīng)的代償適應(yīng)性變化,以部分彌補毀損腎單位喪失的功能,但這種代償適應(yīng)性變化的代價往往是殘余腎單位受到進行性破壞,出現(xiàn)殘余腎小球高灌注,高濾過和高壓力等現(xiàn)象,導(dǎo)致進行性腎小球硬化及尿蛋白排泄量增加。Brenner等 [7] 對大鼠作5/6腎切除,用微穿刺等方法證實,所謂“三高”等血流動力學(xué)的變化,是機體為適應(yīng)大部分功能性腎單位丟失的一種自身調(diào)節(jié)。在代償過程中,腎臟發(fā)生一系列病理變化,細胞外基質(zhì)明顯積聚,終導(dǎo)致腎小球硬化,隨之腎功能也從代償期發(fā)展到失代償期,終進入尿毒癥期。也就是說殘存腎單位出現(xiàn)“三高”病理現(xiàn)象,進而導(dǎo)致腎小球硬化和殘余腎單位的進一步破壞,比較接近臨床實際,其穩(wěn)定性、重復(fù)性好,具有避免壞死的腎組織保留在實驗動物體內(nèi)致實驗因素復(fù)雜化的優(yōu)點。這一直為許多研究者所認同和采用,但由于該模型需要二期手術(shù),不僅對操作技術(shù)要求高,而且易發(fā)生出血和術(shù)后感染的情況,為此,筆者在本實驗中改進了大鼠5/6腎切除的造模方法,采用一次性手術(shù)的方式,即先結(jié)扎左腎動脈的兩個分支,然后先切除2/3左腎,再切除右腎全部,僅余下1/6腎組織。這樣,既縮短了模型的制作時間,又減少了出血和術(shù)后感染的幾率,模型標準化,穩(wěn)定性好,具有可重復(fù)性,易避免實驗因素復(fù)雜化的優(yōu)點。筆者在實驗研究中所檢測的各項指標均表明對大鼠5/6腎切除CRF模型的改進是成功的。本模型是以局灶性腎小球硬化為病理特點,從而驗證了腎小球的高血流灌注學(xué)說。不僅為CRF實驗研究的順利進行奠定了良好基礎(chǔ), 而且具有臨床推廣應(yīng)用的價值。
綜上所述,建立CRF動物模型的方法很多,每種方法都有各自的長處與不足。因此,利用CRF動物模型進行科學(xué)研究時,應(yīng)根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒灄l件的需要,選擇適當(dāng)?shù)脑炷7椒ā?/span>
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