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如何构建尿毒症动物模型

    CRF常用的动物模型有:1)肾切除模型;2)大鼠经液氮冷冻肾脏的动物模型;3)小鼠电凝摘除肾脏模型;4)**模型如:大鼠腺嘌呤模型,红霉素、阿霉素等致大鼠CRF模型;5)阳离子化牛血清白蛋白(C-BSA)制作兔CRF模型等等。关于肾切除模型,关键在于手术切除肾组织的多少。若切除过多,受试动物大多处于急性肾功能衰竭期;切除过少,模型制备周期较长,而以5/6肾切除法比较适宜。Platt1952年行5/6肾切除方法成功建成了CRF动物模型。该方法分两步:切除左肾的2/3(切除左肾的上、下极),1周后进行第二次手术切除右肾。OrmrodMiller1980年在大部分肾切除术的基础上,提出了改良的大部分肾切除法。其后又有多名学者分别行3/44/55/67/8肾切除法制备了CRF模型。其中,3/4肾切除肾功能衰竭较缓慢,810周后肌酐(Scr),尿素氮(BUN)有明显的上升,尿蛋白明显增加,肾小球肥大,细胞膜增厚 2 4/5肾切除2周后尿素氮100200mg/dl,肌酐1525mg/dl5/6肾切除术后2个月血肌酐370.4μmol/L,血尿素氮51.8mmol/L7/8肾切除,肌酐,尿素氮有急剧上升的倾向。

 但以上这些肾切除模型均需要二期手术,且易发生出血、应激、厌食和死亡。模型制备时间长(1214周),手术不易标准化,尿素氮、血肌酐水平较低,且个体差异大。

 关于大鼠经液氮冷冻肾脏的动物模型,其原理和特点与大鼠5/6肾切除模型相似,只是针对5/6肾切除模型的切除技术要求过高和易出血的缺点而设计的。该模型可通过控制冷冻时间产生所需肾衰阶段的CRF,术中无出血危险,然而需要特殊设备,同时也不能排除原位坏死组织诱导的**机制参与。此外,一些研究者还观察到冷冻术会造成动物自身抗体形成。

 关于小鼠电凝摘除肾脏模型,也是近年国内外研究较成功的一种模型,它的特点是制作轻、中、重度肾衰模型,较肾切除模型不易出血和感染,成功率较高,病情较稳定,有类似于人类肾衰的客观指标。但是其电凝面积难于掌握,实验期间动物的血尿素氮波动范围大,而且小鼠可供采血量少,会影响指标检测。

 关于**模型,主要是以阿霉素、嘌呤霉素等为主的化学物质,尤其是肾毒**为主,直接毁坏肾脏。如阿霉素能对肾小球和肾小管上皮产生直接毒性作用,它作为一种研究肾小球**的动物模型,已得到国内外学者的公认。此种模型的急性期或早期(给药后36周)类似于人类微小病变型肾病;慢性期(给药后69个月)则类似于人类局灶性节段性肾小球硬化。1989年,Scholey 5 报道单次应用阿霉素75mg/kg腹腔注射,45周后尿白蛋白显著增加,菊粉廓清率(Cin)、肾血浆流量(RPF)减少。如并用肾切除法,单个肾单位的蛋白量明显增加,收缩压(SBP)升高,Cin降低,肾小球明显肥大,有初期的肾小球硬化。长期的实验,肾小球硬化更严重,局灶性肾小球硬化(FGS)更加广泛 6 。目前,对腺嘌呤诱发大鼠慢性肾衰机制尚未明了,可能是高浓度的腺嘌呤通过黄嘌呤氧化作用变为极难溶于水的28-二羟基嘌呤,当它沉积于肾小管则引起阻塞,抑制了氮质化合物的排泄。该模型制作简单,周期短,且随着腺嘌呤饲料喂养时间的长短可制作轻、中、重度的CRF模型,但腺嘌呤对**和其他器官系统的影响还难以推测。由此可见,**模型的肾小球硬化程度轻,所需时间长,又因加大**剂量可造成其他脏器的损害而受到限制,有时仍需要施行肾部分切除术。

 关于阳离子化牛血清白蛋白(C-BSA)制作兔CRF模型,此模型适用于**复合物型肾炎发展至CRF的实验研究。

2 改进手术造模方法

 笔者在实验研究中,采用改进的大鼠5/6肾切除的方法,即采用一次性手术的方式,运用结扎加切除的方法,成功地制作了CRF动物模型,达到5/6肾脏切除的标准。在制作模型的过程中,大鼠的死亡率为21.1%。为尽量达到手术切除肾组织部分的基本一致性,通过反复的预实验摸索,熟练掌握了手术技巧,采用同一人担当术者的措施。实践证明,5/6肾切除模型比较符合肾小球高滤过致肾衰学说。因为由各种原因导致的肾脏**发展到CRF阶段时,机体大部分肾组织遭受严重损伤之后,残余肾单位在结构和功能上将出现相应的代偿适应性变化,以部分弥补毁损肾单位丧失的功能,但这种代偿适应性变化的代价往往是残余肾单位受到进行性破坏,出现残余肾小球高灌注,高滤过和高压力等现象,导致进行性肾小球硬化及尿蛋白排泄量增加。Brenner 7 对大鼠作5/6肾切除,用微穿刺等方法证实,所谓“三高”等血流动力学的变化,是机体为适应大部分功能性肾单位丢失的一种自身调节。在代偿过程中,肾脏发生一系列病理变化,细胞外基质明显积聚,终导致肾小球硬化,随之肾功能也从代偿期发展到失代偿期,终进入尿毒症期。也就是说残存肾单位出现“三高”病理现象,进而导致肾小球硬化和残余肾单位的进一步破坏,比较接近临床实际,其稳定性、重复性好,具有避免坏死的肾组织保留在实验动物体内致实验因素复杂化的优点。这一直为许多研究者所认同和采用,但由于该模型需要二期手术,不仅对操作技术要求高,而且易发生出血和术后感染的情况,为此,笔者在本实验中改进了大鼠5/6肾切除的造模方法,采用一次性手术的方式,即先结扎左肾动脉的两个分支,然后先切除2/3左肾,再切除右肾全部,仅余下1/6肾组织。这样,既缩短了模型的制作时间,又减少了出血和术后感染的几率,模型标准化,稳定性好,具有可重复性,易避免实验因素复杂化的优点。笔者在实验研究中所检测的各项指标均表明对大鼠5/6肾切除CRF模型的改进是成功的。本模型是以局灶性肾小球硬化为病理特点,从而验证了肾小球的高血流灌注学说。不仅为CRF实验研究的顺利进行奠定了良好基础, 而且具有临床推广应用的价值。

 综上所述,目前建立CRF动物模型的方法很多,每种方法都有各自的长处与不足。因此,利用CRF动物模型进行科学研究时,应根据实验目的和实验条件的需要,选择适当的造模方法。

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