痛风动物模型的研究进展
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医学理论与 践2016年第29卷第24期 Vo1.29,No.24,Dec 2016 J Med Theor&Prac r]3335
痛风动物模型的研究进展
李娜 华龙 袁慧
皖南医学院1 2013级预防医学专业本科2公共卫生学院,安徽省芜湖市241002
摘要痛风的临床特征是高尿酸血症、反复发作的急性关节炎以及痛风石形成。流行病学调查显示,近年来我国痛
风的发病率呈现逐年递增的趋势,且发病年龄趋于低龄化,故痛风的发病机制及其临床治疗成为人们日益关注的问
题。借助动物模型可以更方便有效地认识痛风的发生发展规律,为研究其防治措施提供依据。本文对近lO年来常
用的痛风动物模型进行系统回顾,对各模型复制的现状、常用模型的优缺点进行归纳与总结。
关键词 痛风动物模型高尿酸血症
中图分类号:R589.7文献标识码:A doi:10.19381/j.issn.1001—7585.2016.24.014
痛风是长期嘌呤代谢紊乱和(或)尿酸排泄减少
所致血中尿酸升高而引起的一组异质性、代谢性疾
病,其临床特征是高尿酸血症、反复发作的急性关节
炎以及痛风石形成并沉积于关节、结缔组织和肾脏,
导致关节活动障碍或畸形、肾尿酸结石或痛风性肾
病。近年来我国痛风发病率呈现逐年递增的趋势,
且发病年龄趋于低龄化_lJ。且痛风作为独立危险因
子,可诱发和加重冠心病等心血管疾病,严重影响人
群健康。在研究痛风发病机制和疗效评价中,研制
高尿酸血症、痛风性关节炎、痛风性肾炎等动物模型
取得一定的进展。本文就近年来痛风相关动物模型
的构造情况进行综述。
1痛风性关节炎模型
1.1痛风性急性关节炎模型 痛风是人类特有的
疾病,痛风性关节炎是尿酸钠(MSU)沉积于局部关
节组织引起的炎症反应_2]。由于部分哺乳动物如
鼠、兔等体内的嘌呤代谢途径与人类不同,所以无法
从干扰嘌呤代谢紊乱的方法来构建痛风性关节炎的
模型,故造成痛风性关节炎最直接的方法就是在模
型动物的关节腔内直接注射MSU。最早采用该法
的是Coderre,向健康雄性SD大鼠关节腔内注射
MSU混悬液诱导炎症的发生,造成急性痛风性关
节炎的模型,用鼠足容积测定装置分别测量致炎前
后6h内的容积值来判断模型是否成功。虽然
Coderre的模型得到认可并被广泛采用,但由于是
因外源性尿酸钠所导致损伤,所以并不能从本质上
代替人类痛风性关节炎的模型。该模型仅用来模拟
痛风的局部关节炎症,适用于局部关节炎症状的观
察,是目前筛选痛风药物抗炎作用的常用方法,具有
稳定、易操作等优点。姚丽等l3]在此模型基础上进
行了改良,将Coderre法分别与次黄嘌呤相结合和
氧嗪酸相结合来建立痛风性关节炎动物模型,结果
发现Coderre法与次黄嘌呤结合组的血尿酸水平变
化大且维持时间长,与氧嗪酸结合组相比差异更有 统计学意义,表明Coderre法与次黄嘌呤相结合建
立的大鼠痛风性关节炎模型更符合人类痛风性关节
炎的机制。此改良模型优点是同时具备了高尿酸血
症与痛风性关节炎,但高尿酸血症并不稳定且与关
节炎模型不存在因果关系。另外,黄火高等[4]向
Wistar大鼠单侧踝关节内注入50t*l不同浓度的
MSU晶体,诱导急性单关节炎发生。结果表明通
过改进方法制备的晶体提高了实验的可重复性,成
功地诱导出了典型的大鼠急性关节炎,且具有剂量
效应关系,MSU剂量以每个踝关节20mg/ml×50 l
最佳。故其所建立的大鼠痛风性关节炎模型更充分
模拟了人类的急性痛风性关节炎,适合于痛风性关
节炎的相关研究,且该方法简单、快速、成功率极高。
陈文照等[5]采用MSU溶液0.2ml注入大鼠右侧踝
关节腔研究痛风宁疗效时,模型鼠受试关节周围软
组织明显充血水肿,受试关节滑膜细胞内线粒体、内
质网等细胞器明显肿胀,确认造模成功。McCart—
ney-Francis等[6]选用雄性新西兰大白兔(体重2~
3kg),麻醉后在双下肢注射0.4ml MSU于关节腔
内,从而造成急性痛风性关节炎模型,在相关的药理
和药效等方面被广泛应用。但是由于其病理反应还
是属于一种非特异性炎症反应,故与人类因代谢障
碍而形成的痛风性关节炎并不完全相同。
1.2痛风性慢性关节炎模型 由于痛风性结节肿
形成是慢性痛风性关节炎的重要表现与特征,所以
Wyngaarden JB等就以大鼠气泡模型来模拟慢性痛
风性关节炎。具体方法为:在雄性大鼠背部注入消
毒滤过空气2Oral,至背部皮下形成气泡囊。3d内
如气泡有缩小,再以同法补充气体。从第4天开始
向气泡内注射尿酸钠结晶,在注入结晶后局部可以
形成炎症硬结,类似于痛风性结节肿。此模型可用
来评价药物对慢性痛风性关节炎的疗效,但无法观
察药物对高尿酸血症的影响,因此不适于观察血尿
酸代谢影响而只适用于局部症状的观察。而Ryck一
* 基金项目:安徽省大学生创新创业训练计划(AH201410368110)。通讯作者:袁慧 3336厂] J M。ci Theor敬Prac Vo1.29.No.24,Dec 201 6 2016年第29卷第24期 医学理谁 躲,
marl等[7 以小鼠作为模型,在其背部皮下注射灭菌
过滤空气5ml,形成合适的气囊,1周内会形成一层
滑膜样膜,然后每天注射3ml空气使其膨胀3d,于
第7天将粒径5~15 m的无热原MSU结晶注入气
囊内,从而引起痛风性滑膜囊炎模型。Rull等[8 则
皮下注入10ml灭菌空气形成气囊,每2~3d重复
注射维持气囊胀大,于第6天在气囊内注入15mg
MSU,从而复制大鼠MSU结晶皮下气囊模型。李
扬等 将0.25ml尿酸钠溶液注入大鼠踝关节腔,lh
后大鼠踝关节肿胀,可持续48h以上,病理检查可见
到大量的中性粒细胞并且滑膜组织增生明显,毛细
血管明显扩张。同时,刘仕军等_】。]在家兔双侧膝关
节腔内注入0.5ml尿酸钠,结果导致其关节红肿且
皮温有所升高,病理检查可发现滑膜组织区水肿,毛
细血管扩张充血,炎细胞浸润以及滑膜细胞增生等
病理改变。
上述模型均是由于外源性尿酸钠注入所导致的
局部关节炎,属于一定量的尿酸盐在关节腔沉积所
引起的非特异性炎症反应,未涉及痛风的关键性因
素高尿酸血症,故不能更好地模拟人类因代谢障碍
而形成的痛风性关节炎。
2禽类痛风模型
有研究证实,禽类的嘌呤核苷酸代谢途径与人
类相似,而且缺乏尿酸酶,在尿酸的合成和代谢方面
与人类相似,所以构建合理的禽类痛风模型,能较为
准确地反映人类高尿酸血症的发病机制。
2.1鸡痛风模型 曹克光等 q采用30日龄鸡,给
予腺嘌呤4g/kg饲料喂养,第21天左右开始出现血
尿酸水平升高状况,并持续到第8周,肾组织病理学
检查未见异常。匡红艳等l_1 给予鸡高蛋白高钙饲
料喂养同时检测不同时间段的血尿酸水平,测量鸡
的跗踝关节周径的结果显示不仅模型组跗关节周径
与空白组比较存在一定的差别,而且还可形成稳定
的高尿酸血症。因为鸡的嘌呤代谢终产物是尿酸,
所以该模型能形成相对稳定的高尿酸血症,但禽类
与哺乳动物的体内代谢有较大差异,通过饲养喂食
给药有一定的困难,且个体间的差异较大。
2.2鹌鹑动物模型 刘小青等_】3]采用雄性迪法克
鹤鹑,每日每只给予含3g酵母干粉的饲料喂养,试
验周期为35d。结果显示第14天时血清尿酸水平
升高,且高尿酸水平可持续至第35天。该模型动物
尿酸代谓 途径与人类相近,造模方法类似于人类过
量高蛋白饮食导致嘌呤核苷酸代谢紊乱诱发的高尿
酸血症,且无明显毒性反应。其优点是塑模造价低、
动物体积小、实验操作方便、易于饲养管理、模型稳
定重复性好,可望成为筛选观察降尿酸药物治疗作
用和研究高尿酸血症发病机理的理想动物模型。杨
红莲等 阳也多次用到此模型。
3痛风性肾病模型
痛风性肾病是由于持续的高尿酸血症致使大量
尿酸盐结晶沉积于肾脏而造成肾脏的损害。邢儒伶
等l1 ’“’用10 高酵母饲料喂养6~8周龄雄性 Wistar大鼠,同时每天100mg/kg腺嘌呤灌胃7,d。
结果发现大鼠的血清尿素氮、肌酐及血尿酸水平等
指标都明显升高,且出现了淋巴细胞浸润、纤维组织
增生加重、问质纤维化等痛风性肾病的病理改变。
随着造模时间的延长,上述生化指标及肾脏病理组
织学改变更明显,该痛风性肾病模型较为理想。王
瑾等¨】 给予大鼠高嘌呤饲料喂养,酵母10g/'kg,腺
嘌呤100mg/kg,2ld后。肾小管和间质内出现大量尿
酸盐结晶,炎细胞浸润并且毛细血管充血水肿,造模
成功。侯建平等_1 给予大鼠灌胃腺嘌呤200mg/kg
和乙胺丁醇250mg/kg,造模成功。此类模型实验
动物大多选用大鼠,通过灌胃法促进尿酸生成和抑
制尿酸排泄,肾脏损伤在实验末期更明显,且模型稳
定,但时间长。
4高尿酸血症动物模型
现有的高尿酸血症建模方法主要从以下原理人
手:(1)直接补充外源性尿酸:因为分布在动物肝脏
内的尿酸酶需要一定时问将血液中尿酸完全转化为
尿囊素,故在短时间内补充外源性尿酸可导致血尿
酸明显升高,如陈光亮等l_] 采用一次性腹腔注射尿
酸250mg/kg可造成小鼠急性高尿酸血症模型,但
模型维持时间短;(2)补充尿酸前体物质:尿酸的前
体物质或富含嘌呤的食物可以促进尿酸的产生。常
用的药物或食物主要有黄嘌呤、次黄嘌呤、酵母等,
如Yagnik oJ和郑志萍等 l_直接在小鼠腹腔注射尿
酸生成的前体物质次黄嘌呤可以较简便地成功复制
一种较为稳定的高尿酸血症动物模型;(3)抑制尿酸
酶活性:因为动物体内存在尿酸酶,所以抑制或消除
尿酸酶的活性是建立高尿酸血症模型的关键;可以
利用基因工程技术使动物产生尿酸酶的先天缺
失L2 ,或是使用抑制尿酸酶活性的化学药物,如氧
嗪酸。氧嗪酸是三氮杂苯类化合物,可竞争性地与
尿酸酶结合,从而抑制尿酸酶的活性。如杨桂梅
等l2 采用1.Og/kg、1.5g/kg氧嗪酸钾灌胃大鼠10d
造模成功;(4)抑制肾脏排泄:由于体内尿酸主要经
肾脏排泄,若抑制肾脏排泄,可造成高尿酸血症。腺
嘌呤、乙胺丁醇以及降脂药等均有此作用,如杨桂梅
等 对大鼠每天灌胃150mg/kg或250mg/kg的腺
嘌呤,连续20d,两剂量组大鼠血尿酸水平均较对照
组明显升高,且高剂量组更明显。
大量的实验证明,单用一种药物造模往往不能
取得很好的效果,故目前大多数研究者采用联合用
药造模的方法,研究表明联合造模建立的模型使血
尿酸升高更明显,维持时间长,而且与人类的高尿酸
血症发生机制更加接近。例如:(1)腺嘌呤-4-酵母:
申海莉等¨2 用10 酵母干粉、0.1 腺嘌呤配制的
饲料连续喂养大鼠3周,第12天时测大鼠肌酐、尿
素氮和尿酸含量均显著升高。(2)次黄嘌呤+氧嗪
酸:徐立等[2 ]给小鼠腹腔注射次黄嘌呤500mg/kg
和皮下注射氧嗪酸50mg/kg,成功复SOd,鼠高尿酸
血症模型。(3)黄嘌呤+乙胺丁醇:金沈锐等[ ]给
予小鼠600mg/kg黄嘌呤和250mg/kg乙胺丁醇灌