肾纤维化动物模型特点与研究进展
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大鼠肾纤维化模型肾积水(hydronephrosis)是指尿液从肾盂排出受阻,蓄积后肾内压力增高,肾盂肾盏扩张,肾实质萎缩,导致肾功能减退。
梗阻性肾病其主要的病理生理改变是肾积水、肾盂及肾小管压力升高、肾间质水肿、炎性细胞浸润、肾间质内成纤维细胞增生、肾间质胶原蛋白聚集、肾间质增宽、肾小管萎缩,最终导致肾间质纤维化和肾单位减少,引起肾功能衰竭。
单侧输尿管梗阻是比较成熟的肾间质纤维化模型,结扎2周就可有成纤维细胞的增生和间质细胞外基质的生成。
但是由于输尿管的结扎使患侧肾盂中的尿液不能外排,加上对侧肾脏的代偿作用,所以一般情况模型组血肌酐、尿素氮、NAG以及24h尿蛋白仅明显高于正常组,但还处于正常范围之内,同时对侧肾一般也无明显改变,而患侧肾脏组织中大量炎症细胞浸润、肾小管和间质的结构严重破坏以及肾间质纤维化,最后肾间质呈现广泛的纤维化,而肾小球几乎没有病变。
因此单侧输尿管梗阻模型在研究肾间质纤维化方面使研究的靶点明确,有利于其病变机理及抗间质纤维化治疗的研究。
1.实验动物SPF级Wistar大鼠,健康,雄性,体重为180g~200g2.实验分组实验分六组:正常对照组、模型组、阳性药组、受试药组三个剂量组,每组15只动物。
3.实验周期7d,14d,21d,28d4.建模方法1术前一晚禁食,自由饮水。
2称量大鼠,腹腔注射水合氯醛(15%)350mg/kg麻醉,剃毛固定后用碘酒及酒精擦拭手术区域。
3在上腹中线偏左约3-4mm剪开腹壁,手术组分离出左肾输尿管。
4在靠近肾下极处结扎并分离输尿管,然后双结扎,在2个结扎中间剪断输尿管,逐层缝合肌层及腹壁,酒精清洁缝合处。
待小鼠清醒后,将其放回洁净笼具后放回饲养室饲养,定期观察大鼠状态及死亡情况并做好记录。
5置于加热垫至其苏醒。
假手术组不结扎输尿管,其余步骤相同。
6术后三天连续注射青霉素20万单位/天防止感染。
5.模型的评价5.1 蛋白尿含量、尿NAG活性测定模型组术后2周、4周的24h尿蛋白含量以及尿酶NAG活性比正常组和假手术组明显上升。
UUO模型大鼠肾间质纤维化动态进展及α-SMA、TGF-β1和VDR表达变化谢盛彬;王伟铭;陈楠【摘要】目的观察单侧输尿管梗阻(UUO)模型大鼠肾小管间质纤维化动态进展,研究该病理过程中肾脏纤维化相关蛋白表达的变化.方法 32只清洁级SD大鼠随机分为假手术组(n=16)和UUO模型组(模型组,n=16).两组大鼠分别于术后(模型组建模后)第2、5、9、14天分批(n=4)处死,留取手术侧(模型组梗阻侧)肾脏组织.分别采用HE和Masson染色、免疫组织化学染色及Western blotting等方法,评价肾小管间质纤维化损伤程度并检测肾脏组织α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、纤维连接蛋白(FN)、维生素D受体(VDR)及转化生长因子β1(TGF-β1)等相关蛋白的表达.结果肾脏组织形态学观察显示,随着输尿管梗阻时间的延长,肾小管间质纤维化程度逐步加重.免疫组织化学染色显示,模型组大鼠建模后各时间点肾间质α-SMA和FN 阳性面积百分比均显著高于假手术组(P<0.05),且随着梗阻时间的延长逐渐升高,至建模后第14天时达到高峰.Western blotting分析表明,模型组大鼠建模后各时间点α-SMA和TGF-β1相对表达量均显著高于假手术组(P<0.05),而VDR相对表达量显著低于假手术组(P<0.05);建模后第2天,模型组大鼠肾脏组织α-SMA相对表达量已显著增加;建模后第14天,模型组α-SMA和TGF-β1相对表达量分别增高至假手术组的12.7倍和8.8倍,而VDR相对表达量下降至假手术组的3%.结论 UUO 模型大鼠建模后第14天可出现显著的肾间质纤维化;建模早期肾间质中α-SMA表达增加提示肾间质成纤维细胞的活化;VDR表达的进行性减少提示其与肾间质纤维化有关.【期刊名称】《上海交通大学学报(医学版)》【年(卷),期】2010(030)007【总页数】7页(P752-757,796)【关键词】肾小管间质纤维化;单侧输尿管梗阻;α平滑肌肌动蛋白;维生素D受体;转化生长因子β1【作者】谢盛彬;王伟铭;陈楠【作者单位】上海交通大学,医学院瑞金医院肾脏内科,上海,200025;上海交通大学,医学院瑞金医院肾脏内科,上海,200025;上海交通大学,医学院瑞金医院肾脏内科,上海,200025【正文语种】中文【中图分类】R692.6肾小管间质纤维化是多种病因所致慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)进展至终末期肾病的最后共同通路。
肾纤维化模型研究进展肾纤维化是各种形式肾脏病发展的最终共同途径,其结果是肾脏功能进行性不可逆转的损害,给人类健康带来巨大威胁。
肾纤维化类型多种多样,不同的致肾脏损害因素,均可导致肾纤维化。
因此,建立好的肾纤维化模型对于研究肾纤维化的发病机制、预防和治疗、延缓肾纤维化的措施均有十分重要的意义。
动物实验证实,肾纤维化与炎性细胞的侵润、成纤维细胞分化/增殖、细胞外基质蛋白的沉积和肾小管萎缩有关[1]。
肾纤维化的发生机制是一个非常复杂的慢性病理过程,很多细胞介质和生长因子都直接或间接参与了这一过程。
目前的研究主要集中于以下 3 个方面: 细胞生长因子的作用,主要包括促纤维化的转化生长因子β( TGF-β)、成纤维细胞生长因子( FGF) 、血管紧张素Ⅱ( Ang Ⅱ) 和起保护作用的肝细胞生长因子( HGF);肾小管上皮细胞-肌成纤维细胞转分TEMT or EMT) 过程的作用,包括表达α平滑肌肌动蛋白(α-SMA) 的肌成纤维细胞、细胞外基质成分如胶原( Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ) 、纤维连接蛋白( FN) 等; 信号转导通路的作用,包括 Smad 依赖性信号转导通路( 主要是Smad2、Smad3 和起负调节作用的Smad7) 和非TGF-β依赖的Smad 信号转导通路( 如ERK/P38MAPK) 。
1 单侧输尿管结扎(UUO)导致的肾纤维化模型大鼠UUO模型的制作方法:大鼠氯胺酮麻醉后取右侧卧位,局部剃毛,常规消毒铺孔巾,选择左侧背部肋下约0.5cm为切口,依次切开皮肤至腹膜后,游离肾脏及输尿管,将左侧输尿管用组织钳托起取中段部位,用止血钳夹住,在管两端各用丝线结扎后剪断输尿管,然后连续缝合皮肤。
UUO的特点是:进行性小管萎缩及间质纤维化。
小管和间质细胞增生,肾实质巨噬细胞、单核细胞浸润,这些改变最终导致小管间质纤维化和小管萎缩[2],肾实质被纤维组织取代,而肾小球相对不受影响,不会产生高血压或脂代谢异常[3]。
肾纤维化诊断研究进展【摘要】肾纤维化是影响各类肾脏疾病的治疗及预后的重要因素之一,延缓和阻断肾纤维化是防治肾损害的关键,也是目前国内外肾脏病研究的热点。
随着分子生物学技术的发展和应用,大量研究表明TGF-β1是启动和终止肾纤维化的关键细胞因子之一,PCⅢ、IV-C与肾纤维化也有密切的联系。
血清学诊断肾纤维化可以使临床医生动态观察肾脏病变程度,以及时、准确地判断是否存在肾纤维化及其纤维化程度,有助于合理制定治疗方案及准确地判断预后。
【关键词】转化生长因子;Ⅲ型前胶原;Ⅳ型胶原;肾纤维化;诊断;PCⅢ;IV-C;TGF-β1肾纤维化(包括肾间质纤维化和肾小球硬化)是一个动态发展的过程,标志着不可逆性肾损伤,是影响各类肾脏疾病的治疗及预后的重要因素之一[1]。
因此,延缓和阻断肾纤维化是防治肾损害的关键,也是目前国内外肾脏病研究的热点。
能否及时、准确地判断是否存在肾纤维化,有助于临床医生合理制定治疗方案及较准确地判断预后。
目前临床上对肾纤维化的诊断仍以肾组织病理活检为主,但它具有创伤性,加之其它诸多因素,难以动态观察。
因此,寻求一种能够比较准确地反映肾脏纤维化病变程度的非创伤性检查方法正是目前临床医生所面临的难题。
近年来,血清学方法诊断肾纤维化的价值日益受到人们的重视。
大量研究表明TGF-β1是启动和终止肾脏纤维化的关键细胞因子之一,对阻止肾病的进展有重要意义[2]。
随着肝纤维化领域研究的深入,诸多学者研究发现PCⅢ、IV-C可做为慢性肝纤维化的指标[3~4]。
人们在此基础上逐渐认识到各器官的纤维化都有相似之处。
1 TGF-β1与肾纤维化随着分子生物学技术的发展与应用,大量研究表明,TGF-β1的增多与组织纤维化存在因果关系。
在肾纤维化过程中, TGF-β1作为体内细胞外基质(ECM)平衡的调节器,可调节炎症反应,促进ECM的合成和沉积,减少ECM的降解,并能直接刺激其下游介质如结缔组织生长因子的基因转录,而调节成纤维细胞的生长以及成纤维细胞和系膜细胞外基质的分泌,促使肾小球硬化、肾间质纤维化[5~7]。
[标签:标题]肾纤维化动物模型特点与研究进展本文关键词:纤维化,研究进展,模型,动物肾纤维化动物模型特点与研究进展本文简介:摘要:肾纤维化为慢性肾病发展至终末期肾衰所必经的相同病理路径,病理改变分为肾间质纤维化和肾小球硬化。
肾纤维化的理想动物模型对慢性肾病发病机制的研究及其治疗药物的研发等存在现实意义。
目前,肾纤维化动物模型制作包括药物或毒物诱导、手术模型以及基因敲除等多种模型,不同动物模型肾功能、肾组织病理等方面各具特肾纤维化动物模型特点与研究进展本文内容:摘要:肾纤维化为慢性肾病发展至终末期肾衰所必经的相同病理路径,病理改变分为肾间质纤维化和肾小球硬化。
肾纤维化的理想动物模型对慢性肾病发病机制的研究及其治疗药物的研发等存在现实意义。
目前,肾纤维化动物模型制作包括药物或毒物诱导、手术模型以及基因敲除等多种模型,不同动物模型肾功能、肾组织病理等方面各具特点,尚无法完全模拟人类慢性肾疾病,这提示慢性肾疾病发病的复杂性,对于其病理机制认识与防治具有重要意义。
关键词:肾纤维化;肾间质纤维化;肾小球硬化;动物模型;肾纤维化是肾单位损坏,间质中成纤维细胞的大量增生及肌成纤维细胞的形成、细胞外基质生成过度并沉积发生的肾小球硬化(glomerulosclerosis, GS)、肾间质纤维化(renal interstitial fibrosis, RIF), 并最终丧失肾功能。
确诊肾纤维化的金指标为肾组织的病理学检查,包括观察肾小管、间质和肾小球基底膜的病理形态。
肾纤维化的大体病理观察主要是:肾脏明显硬化、减小,表面不平整、颗粒样变;镜下观:肾间质炎性细胞弥漫性浸润、间质纤维组织增殖、纤维化形成;肾小球大部分发生硬化、透明样改变,毛细血管破坏,系膜基质增生;由于肾小球血流受阻,而造成肾小管发生萎缩,病变轻处,残余肾代偿性增大;生化检测主要表现在血清尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)、血清肌酐(serum creatinine, SCr)、24 h尿蛋白定量异常[1].诱导肾纤维化的方法主要有药物或毒物(氯化汞、环孢素A、肾毒性药物、氨基糖苷类药物等)、手术(输尿管单侧结扎、5/6肾切除模型、肾缺血-再灌注等)、单侧肾切除复合AngⅡ等复合因素以及转基因模型等等,本文对常见模型综述如下。
肾间质纤维化的研究进展及分析摘要】肾小管间质纤维化是慢性肾脏病进展为终末期肾病的共同通路,临床上对终末期肾病只能靠透析或者肾移植来维持生命,因此了解肾间质纤维化病因及其发病机制对于延缓慢性肾脏病进展具有重要意义。
【关键词】慢性肾脏病;肾间质纤维化;研究进展【中图分类号】R586 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752(2019)09-0220-011.研究背景肾间质纤维化是指在各种原发性及继发性致病因素下所导致细胞外基质(extracellular matrix ECM)异常增加,降解减少,沉聚于肾小球/肾间质内,引起肾脏组织形态学改变,导致肾单位丢失,肾小球硬化和肾间质纤维化。
肾间质纤维化是各种不同病理类型肾病进展为终末期肾病的共有的病变过程。
动物实验和临床实验都证明了肾间质损伤程度加剧慢性肾脏病的恶化[1]。
进入终末期肾脏病之后,患者需要长期透析或肾移植来维持生命。
2.肾间质纤维化的致病因素肾间质纤维化病因多种多样,临床上常见接触药物或毒物所致肾间质炎症,例如随着造影剂在临床上应用增加,造影剂所造成的肾间质纤维化,也常见于先天性遗传疾病,急性肾间质肾炎持续进展,尿路堵塞,感染,肿瘤,免疫性疾病和代谢性疾病等[2]。
3.肾间质纤维的发病机制3.1 细胞因子、炎症细胞与肾间质纤维化在慢性肾脏病发生发展过程中都存在各种各样的细胞因子参与,并相互作用。
如涉及的核因子、肿瘤坏死因子(TNFa)、白细胞介素1(IL-1)、血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)、TG Fβ、结缔组织生长因子(CTGF)、单核细胞化学趋化蛋白(MCP-1)、醛固酮等均参与了肾间质纤维化的进展[3-4]。
正常肾间质组织中有少量的巨噬细胞和T细胞浸润,它们可以起到清除感染物质并促进组织修复。
而肾病患者肾间质的巨噬细胞数目明显增多,同时可以产生各种细胞因子,导致组织损伤和纤维化[5]。
抑制肾组织中的巨噬细胞的表达及抑制巨噬细胞激活的细胞因子可以减轻肾间质纤维化[6]。
小鼠肾纤维化模型肾积水(hydronephrosis)是指尿液从肾盂排出受阻,蓄积后肾内压力增高,肾盂肾盏扩张,肾实质萎缩,导致肾功能减退。
梗阻性肾病其主要的病理生理改变是肾积水、肾盂及肾小管压力升高、肾间质水肿、炎性细胞浸润、肾间质内成纤维细胞增生、肾间质胶原蛋白聚集、肾间质增宽、肾小管萎缩,最终导致肾间质纤维化和肾单位减少,引起肾功能衰竭。
单侧输尿管梗阻是比较成熟的肾间质纤维化模型,结扎2周就可有成纤维细胞的增生和间质细胞外基质的生成。
但是由于输尿管的结扎使患侧肾盂中的尿液不能外排,加上对侧肾脏的代偿作用,所以一般情况模型组血肌酐、尿素氮、NAG以及24h尿蛋白仅明显高于正常组,但还处于正常范围之内,同时对侧肾一般也无明显改变,而患侧肾脏组织中大量炎症细胞浸润、肾小管和间质的结构严重破坏以及肾间质纤维化,最后肾间质呈现广泛的纤维化,而肾小球几乎没有病变。
因此单侧输尿管梗阻模型在研究肾间质纤维化方面使研究的靶点明确,有利于其病变机理及抗间质纤维化治疗的研究。
1.实验动物SPF级Balb/C小鼠,健康,雄性,4~6W,体重为18g~20g2.实验分组实验随机分组:正常对照组、模型组、阳性药组、受试药组,每组15只动物。
3.实验周期7d,14d,21d,28d4.建模方法1. 小鼠3%戊巴比妥钠80mg/kg腹腔麻醉后侧卧,左侧背部脱毛2. 在大腿上方脊椎左侧1cm处开口,剪开皮肤及肌肉,3. 分离出左侧输尿管,在其上1/3处游离输尿管,6号线结扎2道,在其间剪断输尿管,清理伤口后分两层缝合,待小鼠清醒后,将其放回洁净笼具后放回饲养室饲养,定期观察小鼠状态及死亡情况并做好记录。
4. 在模型建立后7d,14d,21d,28d分别处死小鼠,取左侧部分肾组织于4%多聚甲醛溶液固定,石蜡包埋;其余肾组织液氮冷冻,-80度保存。
5.模型的评价1. 蛋白尿含量、尿NAG活性测定模型组术后2周、4周的24h尿蛋白含量以及尿酶NAG活性比正常组和假手术组明显上升。
2020年12月第28卷㊀第6期中国实验动物学报ACTALABORATORIUMANIMALISSCIENTIASINICADecember2020Vol.28㊀No.6庄子锐ꎬ王明亮ꎬ张婷ꎬ等.肝肾纤维化动物模型的研究进展及评价[J].中国实验动物学报ꎬ2020ꎬ28(6):845-852.ZhuangZRꎬWangMLꎬZhangTꎬetal.Researchprogressandevaluationofanimalmodelsofhepatorenalfibrosis[J].ActaLabAnimSciSinꎬ2020ꎬ28(6):845-852.Doi:10 3969/j.issn.1005-4847 2020 06 016[基金项目]国家自然科学基金资助项目(81774178ꎬ81373888)ꎬ江苏省研究生实践创新计划资助项目(SJCX20_0572)ꎮFundedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(81774178ꎬ81373888)ꎬPracticeandInnovationProgramofPostgraduatesinJiangsuProvince(SJCX20_0572).[作者简介]庄子锐(1995 )ꎬ女ꎬ在读研究生ꎬ研究方向:中药药理学研究ꎮEmail:542065186@qq.com[通信作者]彭蕴茹ꎬ女ꎬ研究员ꎬ硕士研究生导师ꎬ研究方向:中药药理学ꎮEmail:pengyunru@126.comꎻ沈明勤ꎬ研究员ꎬ硕士研究生导师ꎬ研究方向:中药药理学ꎮEmail:mqshen@163.comꎮ∗共同通信作者肝肾纤维化动物模型的研究进展及评价庄子锐1ꎬ2ꎬ王明亮1ꎬ2ꎬ张婷1ꎬ2ꎬ苏鹏亮1ꎬ2ꎬ邵久针1ꎬ2ꎬ印鑫1ꎬ2ꎬ彭蕴茹1ꎬ2∗ꎬ沈明勤1ꎬ2∗(1.南京中医药大学ꎬ南京㊀210028ꎻ2.江苏省中西医结合医院ꎬ南京㊀210028)㊀㊀ʌ摘要ɔ㊀肝㊁肾纤维化是由持续的肝㊁肾组织细胞损伤导致细胞外基质(extracellularmatrixꎬECM)过度沉积㊁实质细胞减少的病理过程ꎬ肝肾纤维化是慢性肝肾疾病持续进展的必经过程ꎮ除了器官移植ꎬ早期纤维化阶段现在被认为是治疗整个慢性疾病的关键阶段ꎮ目前有很多肝纤维化或肾纤维化的啮齿动物模型以及少量肝肾纤维化的复合模型可供疾病研究和药物筛选ꎮ本文对常用的肝㊁肾纤维化及其复合模型的造模方法与机制进行综述ꎬ并比较不同方法间的优势与不足ꎬ为日后不断建立和完善更加贴合临床的肝肾纤维化复合动物模型提供参考ꎮʌ关键词ɔ㊀肝纤维化ꎻ肾纤维化ꎻ肝肾纤维化复合模型ʌ中图分类号ɔQ95-33㊀㊀ʌ文献标识码ɔA㊀㊀ʌ文章编号ɔ1005 ̄4847(2020)06 ̄0845 ̄08ResearchprogressandevaluationofanimalmodelsofhepatorenalfibrosisZHUANGZirui1ꎬ2ꎬWANGMingliang1ꎬ2ꎬZHANGTing1ꎬ2ꎬSUPengliang1ꎬ2ꎬSHAOJiuzhen1ꎬ2ꎬYINXin1ꎬ2ꎬPENGYunru1ꎬ2∗ꎬSHENMingqin1ꎬ2∗(1.JiangsuProvinceAcademyofTraditionalChineseMedicineꎬNanjing210028ꎬChina.2.AffiliatedHospitalofIntegratedTraditionalChineseandWesternMedicineꎬNanjingUniversityofChineseMedicineꎬNanjing210028)Correspondingauthor:PENGYunru.E ̄mail:pengyunru@126.comꎻSHENMingqin.E ̄mail:mqshen@163.comʌAbstractɔ㊀Fibrosisoftheliverandkidneysisapathologicalprocessinwhichextracellularmatrix(ECM)isoverdepositedandparenchymacellsarereducedbycontinuousdamagetoliverandkidneycells.Liverandkidneyfibrosisisaninevitableprocessofchronicliverandkidneydiseases.Exceptfororgantransplantationꎬtheearlystageoffibrosisisnowconsideredthekeypartoftreatmentforchronicdisease.Therearecurrentlymanyrodentmodelsofliverorkidneyfibrosisꎬbutonlyafewmodelswithcombinedliverandrenalfibrosisareavailableforresearchanddrugscreening.Thispapersummarizesthemodelingmethodandmechanismsofcommonliverandkidneyfibrosisꎬandcompositemodels.Wealsocomparethemeritsanddemeritsofdifferentmethodtoprovideareferenceforthefutureestablishmentandimprovementofmoreclinicallyrelevantcompoundanimalmodelsofliverandkidneyfibrosis.ʌKeywordsɔ㊀liverfibrosisꎻkidneyfibrosisꎻliverandkidneyfibrosismodelConflictsofInterest:Theauthorsdeclarenoconflictofinterest.㊀㊀纤维化可发于多器官ꎬ其实质是慢性损伤长时间超出实质细胞修复能力ꎬ导致器官结构破坏㊁功能减退ꎬ最终脏器硬化和衰竭ꎬ目前有效疗法只有疾病晚期器官移植[1]ꎮ而肝㊁肾作为人体的两大免疫和代谢器官ꎬ更加容易遭受各种原因的损伤ꎬ使得肝肾处于慢性损伤的状态ꎮ在亚太地区ꎬ每年经由纤维化发展的肝硬化㊁肾硬化及其并发症成为亚太地区的主要死亡原因之一ꎮ因此ꎬ慢性肝病和慢性肾病一直都是研究的热点ꎬ对慢性肝病和慢性肾病的部分机制㊁药物筛选也有详尽的研究和说明ꎬ但在实际临床中以及在肝㊁肾纤维化实验模型的建立过程中ꎬ肝肾总是在功能和血液动力学方面体现紧密联系ꎮ除此之外ꎬ由于一些传统中药的肝肾同治功效需要适宜的动物模型来用进行现代科学研究与阐释ꎮ因此ꎬ近年来逐渐有人尝试建立一种肝肾纤维化的新复合模型以适应当代需求ꎮ作为慢性疾病的早期阶段ꎬ早期纤维化阶段被普遍认为具有可逆性ꎬ并非不可逆的 疤痕组织 [2]ꎮ因此ꎬ阻断早期肝肾纤维化进程可以成为治疗慢性肝肾疾病新的切入点ꎬ使慢性肝肾病在早期阶段就有治愈的可能性ꎮ目前针对肝肾纤维化有效的药物非常有限ꎬ因此ꎬ能成功建立更加贴近临床的疾病模型ꎬ成为突破阻断纤维化㊁逆转肝肾硬化的关键点之一ꎮ本文总结了肝纤维化㊁肾纤维化和肝肾纤维化复合模型常用的建立方法ꎬ初步探讨了模型机制㊁对比了不同方法间的优缺点ꎬ旨在为建立更贴近人类临床肝肾纤维化的模型提供参考(见图1)ꎮ1㊀肝纤维化模型1 1㊀化学试剂法多采用四氯化碳㊁硫代乙酰胺㊁N ̄亚硝基化合物等ꎮ四氯化碳模型主要以脂肪变性为主ꎬ适合于一般肝纤维化的机制和药物研究ꎻ硫代乙酰胺在体内与肝细胞化学反应致其坏死ꎬ此模型更适合于肝硬化初期阶段的研究ꎻN ̄亚硝基化合物在机体内更依赖于氧化应激反应造成损伤ꎮ1 1 1㊀四氯化碳(carbontetrachlorideꎬCCl4)四氯化碳(CCl4)为无色有毒的挥发性液体ꎬ具有令人愉快的气味ꎬ使用过程中实验人员应注意防止吸入CCl4ꎮ因其诱导肝纤维化模型的高复制性㊁与人类纤维化病理变化的高相似性成为目前应用最为广泛的化学药物ꎮCCl4诱导肝纤维化的分子机制现在还尚不完全清楚ꎬ但Dong等[3]联合利用转录㊁蛋白质组学分析和生物网络技术ꎬ证实CCl4毒性主要涉及氧化还原㊁氧化应激反应ꎬ途径主要包括视黄醇代谢㊁花生四烯酸代谢等ꎮ注:损伤反应可使肝㊁肾分泌炎症因子ꎬ活化肝星状细胞㊁促进肾上皮-间质转化ꎬ相反肝星状细胞的活化和上皮-间质的转化又可促进炎症因子的分泌ꎬ使损伤持续进行ꎬ从而导致细胞外基质过度沉积ꎬ脏器纤维化产生ꎮ图1㊀肝肾纤维化的形成Note.Theinjuryreactioncanmaketheliverandkidneysecreteinflammatoryfactorsꎬactivatehepaticstellatecellsandpromoterenalepithelialmesenchymaltransition.Onthecontraryꎬactivationofhepaticstellatecellsandepithelialmesenchymaltransformationcanpromotethesecretionofinflammatoryfactorsꎬsothattheinjurycontinuesꎬresultinginexcessivedepositionofextracellularmatrixandorganfibrosis.Figure1㊀FormationofliverandkidneyfibrosisCCl4通常与玉米油㊁花生油㊁橄榄油等按比例混合ꎬ通过灌胃㊁腹腔注射㊁吸入㊁皮下注射等方式给药ꎮ腹腔注射会造成更高的死亡率ꎬ但因建模快㊁稳定性好㊁成功率高得到更广泛的应用ꎮ一般根据不同实验动物品系ꎬ使用不同剂量CCl4均可在6~8周表现出炎症因子浸润㊁肝脂肪变性和坏死的明显的纤维化阶段特征ꎮ雌性啮齿类动物对CCl4表现出耐受难成模倾向ꎬ所以多数选取雄性大鼠进行造模ꎮ此模型具有缓慢形成肝纤维化的变化过程ꎬ形态学㊁病理学及血清生化指标的明显变化都具有类似人类肝纤维化的典型特征ꎬ适用于肝纤维化形成的动态研究和药物筛选ꎮ1 1 2㊀硫代乙酰胺(thioacetamideꎬTAA)硫代乙酰胺是无色或白色结晶ꎬ1948年被报导具有肝毒性[4]ꎬ2017年WHO将其纳入2B类致癌物ꎮTAA在体内和体外均可被CYP2E1酶激活ꎬ代谢为不稳定的反应物TASO2与肝大分子共价结合而引发坏死ꎮBashandy等[5]人用TAA诱导肝纤维化时ꎬ肾同时表现出肾小球缩小㊁肾小管上皮变性㊁间质淋巴细胞浸润等损伤ꎮTAA可用蒸馏水或生理盐水配制ꎬ通过饮用水㊁腹腔注射等途径给药ꎻ饮用水给药可建立比较温和的肝纤维化模型ꎬ但饮用水给药会因为个体摄入差异造成剂量偏差ꎬ因此常采用腹腔注射ꎬ剂量范围150~250mL/kgꎬ最常用剂量200mg/kgꎬ大概4~6周即可成功建立肝纤维化模型[5-8]ꎮTAA相比CCl4表现出更强肝毒性ꎬ造模过程中更高的死亡率要求实验人员扩大啮齿类动物数量ꎬ而集中在中央门静脉的病变㊁与人类肝纤维化血流动力学和代谢改变的相似性使其更适合肝纤维化向肝硬化发展的阶段研究ꎮ1 1 3㊀N ̄亚硝基化合物二甲基亚硝胺/二乙基亚硝胺(dimethylnitrosamine/diethylnitrosamineꎬDMN/DEN)均属N ̄亚硝基化合物ꎬ在20世纪30年代先后报道具有强致癌性与肝毒性ꎮN ̄亚硝基化合物在各器官主要依靠细胞色素P450代谢激活ꎬ转变为更具活性的代谢产物ꎬ导致烷基化DNA和活性氧产生ꎬ从而对器官产生氧化损伤[9-10]ꎮ虽然N ̄亚硝基化合物的主要损伤靶向器官除肝外还有肾ꎬ但其对肾的损伤研究较为缺乏ꎬ研究主要集中于肝毒性ꎮ以肝萎缩㊁脾肿大㊁血小板减少和血清总胆红素水平显著升高为典型特征的N ̄亚硝基化合物模型是研究肝纤维化和肝硬化发展相关的生化㊁病理生理以及分子改变的优秀动物模型ꎮDapito等[11]认为将DEN与CCl4合用ꎬ会促使肠道产生更多内毒素ꎬ可更好的模拟人类肝癌的微环境ꎮDing等[12]利用SD大鼠建立了完整的肝炎-肝纤维化-肝癌模型轴ꎬ为不同阶段疾病模型的准确建立提供了参考ꎬ此研究显示每周两次注射DEN(30mg/kg)ꎬ8~12周肝即处在明显肝纤维化阶段ꎮ1 2㊀手术法肝纤维化手术法是通过手术将胆管暴露并结扎ꎬ直接人为造成胆汁淤积ꎬ是一种以胆管增生为病变特点的胆汁淤积型肝纤维化模型ꎮ胆管结扎可通过手术在动物体内结扎胆总管ꎬ也可在体外对细胞使用抑制剂ꎬ造成胆汁阻塞性病变ꎮ胆管结扎一定程度上可较好的模拟人类因长期胆汁淤积而引起的肝细胞增殖和凋亡㊁门静脉纤维化及肝硬化过程ꎬ以及伴有常见的胆汁性急性肾损伤并发症[13-14]ꎮ但手术结扎会阻断所有的胆汁流通ꎬ因此ꎬ无法更完全复制人类临床具有一定胆汁通量的原发性硬化性胆管炎和原发性胆源性胆管炎的病理过程ꎮGhallab等[15]利用荧光胆汁盐和非胆汁盐有机阴离子的双光子成像技术对胆管结扎的病理机制进行研究ꎬ结扎胆总管后ꎬ肝内和胆内胆汁酸水平急剧升高损伤细胞ꎮ氧化应激和炎症反应在胆管结扎损伤肝中起重要作用[16]ꎮYang等[17]用SD大鼠结扎总胆管不同位置进行研究发现ꎬ胆总管上端结扎比胆总管中部结扎可用更小的死亡率诱导更严重的胆汁淤积性肝纤维化ꎮ胆管结扎建模周期大概在2~4周ꎬ在7d左右开始看见病理变化ꎬ结扎时间不宜过长ꎬ否则啮齿类动物死亡率会大幅度升高以致数据缺失ꎻ手术法在所有方法中建模最快ꎬ但其病变也近似于急性损伤的变化ꎬ而纤维化是一种慢性疾病的过程ꎬ因此胆管结扎可能对于慢性疾病模型来说不够典型ꎮ1 3㊀免疫诱导法免疫反应本是机体免疫系统对抗外侵的正常反应ꎬ但大量免疫细胞和蛋白的堆积又会损伤正常组织细胞ꎮ免疫诱导法正是利用此原理在啮齿类动物体内模拟人类的免疫性纤维化病变ꎬ因此ꎬ免疫诱导应用的前提是作为模型的动物源要具有正常免疫系统ꎮ1 3 1㊀刀豆蛋白(concanavalinAꎬConA)刀豆蛋白是从植物中提取的凝集素ꎬ具有强烈的促有丝分裂和促淋巴转化反应作用ꎬ是重要的生化和免疫研究试剂ꎮConA诱导的免疫性肝炎模型可用于人类免疫性肝炎㊁急性病毒性肝炎等疾病或药物筛选的研究ꎮConA的肝毒性依赖于激活体内T淋巴细胞和巨噬细胞ꎬ和内皮细胞表面糖蛋白结合ꎬ激活自身免疫系统分泌TNF ̄α㊁IFN ̄γ㊁TGF ̄β1等炎症因子ꎬ从而损伤肝细胞ꎮ因此ꎬ造模时不能选用免疫缺陷无T细胞应答的啮齿类动物[18-19]ꎮ本方法建模采用小鼠居多ꎬ造模周期约4~8周ꎮ造模时ConA可用生理盐水或PBS配制ꎬ通过尾静脉或腹腔注射给药ꎬ关于剂量Heymann等[20]建议具有更多Th1亚系的T细胞免疫反应的啮齿类动物ꎬ例如C57BL/6㊁C3H小鼠对刀豆蛋白更加敏感ꎬ只需要15~20mg/kg体重ꎻ而具有更多Th2亚系的免疫应答啮齿类动物ꎬ例如BALB/c品系的近交或杂交NMRI小鼠对刀豆蛋白不敏感则至少需要30mg/kg体重的量ꎮ1 3 2㊀猪/牛血清蛋白血清蛋白是凭借引起自身过激免疫反应产生全身性的损伤ꎬ因此本模型更适合于免疫性纤维化病理学研究ꎬ但本模型存在自愈的问题ꎮ其所致免疫性肝纤维化模型是研究细胞水平上纤维化隔膜形成的模型ꎬ以及肝纤维化后的结构变化ꎬ例如毛细血管化和静脉化ꎻ但目前未见血清蛋白诱导肝肾纤维化复合模型的诱导研究ꎮ猪/牛血清蛋白无法在免疫缺陷或免疫耐受啮齿类动物中诱导肝纤维化ꎬ因其免疫性损伤依赖于一定周期的激活巨噬细胞㊁Kupffer细胞ꎬ释放炎症因子ꎬ进而激活星状细胞和成纤维细胞纤维化[21]ꎮ用猪血清蛋白诱导的免疫性纤维化程度与血清蛋白剂量并无依赖关系ꎬ只会随时间不同呈现不同病理变化[22]ꎮYou等[23]用牛血清蛋白(BSA)致SD大鼠肝小叶结构严重受损ꎬ炎性细胞浸润ꎬ广泛的纤维组织增生ꎬ纤维组织通过中央小叶增生并扩展为肝实质ꎮ2㊀肾纤维化模型2 1㊀化学试剂法重金属化合物㊁腺嘌呤和手术法在国内建立慢性肾病模型的应用属最为广泛ꎮ建立肾纤维化模型的几种化学物质相较肝纤维化模型的几种物质ꎬ明显缺少对肾损伤的高度靶向性ꎬ且研究多集中于肾的急性损伤研究ꎮ2 1 1㊀氯化汞(mercurydichlorideꎬHgCl2)重金属汞是主要以金属汞㊁无机汞㊁有机汞三种形式普遍存在于自然环境中的污染物ꎬ对环境和人体有极大的伤害ꎮ肾是受无机汞毒性影响的主要器官之一ꎬ因为无机汞更容易在肾中累计ꎬ使肾成为受伤最严重的器官ꎮZalups[24]发现HgCl2静脉注射0 5μmol/kg或2 0μmol/kg后3hꎬ超过总剂量55%的Hg2+都集中在肾近段小管上皮细胞中ꎮHgCl2可诱导T细胞死亡和破坏细胞中线粒体膜ꎬ当线粒体电子传输链功能受损会产生过量活性氧自由基(ROS)ꎬ氧化应激反应可激活细胞死亡程序ꎮHgCl2造模时多选取大鼠进行实验ꎬ原因是小鼠对HgCl2显示出一定的耐药性ꎬ难成模ꎮ本方法可通过皮下注射㊁静脉注射㊁灌胃等途径给药ꎮ造模中HgCl2剂量非常关键ꎬ过小难成模ꎬ剂量稍大啮齿类动物容易大批死亡ꎬ因此ꎬ预实验时ꎬ对于大鼠的剂量ꎬ应多进行尝试或采取梯度给药ꎮ在国内多采用每日8mg/kgHgCl2水溶液灌胃给药ꎬ8周左右即可建立肾小管间质纤维化模型[25]ꎮ2 1 2㊀腺嘌呤腺嘌呤可在体内代谢为2ꎬ8-二羟基腺嘌呤(DHA)ꎬDHA在肾小管积累ꎬ形成晶体(结石)堵塞肾小管造成肾损伤ꎬ虽然DHA的致病机理还尚未完全清楚ꎬ但已知TGF ̄β在其中起到重要作用[26]ꎮ用腺嘌呤诱导的慢性肾病(chronickidneydiseaseꎬCKD)模型会增加增加尿酸的排泄ꎬ形成蛋白尿ꎬ游离氨基酸减少ꎬ肾外表颗粒化且伴有肾纤维化ꎬ同时还会出现心血管系统的结构和功能损伤ꎬ无论是缓慢变化的慢性肾病还是并发症均与临床人类CKD表现高度一致ꎮ腺嘌呤诱导肾纤维化多采用大鼠进行含有0 75%腺嘌呤的饲料喂食ꎬ可引起肾迅速且严重的变化ꎬ伴随肾小管损伤㊁肾小球㊁肾间质纤维化及炎症ꎮ但Tamura等[26]和Imamura等[27]仅用含有0 2%和0 25%腺嘌呤饲料喂食C57BL/6小鼠ꎬ也成功诱导肾纤维化ꎬ可能说明小鼠比大鼠对腺嘌呤更敏感ꎮ2 1 3㊀硝酸铀酰(uranylnitrate)硝酸铀酰目前在国外诱导急性肾损伤模型应用较多ꎬ其急性肾毒性和急性肾衰竭的病理机制有很多深入的研究和详细的描述ꎮ向啮齿类动物注射硝酸铀酰之后ꎬ50%的铀化合物通过肾排出ꎬ铀化合物在肾中又集中在肾皮质部分ꎬ在其他器官分布的数量微不足道ꎬ具有较好的肾靶向性[28]ꎮ硝酸铀酰可使啮齿类动物尿量和肾小球过滤率减少ꎬ近端肾小管萎缩ꎻ其慢性肾毒性多与重金属汞㊁锌等对肾损伤的机理类似ꎬ硝酸铀酰同样可以破坏线粒体电子传输链功能ꎬ产生的氧化应激反应损伤肾[29]ꎮ在国内不仅对硝酸铀酰的慢性肾毒性研究不多ꎬ应用都非常少ꎬ但基于硝酸铀酰对肾的靶向性ꎬ我们应尝试扩大对硝酸铀酰的慢性肾毒性研究ꎬ也许可以建立良好的慢性肾纤维化模型ꎮ在为数不多的硝酸铀酰诱导纤维化模型文章中ꎬ多采用雌性啮齿类动物ꎬ硝酸铀酰的给药方式和剂量都比较统一ꎬ多采用单次腹腔注射5mg硝酸铀酰/kg体重ꎬ大约8~10周即可见肾间质纤维化ꎮ2 2㊀手术法对肾纤维化的研究中更多会采取手术法建立模型ꎬ一般手术法有单侧输尿管结扎㊁5/6肾切除手术和缺血再灌注法ꎻ其中结扎单侧输尿管最经典ꎬ应用也是最为广泛ꎬ而缺血再灌注法则因其临床实际应用的高度需求性同样被研究的较多ꎮ5/6肾切除法虽然也能快速建立肾的损伤ꎬ但因其需要切除大部分肾ꎬ对机体产生过大的损伤且并不是很符合临床需求的研究ꎮ2 2 1㊀单侧输尿管结扎(unilateralureteralligationꎬUUO)本方法适用于大鼠和小鼠ꎬ输尿管结扎后阻碍尿液正常排泄ꎬ短时间便可造成尿潴留ꎬ肾肿大ꎬ肾小管细胞坏死ꎬ肾组织结构完全被破坏从而导致肾功能不全ꎮ此模型已经成为了研究尿路梗阻肾小管间质纤维化原因和机制的标准模型ꎮ但UUO模型同样存在慢性病变特点不够典型的问题ꎬ并且伴随结扎时间延长ꎬ啮齿类动物死亡率会加速提升ꎮ此模型病变只发生在结扎输尿管一侧ꎬ对侧肾功能依旧正常ꎮ单侧输尿管结扎后ꎬ从第3天起有肾髓质和皮质减少的病理变化ꎬ且有少量纤维化出现ꎬ随时间推移ꎬ结扎7d后血清肌酐和尿素氮成倍增长ꎬ单核巨噬细胞浸润ꎬ间质水肿ꎬ部分近端小管上皮空泡变性[30]ꎬ两周后即可形成以小管细胞坏死和萎缩㊁炎症细胞渗透㊁细胞外基质和I型胶原蛋白大量沉积为特点的严重的结构破坏[31]ꎮ刘克剑等[32]等发现从侧腹开口结扎单侧输尿管两端后ꎬ不离断输尿管ꎬ可保证不影响造模效果的同时大幅提升啮齿类动物的存活率ꎮ2 2 2㊀缺血再灌注在临床的外科手术㊁器官移植㊁烧伤等过程均可出现缺血再灌注损伤ꎬ然而短暂缺血并不足以引起器官细胞损伤ꎬ反而缺血后的血液再灌注可造成微血管和实质细胞更严重的损伤ꎮ因此缺血再灌注模型具有高度应用局限性ꎬ基本全部用于缺血再灌注引起肾损伤的相关研究ꎮ缺血再灌注引起的肾损伤主要与活性氧自由基和Ca2+超载有关ꎬ在缺血组织中清除自由基的酶类合成能力受损ꎬ并且缺血再灌注可以直接损伤肾小球内毛细血管内皮细胞ꎬ引起炎症级联反应ꎮ因此ꎬ抑制TLR4通路和增强清除自由基能力可减少缺血再灌注造成的损伤[33]ꎮ张蕊[34]利用动态对比增强MRI监测大鼠缺血再灌注后的肾损伤ꎬ发现当大鼠肾缺血30~45min时可在保证大鼠存活率的条件下对肾造成不可逆转的伤害ꎮ3㊀肝肾纤维化复合模型作为人体两大免疫器官ꎬ肝肾总是有千丝万缕的联系ꎬ不仅临床上的肝肾综合征㊁乙肝相关性肾病㊁胆汁性肾病等ꎬ中医的肾病从肝论治ꎬ肝病从肾论治等均体现着肝肾协作㊁互滋的能力ꎻ此外ꎬ为了深入研究一些传统中药对肝肾的异病同治功效ꎬ开始尝试建立肝肾纤维化复合模型ꎮ基于以往建立肝纤维化和肾纤维化模型的经验之上ꎬ几乎所有肝损伤药物和手术法都具有高度肝靶向性的同时可轻损肾ꎬ而致肾损伤的化学药物往往肾靶向性较低ꎬ因此在建立肝肾纤维化复合模型时多采用肝靶向性损伤药物结合肾损伤药物或直接采用能造成全身损伤的化学试剂㊁药物ꎮ3 1㊀四氯化碳和牛血清Manoj[35]联合四氯化碳和牛血清蛋白腹腔注射ꎮ在本研究中ꎬ四氯化碳主要造成肝损伤ꎬ牛血清蛋白主要通过免疫复合物形成蛋白尿造成肾损伤ꎻ10周后肝病理切片可见明显的纤维化ꎬ肾仅见结缔组织增生和炎症细胞浸润ꎮ四氯化碳具有较高肝靶向性的同时对肾也有损伤ꎬ牛血清蛋白作为免疫性损伤药物配合四氯化碳ꎬ使肝肾损伤程度均大致处于纤维化阶段ꎬ但本试验最终并未显示严重的肾纤维化结果ꎻ反而发现牛血清蛋白对四氯化碳的肝损伤有拮抗作用ꎬ为日后造模方法提供了新发现ꎮ3 2㊀DMN和汞姜哲浩等[36]在研究扶正化瘀方对大鼠肝肾纤维化的影响时采用了腹腔注射DMN和喂食含有重金属汞的饲料建立肝肾纤维化复合模型ꎮ8周之后ꎬ肝组织坏死㊁肝细胞肿胀㊁大量炎症细胞浸润㊁假小叶形成ꎻ肾间质水肿伴炎细胞浸润㊁肾间质中大量胶原纤维ꎮ汞在诱导肾纤维化单独使用时ꎬ剂量难以控制ꎬ但配合对肝肾都有损伤的DMN使用大大提高了成功诱导肝肾纤维化的几率ꎮ3 3㊀酪氨酸氧化产物酪氨酸是常见的食品添加剂和药原料ꎬ容易被氧化修饰[37]ꎻ因此在售卖的牛奶㊁奶粉㊁动物饲料中等均可检测到酪氨酸及其氧化产物的存在ꎮ因此ꎬ酪氨酸及其氧化产物对人体的影响成为了研究热点ꎮ李竹青[38]发现短期28d喂食酪氨酸氧化产物可对肝肾均产生损伤ꎬ随喂食时间增长ꎬ会引起肝肾炎症因子大量分泌ꎬ产生氧化应激反应ꎬ紧接着激活肝星状细胞与内质网应激反应ꎬ促进肾小球内皮细胞-间质转化反应ꎬ引起肝肾纤维化ꎮ3 4㊀环孢菌素A(cyclosporineꎬCsA)从20世纪80年代CsA作为免疫抑制剂应用于临床ꎬ主要用于器官移植手术后的排异反应ꎬ但由于较严重的肝㊁肾毒性副作用ꎬ使其应用受限ꎮ短期注射CsA可使肾血流减少ꎬ长期注射会导致具有广泛的肾小管纤维化的肾衰竭ꎮCsA的急性肾毒性与激活肾素-血管紧张素系统有关ꎬ慢性肾毒性是因为可触发机体分泌TGF ̄βꎬ大量的TGF ̄β是触发上皮间质转化的关键因素ꎮCsA可破坏肾近端管状细胞的形态㊁连接结构㊁细胞骨架ꎬ并且在上皮-间质转化后ꎬ成肌纤维细胞可以自由迁移到间质中ꎬ并释放出大量的细胞外基质(ECM)ꎬ促进纤维化发展[30-40]ꎮ程根阳[41]先建立低盐饮食(lowsaltdietꎬLSD)喂养ꎬ然后每日皮下注射CsAꎬ14d后即显示肝肾功能受损㊁炎症细胞浸润ꎬ35d试验结束时ꎬ间质炎性细胞浸润减少ꎬ纤维化程度明显ꎮ4㊀总结与展望4 1㊀总结现有建立肝㊁肾纤维化模型的方法在建模难易程度㊁临床相似性㊁重复程度都各有千秋ꎮ化学诱导法建模耗时较长ꎬ但比较符合慢性疾病病变过程ꎬ个别毒性化学物质ꎬ如氯化汞㊁DMN等由于安全管控原因难以购买ꎬ因此模型出现空缺ꎬ丞待开发新的模型ꎻ手术法虽然建模过程耗时短ꎬ但对于慢性疾病的慢性病变过程来讲不够典型ꎬ同时术后感染㊁啮齿类动物撕咬造成刀口撕裂㊁结扎时间过长等使死亡率升高ꎻ免疫法虽能引起全身性的炎症ꎬ但却存在停药后可自愈的问题ꎬ这并不利于肝肾纤维化的治疗药物筛选ꎮ现有造模方法基本可以实现从不同发病原因来模拟人类临床中出现的肝㊁肾纤维化的一些病理变化ꎬ可以适用于不同科研目的ꎮ相对来讲肝肾纤维化复合模型现在处于较空白的阶段ꎬ由于胆管结扎㊁注射硫代乙酰胺等方法能同时引起肝肾的损伤ꎬ是对肝肾同时的直接毒性还是基于肝肾功能交互的损伤ꎬ对其潜在机制及诱导复合模型的潜力还有待深入研究ꎮ近年仅有两篇报道称酪氨酸氧化产物和环孢菌素A均可同时引起肝肾纤维化ꎬ但在大鼠体内引起的病理变化及模型特点还需进行大量且深入的研究ꎻ而能够引起全身性损伤的阿霉素和免疫性血清可能成为诱导肝肾纤维化复合模型的潜力物质ꎻ同时也可以尝试分别选取建立肝纤维化和肾纤维化模型的经典方法ꎬ结合使用建立肝肾纤维化复合模型ꎬ例如经典四氯化碳模型㊁硫代乙酰胺模型结合单侧输尿管结扎法等ꎮ4 2㊀展望人类慢性肝病和慢性肾病作为全球健康问题ꎬ其药物研究日益迫切ꎮ而实验性动物模型不仅可以从群体数量上满足疾病实验和药物筛选实验的要求ꎬ还可以在实验中各个环节实现条件控制ꎬ可以人为的剔除一些干扰因素ꎬ从而实现对发病机制㊁疾病进程㊁药物筛选等进行深入的研究ꎮ但现有的肝㊁肾纤维化动物模型依旧存在问题:(1)对动物模型本身的发病机制尚未完全清楚ꎻ(2)肝肾纤维化动物模型大多在大㊁小鼠身上建立ꎬ模型的动物种类较少ꎻ(3)无法完全模拟人类肝㊁肾纤维化进展所引起的所有变化ꎻ(4)造模过程中死亡的啮齿类动物无法确认死因ꎬ且可能会在啮齿类动物体内引发并发症或其他变化我们也无法详尽得知ꎻ(5)造模过程至今并未有统一化的规范操作标准ꎬ会因为啮齿类动物品种㊁实验人员操作㊁药品配置等方面造成成模差异ꎮ因此ꎬ对现有建模方法继续优化以及对所有动物模型进行发病机制的探讨ꎬ都将是日后重点研究的领域ꎮ参㊀考㊀文㊀献(References)[1]㊀LuoMꎬPengHꎬChenPꎬetal.Theimmunomodulatoryroleofinterleukin ̄35infibroticdiseases[J].ExpertRevClinImmunolꎬ2019ꎬ15(4):431-439.[2]㊀KisselevaTꎬBrennerDA.Anti ̄fibrogenicstrategiesandtheregressionoffibrosis[J].BestPractResClinGastroenterolꎬ2011ꎬ25(2):305-317.[3]㊀DongSꎬChenQLꎬSongYNꎬetal.MechanismsofCCl4 ̄inducedliverfibrosiswithcombinedtranscriptomicandproteomicanalysis[J].JToxicolSciꎬ2016ꎬ41(4):561-572.[4]㊀FitzhughOGꎬNelsonAA.Livertumorsinratsfedthioureaorthioacetamide[J].Scienceꎬ1948ꎬ108(2814):626-628. 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肾纤维化动物模型特点与研究进展肾纤维化动物模型特点与研究进展本文关键词:纤维化,研究进展,模型,动物肾纤维化动物模型特点与研究进展本文简介:摘要:肾纤维化为慢性肾病发展至终末期肾衰所必经的相同病理路径,病理改变分为肾间质纤维化和肾小球硬化。
肾纤维化的理想动物模型对慢性肾病发病机制的研究及其治疗药物的研发等存在现实意义。
目前,肾纤维化动物模型制作包括药物或毒物诱导、手术模型以及基因敲除等多种模型,不同动物模型肾功能、肾组织病理等方面各具特肾纤维化动物模型特点与研究进展本文内容:摘要:肾纤维化为慢性肾病发展至终末期肾衰所必经的相同病理路径,病理改变分为肾间质纤维化和肾小球硬化。
肾纤维化的理想动物模型对慢性肾病发病机制的研究及其治疗药物的研发等存在现实意义。
目前,肾纤维化动物模型制作包括药物或毒物诱导、手术模型以及基因敲除等多种模型,不同动物模型肾功能、肾组织病理等方面各具特点,尚无法完全模拟人类慢性肾疾病,这提示慢性肾疾病发病的复杂性,对于其病理机制认识与防治具有重要意义。
关键词:肾纤维化;肾间质纤维化;肾小球硬化;动物模型;肾纤维化是肾单位损坏,间质中成纤维细胞的大量增生及肌成纤维细胞的形成、细胞外基质生成过度并沉积发生的肾小球硬化(glomerulosclerosis, GS)、肾间质纤维化(renal interstitial fibrosis, RIF), 并最终丧失肾功能。
确诊肾纤维化的金指标为肾组织的病理学检查,包括观察肾小管、间质和肾小球基底膜的病理形态。
肾纤维化的大体病理观察主要是:肾脏明显硬化、减小,表面不平整、颗粒样变;镜下观:肾间质炎性细胞弥漫性浸润、间质纤维组织增殖、纤维化形成;肾小球大部分发生硬化、透明样改变,毛细血管破坏,系膜基质增生;由于肾小球血流受阻,而造成肾小管发生萎缩,病变轻处,残余肾代偿性增大;生化检测主要表现在血清尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)、血清肌酐(serum creatinine, SCr)、24 h尿蛋白定量异常[1].诱导肾纤维化的方法主要有药物或毒物(氯化汞、环孢素A、肾毒性药物、氨基糖苷类药物等)、手术(输尿管单侧结扎、5/6肾切除模型、肾缺血-再灌注等)、单侧肾切除复合AngⅡ等复合因素以及转基因模型等等,本文对常见模型综述如下。
1 药物或毒物诱导模型重金属如汞;抗肿瘤药物如阿霉素;氨基糖苷类抗生素如链脲霉素;含有马兜铃酸的中草药;血管紧张素Ⅱ;器官移植术后的免疫抑制剂类药物如环孢素A等,均可损害肾功能造成纤维化。
1.1 氯化汞模型汞化合物是公害严重的环境污染物,肾为汞毒性的最主要靶器官之一,损伤以近曲小管为主。
主要机理:Hg Cl2中毒后,主要与体内抗氧化物质-还原型谷胱甘肽(GSH)结合,形成复合物-“GSH-HG-GSH”, 损耗抗氧化物GSH等,并产生活性氧自由基ROS, 属于氧化应激损伤类型[2].ROS能使肾小管上皮细胞形成空泡、变性与坏死等改变;另一方面,过氧化产物如丙二醛(MDA)等可直接促使肾ECM生成细胞活化,使ECM生成增加,降解减少,造成肾小管间质纤维化。
造模方法:大鼠8 mg/ (kg·d)Hg Cl2灌胃,共9周。
肾组织病理可见:肾小管间质水肿,炎性细胞广泛浸润,细胞外基质增加,间质发生纤维化;肾小管扩张或萎缩;肾小球萎缩、硬化,小球的基底膜变厚等病理改变;肾功能:BUN、SCr均升高约1.2倍[3-4].袁继丽等[5]也报道,大鼠20 mg/ (kg·d)Hg Cl2灌胃,1周即可造成明显肾功能损坏,肾间质大量炎性细胞浸润、肾小管膨胀变性,免疫组化显示肾小管的上皮细胞及肾间质大量表达α-SMA.Hg Cl2短时间染毒尽管显示有肾间质纤维化,但所用Hg Cl2剂量比较多,模型以急性肾损伤为主。
1.2 阿霉素(多柔比星)模型阿霉素(adriamycin, ADM)为临床上用于化疗的含醌的蒽环类药物。
经肾代谢后,阿霉素被还原成半醌型自由基,氧化后有活性氧生成,在多种脂质介质如血小板活化因子等的作用下,诱导肾小球上皮细胞(又称足细胞)发生脂质过氧化,肾小球滤过模受损,通透性增加,进而影响糖蛋白的代谢;肾小球的滤过屏障由于滤过膜被破坏而受影响,造成肾损伤。
病变前期以微小病变性肾病综合征为主,后期可进展至局灶节段性肾小球硬化[6].阿霉素肾病模型为国内国外目前一致认同的模拟人类微小病变性和局灶节段性肾小球硬化肾病综合征较好的动物模型[7].该模型有低蛋白血症、高脂血症、大量蛋白尿等表现。
造模方法:蔺建军[8]以4 mg/kg ADR尾静脉注射,1周后以2 mg/kg 再注射,3周时间能成功造成阿霉素大鼠的肾病综合征模型。
病理改变,肉眼可见肾皮质为苍白色,髓质与皮质部分分界不明显。
肾组织镜下可见:肾小球体积变大,肾小囊囊壁变厚、囊腔扩张,球囊发生黏连,毛细血管管腔缩小,肾小球表现为局灶节段性硬化改变。
肾小管扩大,上皮细胞颗粒变性,蛋白管型多见,间质广泛炎性细胞浸润;模型组24 h尿蛋白增加约45倍。
亦有报道小鼠尾静脉以单次注射ADR 10 mg/kg[9-10], 6周后病理可见:大部分肾小球呈局灶节段性硬化,足突细胞融合变形,毛细血管袢堵塞、充血。
蛋白管型形成,肾小管显着扩大,发生间质纤维化。
肾功能:BUN升高1.4倍左右。
阿霉素的组织毒性很强,注射时如果有溢出,大鼠的尾部则易发生缺血坏死、溃烂等,引起感染甚至导致尾部脱落,造成模型大鼠死亡。
1.3 马兜铃酸模型马兜铃酸(aristolochic acid, AA)属于硝基菲类有机酸化合物,为细辛、马兜铃、广防己、关木通等中草药的主要成分。
AA诱发肾小管上皮细胞及间质成纤维细胞损伤,导致肾小管萎缩、间质纤维化,但作用机制尚未完全明确[11], 其肾损伤的主要特点表现为肾小管变性、坏死、肾小管周围毛细血管丢失、间质纤维化,对肾小球影响的报到较少见。
造模方法:大鼠5 mg/ (kg·d)AA灌胃,连续8周。
肾组织病理:肾小球的体积变大,基底膜呈重度膨大;肾小管上皮细胞明显肿大;肾间质有增生的成纤维细胞和炎性细胞广泛浸润。
肾功能:Scr升高1.2倍左右,BUN升高1.1倍左右。
尿β2-MG升高约1.7倍[12].另有报道,大鼠10 mg/ (kg·d)AA灌胃,共4周。
肾小管上皮细胞发生凋亡,肾小球基底膜变厚。
肾间质出现炎性细胞轻微浸润,胶原纤维增生明显。
肾功能:BUN升高1.5倍左右,Scr升高约1.3倍[13].1.4 环孢素A模型钙调素抑制剂环孢素A (cyclosporine A, Cs A)为强效免疫抑制剂,临床上肝、心脏、肺、肾等器官移植术后应用较多。
肾毒性是Cs A最突出的副反应,主要表现为进行性的肾功能降低以及不可逆性肾小管及血管等组织结构损伤,包括肾小管基底膜萎缩,上皮细胞肿胀、变性甚至坏死或脱落等,肾间质炎性细胞广泛浸润,肾慢性缺血,间质纤维化呈条带状或灶状,肾小球硬化等[14].造模方法:大鼠15 mg/ (kg·d)Cs A皮下注射,共4周;或30 mg/ (kg·d)灌胃,4周。
肾组织病理:肾小管萎缩和间质炎性细胞弥漫性浸润并发生纤维化;肾小球硬化,小球动脉内膜显着增生,管腔接近闭塞。
肾功能:BUN升高约1.9倍,SCr升高约1.4倍[15-16].造模费用昂贵,且Cs A具有肝毒性,另外因服用Cs A所致的RIF 在临床上所占比例有限等,限制了该模型的应用。
1.5 腺嘌呤模型腺嘌呤属于嘌呤类含氮杂环化合物,主要用在化疗药物造成的白细胞减少症。
有研究显示[17], 腺嘌呤于黄嘌呤氧化酶的催化下生成2, 8-二羟基腺嘌呤,后者使肾小管发生堵塞,氮质化合物的排出受影响,造成血清尿素氮、肌酐、尿酸显着升高;过饱和的尿酸在血中生成结晶,在肾小管、间质及肾小球部位沉积,形成异物使局部发生肉芽肿性炎症,大量肾单位损伤,最终发生肾间质纤维化。
造模方法:大鼠以0.75%腺嘌呤饲料喂养4~6周。
结果:肾小管肿大或萎缩甚至有坏死,肾间质炎性细胞弥漫性浸润并出现广泛纤维化。
BUN、SCr均升高超过10倍[18-19].连琦等[20]报道:250 mg/kg腺嘌呤灌胃,前2周每天1次,后2周以相同浓度采取2 d 1次灌胃。
4周可复制出肾损伤较重,肾间质纤维化的大鼠模型。
该模型造模时间如果小于4周,容易发生肾功能复常。
该模型为腺嘌呤复合物沉积于肾小管及间质引起堵塞,类似于临床上肾后性梗阻形成的慢性肾衰。
主要用于肾间质纤维化、慢性间质性肾炎及局灶节段性肾小球硬化的研究。
1.6 血管紧张素Ⅱ模型肾是高血压损伤的重要靶器官之一,高血压引起肾损伤进一步发展为肾功能衰竭。
肾素-血管紧张素-醛固酮系统(renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS)激活及肾局部血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)产生增多为肾纤维化的形成与发展的始因。
AngⅡ作为RAAS激活的产物,升高全身血压及肾小球毛细血管内压,作用于肾的AT1、AT2受体,可调节细胞增殖,肥大,炎性细胞活化以及纤维化,形成肾小动脉硬化或肾实质损害。
造模方法:15 mg/m L血管紧张素Ⅱ溶液灌进胶囊渗透压泵,手术将泵塞入小鼠背部皮下,2000 ng/ (kg·min)泵出,共6周。
肾组织病理:肾小球硬化,伴肾小管扩大,刷状缘脱落,蛋白管型形成,肾间质增多,小动脉增粗硬化[21-23].1.7 链脲霉素模型链脲霉素是一种从链霉菌中提取的抗生素,能特异性破坏胰岛β细胞,诱发糖尿病,高血糖介导代谢失常及血流动力学改变,造成糖尿病性肾病。
造模方法:链脲霉素200 mg/ (kg·d)小鼠腹腔注射,连续8周。
病理结果:肾小球体积增大,系膜基质明显增生,肾小囊与肾小球上皮细胞发生粘连,出现肾小球硬化。
生化结果:血糖、BUN、SCr、24 h尿白蛋白/尿肌酐比值明显升高[24-25].2 手术模型手术模型通过减少肾单位,造成残余肾的血流量和GRF增加,从而导致肾的压力增大,肾实质内炎性细胞浸润,并引起高血压、蛋白尿,最终形成肾纤维化。
目前应用较多的有单侧输尿管梗阻模型、5/6肾切除模型、缺血再灌注模型等,分述如下:2.1 单侧输尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction, UUO)模型造模方法:大鼠左侧输尿管中上1/3处离断,两端结扎,2~4周。
病理结果:肾间质胶原纤维增生、炎性细胞弥漫性浸润,肾小管萎缩或扩张;肾小球基底膜变厚、小球玻璃样改变。
血生化:BUN升高1-1.5倍,SCr升高2倍左右。
该模型肾纤维化特征明显,死亡率低,较适用于对肾间质纤维化的研究[26-28].该模型模拟临床输尿管梗阻导致肾间质损伤,是研究较成熟的理想肾间质纤维化模型。