摘要:人类疾病动物模型是现代中药药理药效研究的重要方法和手段。近年来,急性肾功能衰竭(ARF)和慢性肾功能衰竭(CRF)动物模型的建立方法不断完善,不同的动物模型均有其各自的特点及运用范围。笔者对近年来文献中建立ARF和 CRF 动物模型的操作方法、模型特点与临床运用进行归纳和总结,以期为中医药研究者根据各自研究的侧重点合理选用模型提供有益参考。
关键词:急性肾功能衰竭(ARF);慢性肾功能衰竭(CRF);动物模型;综述
中图分类号:R965.1文献标志码:A文章编号:1007-2349(2017)12-0080-05
中医药是中华传统文化之瑰宝,近年来,随着中医中药的广泛运用,肾衰竭患者看到了治疗自身疾病的希望。中医药治疗肾衰竭有悠久历史,古代医学典籍中记载颇多,用现代科学方法阐明中医药治疗肾衰竭的科学内涵,对中医药学的发展具有极大的促进作用。其中,人类疾病动物模型是现代中药药理药效研究的重要方法和手段。笔者对近年来文献中建立ARF和 CRF 动物模型的操作方法、模型特点与临床运用进行归纳和总结,以期为中医药研究者根据各自研究的侧重点合理选用模型,明确中医药治疗疾病的科学内涵提供有益参考。
当各种病因引起肾功能严重障碍时,人体内环境就会发生紊乱,其主要表现为代谢产物在体内蓄积,水、电解质和酸碱平衡紊乱,并伴有尿量和尿质的改变以及肾脏内分泌功能障碍引起一系列病理生理变化,称之为肾功能衰竭。根据发病的急缓和病程长短分为:急性肾功能衰竭(acute renal failure,ARF)和慢性肾功能衰竭(chronic renal failure,CRF)。动物模型是有效认识疾病发生,发展规律和研究防治措施的重要途径之一。近年来随着实验研究的不断深入,肾功能衰竭实验动物模型的造模方法有了长足发展。笔者对近年来建立肾功能衰竭实验动物模型的研究方法做一综述。
1ARF动物模型
急性肾功能衰竭(ARF)是指由于各种原因引起的双肾泌尿功能在短期内急剧障碍,导致代谢产物在体内迅速积聚,水电解质和酸碱平衡紊乱,出现氮质血症和代谢性酸中毒,并由此发生的机体环境严重紊乱的临床综合征[1]。目前使用的实验动物模型种类很多,从机制上可分为缺血性ARF模型和中毒性ARF模型。
1.1缺血性ARF模型缺血性ARF模型,是通过机械方法或者药物方法,造成肾脏缺血,最终导致肾小管上皮细胞损伤,从而使动物发生急性肾衰竭临床症状。
制备缺血性ARF模型的方法包括:挤压法、肾动脉血流阻断法、输尿管结扎法、肾缺血/再灌注法、部分结扎腹主动脉法、甘油法、油酸法等。制备模型常用动物有大鼠、小鼠、豚鼠、家兔、犬和猪等。
1.1.1挤压性ARF模型该模型制备的方法[2]:采用家兔,通过禁食、放血和挤压,造成局部水肿,导致全身血容量不足,肾小球灌注不足,出现血浆尿素氮(BUN)、血肌酐(Scr)上升,尿量、肌酐清除率(Ccr)下降等现象,从而复制ARF模型。
挤压性造模,属于单一因素造模法,由于动物间存在个体差异,且作用力难以控制,故而稳定性差,难以建立典型的ARF动物模型,目前实验研究应用较少。
1.1.2血流阻断法致ARF陈宁等[3]采用新西兰兔,静脉注射乌拉坦进行全身麻醉,分离两侧肾动脉,并进行双侧肾动脉不完全结扎,造成急性肾缺血。阻断肾血流20min后,恢复肾脏血流再灌注,从而制備缺血性ARF模型。实验动物伴随着双侧肾动脉不全结扎,尿量明显减少,血清肌酐水平显著升高,血钾呈升高趋势,并出现代谢性酸中毒,符合ARF临床表现。
肾动脉血流阻断法建立的动物模型表现了功能性AR F的多重特点,且临床及病理上较易观察,从病因和对肾脏的损伤上也符合临床实际。是缺血性ARF模型常用的方法。
1.1.3输尿管结扎法致ARF黄彦彬[4]采用Wistar雄鼠,腹腔注射水合氯醛(300mg/kg)进行麻醉,游离肾脏和输尿管,结扎左侧输尿管,制备ARF模型。术后14、21、28 d,模型组血清尿素氮和肌酐与假手术组比较,均有明显升高。术后14 d模型组大鼠结扎侧左肾体积扩大,大于对侧肾脏,肾盂和肾盏高度扩张。病理学检查显示肾小管呈囊性扩张,部分区域可见肾实质细胞明显减少,间质成纤维细胞大量增生,胶原纤维形成。
有研究显示[5],采用体重250~350 g 豚鼠,雌雄兼用,在2%戊巴比妥钠(30 mg/kg)腹腔内注射麻醉下,结扎双侧输尿管,术后24 h 血清尿素氮和肌酐明显升高,病理学亦证实符合ARF的诊断标准。
输尿管结扎,可造成尿路梗阻,肾盂积水,肾间质压力升高,肾小球囊内压升高,引起肾小球有效滤过压下降,从而导致ARF的形成。结扎输尿管造成的ARF动物模型,操作简单,费时短,创伤小。
1.1.4缺血/再灌注致ARF模型急性缺血/再灌注ARF模型的制备[6-7]:动物麻醉后,切除右肾。钝性分离左肾动脉,用无创动脉夹夹闭左肾动脉45min,肾脏由鲜红色逐渐变为暗红色。然后松开动脉夹,肾脏逐渐转变为正常的红色,认为再灌注成功。
肾缺血后由于灌注不足导致缺氧,代谢产物堆积,导致肾小管上皮细胞损伤,逐渐发展为细胞凋亡和坏死,既急性肾小管坏死,其基本的病理机制主要包括血管内皮细胞及平滑肌的损伤、炎症反应、氧自由基产生、补体免疫系统的激活、小管上皮细胞的损伤、间质纤维化的逐渐形成[8]。
该模型采用外科手术使模型动物肾脏血供受阻,可用于探讨ARF发病机制及氧自由基清除剂对ARF防治作用方面的研究。
1.1.5低灌注性ARF模型叶志斌等[9-10]通过部分结扎腹主动脉的方法,压迫腹主动脉,使肾脏持续低灌注、缺血,导致肾小管上皮细胞损伤,诱导产生ARF模型。
由于肾脏的持续低灌注为临床上ARF常见诱发因素,而传统的肾动脉夹闭引起的肾缺血与持续低灌注致在发病机制上存在差异,因此,该方法建立的低灌注模型具有重要的临床意义。