我国是肾病大国,肾病已经逐渐成为人类健康的新杀手,其发病率、患病率逐年升高。根据病情进展速度,肾衰可分为急性肾衰(acute renal failure, ARF)和慢性肾衰(chronic renal failure, CRF)两种。急性肾衰,是以患者肾功能在数小时至几天之内发生急剧变化,导致肾排出氮质代谢废物的能力及维持体内水、电解质稳定功能的丧失为特征的急性肾脏病变。慢性肾衰,主要表现为长时间,进行性的肾单位损伤,继而引发肾排泄功能发生障碍,导致机体内环境改变出现氮质代谢物潴留,最终使机体代谢异常。根据美国的K/ DOQI 指南( Kidney Disease Outcome Quality Initiative 肾脏病预后质量指南)指出:CRF 的4 期,人群的发病率分别为3.0%、4.3%、0.2%、0.1% 。
研究肾病的发病机制,开发出安全有效的药物一直是临床肾病领域中重要的课题。药物的临床前的研究主要以受试药物的动物实验形式出现,即建立动物模型,然后进行发病机理或干预(药学)试验研究。多年来,肾病研究者以大鼠作为研究对象,逐步开发出若干典型的适用于不同肾病种类研究需求的动物模型, 中国医科大学的李佳璐等在《中国比较医学杂志》撰文，以大鼠肾衰竭模型为切入点，分别从制作方法,模型评价和科研应用的角度，对大鼠慢性肾衰竭(CRF)病理模型和急性肾衰竭(ARF)病理模型进行了分析和对比，下面首先介绍大鼠CRF常用造模方法及比较分析。
1. 1大鼠CRF 常用造模方法及比较分析
建立符合科研设计需求的CRF 动物模型,对研究的开展具有重要的意义。大鼠CRF 常用造模方法可分为物理法和化学法。在造模与后续的动物实验过程中,操作者应严格遵守实验动物使用的“3R”原则,对实验动物给予人道的关怀。
1. 1. 1物理法
(1)大鼠肾大部分切除法(约5/6): 成年雄性SD 大鼠,结扎左侧肾上下级肾组织各约1/3,复位肾, 缝合。一周后同样方式切除整个右肾, 两次手术共切除5/6 的肾。进而测定肾大部切除后大鼠尾静脉血的尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)、血肌酐(serum creatinine, Scr)的值。
模型评价:本模型以肾小球肥大,硬化为主要特点,符合肾小球高度滤过致肾衰学说。优点是有较好的实验稳定性,可避免坏死的肾组织保留在实验动物体内;可通过改变肾切除的量对发生肾衰的时间进行控制,满足不同实验的需要。缺点是需两期手术,模型制备时间长,易出血,诱发动物死亡。
科研应用:可用于临床上CRF 治疗相关药物的研究。(例如,减轻肾组织灌注以及肾高滤过,抑制系膜细胞增殖,抗氧化作用,降压等方面的药物的研究)。中医研究方面,通过观察黑地黄丸对5/6肾切除CRF 大鼠肾功能影响,探讨黑地黄丸改善CRF 大鼠肾功能的最佳用药剂量。基因表达方面,报道了SD 大鼠肾衰竭模型BMP-7 和TGF-β-1表达水平分析及药物干预效应研究。Heiss 等对性肾病大鼠骨骼肌缺血的转录反应迟钝等问题进行了深入研究,为破解相关致病基因寻找新的方向。
(2)肾动脉分支的部分结扎方法: 成年雄性SD大鼠。在手术显微镜下分离肾动脉,保留左肾数支动脉中的一支,结扎左肾其余动脉分支,造成相当于2/3 肾梗死,一周后切除右肾。随后测定大鼠尾静脉血的BUN、Scr 的值。
模型评价:本方法复制的模型与大鼠肾大部切除术相似。优点是可明显地改善手术的出血情况。缺点是对实验仪器和实验技术的要求较高,步骤复杂。术后,动物模型高血压显著,肾病理损伤严重。采用率不如大鼠肾大部切除术高。
科研应用:适用于药物治疗不同程度CRF 时, 药物剂量,疗效的评价与基因表达的研究。如,应用于研究PPARγ、NF-κB、TNF-α 在慢性缺血性肾病大鼠模型中的表达及意义[10] 。也应用于MG-132对慢性肾衰大鼠治疗作用和慢性肾衰竭大鼠主动脉NF-κB 的表达变化的一系列初步研究。
(3)冷冻加切除法: 成年雄性SD 大鼠。作背左侧切开,分离暴露左肾。预先浸入液氮瓶的冷刀一次在动物左肾上下极及外侧前后四个部位冷冻,每次冷冻40 s 后复位肾。2 周后行二期手术,切除右肾。待模型稳定后,行血液生化测定。
模型评价:本模型的病理组织改变为肾小球肥大,玻璃样变性及硬化,系膜基质增生肥厚。优点是实验操作简便,无出血风险,弥补了肾大部切除法的不足。缺点是对设备要求高,难以实施标准化。
科研应用:适用于临床上对CRF 药物治疗以及筛选方面的研究。但由于设备的限制,应用较少,且冷冻法多用于肾脏肿瘤的治疗。可应用此模型研究苯那普利、氯沙坦在冷冻致慢性肾衰模型的疗效比较[13] 。
1. 1. 2化学法
(1)腺嘌呤模型: 雄性SD 大鼠,以腺嘌呤250mg/ (kg.d)灌胃,每周收集24 h 尿液,每2 周尾静脉取血进行生化测定。
模型评价:本模型的病理组织改变以肾小管破坏为主要特征,小管上皮细胞水肿,坏死,并伴发梗阻,导致肾单位大量丧失。可作为研究肾功能衰竭以及肾纤维化的良好模型。本模型制作方法简单,造模周期短,实验可控性强。
科研应用:可用于评价肾小管功能恢复药物的疗效。中医方面,研究发现真五汤(ZWT)提取物对腺嘌呤所致大鼠慢性肾功能衰竭的改善作用[14] 。
应用此模型考察扶正泄浊饮对腺嘌呤致大鼠慢性肾衰竭肾功能影响[15] 。基因表达方面,用于研究虫草多糖对腺嘌呤诱导的慢性肾衰模型大鼠TGF-β1、MCP-1 及mRNA 表达的影响[16]。
(2)阿霉素模型: SD 雄性大鼠,一次性阴茎内静脉注射阿霉素6. 0 mg/ kg,自由摄食饮水,收集24h 尿液。
模型评价:阿霉素可损害肾近曲小管上皮细胞,使其脱离,并与管腔内的蛋白质和其他细胞成分融合成管型,堵塞管腔,使肾内压增高,产生损伤。优点是实验方法简便易行,可操作性高。
科研应用:此类模型对于筛选扩张肾小管,降低肾小管压力,改善蛋白尿等方面的药物疗效具有重要的指导作用。可用于研究有关骨髓间充质基质细胞(MSCs)与氯沙坦对于阿霉素型肾病模型的治疗效果的相关研究疗效。
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