急性胰腺炎动物模型研究进展论文_仁德芳,李春燕,李志

急性胰腺炎动物模型研究进展论文_仁德芳,李春燕,李志

(西南医科大学附属中医医院,四川泸州,646000)

【摘要】急性胰腺炎是一种常见急腹症,重者病情进展快,病死率高,所以对于AP发病机制、病情的发展变化和治疗方法的研究显得十分重要。本文旨在对新近大鼠急性胰腺炎模型的各种建模方法及进展进行总结概述,以便相关科研人员在实际研究中合理运用。

【关键词】急性胰腺炎;动物模型

[ 中图分类号 ]R2[ 文献标号 ]A[ 文章编号 ]2095-7165(2018)19-0343-02

急性胰腺炎(Acute Pancreatitis, AP)是一种常见急腹症,病变程度轻者常呈自限性,重者病情进展快,病死率高,所以对于AP发病机制、病情的发展变化和治疗方法的研究显得十分重要。本文旨在对大鼠急性胰腺炎模型的各种研究方法及进展进行总结概述,以便相关科研人员在实际研究中合理运用。

1 逆行胰胆管注射法

1980年Aho等[1]首创将5%牛黄胆酸钠经十二指肠乳头逆行注入胰胆管制得AP模型,其机制是注入牛黄胆酸钠激活胰酶并破坏胰管粘膜的完整性,活化的胰酶进入胰实质,引起胰腺自身消化及局部炎症。同时,大量单核吞噬细胞被激活,合成和释放大量氧自由基及炎症因子,引起氧化应激及炎症反应,形成恶性循环,逐步进展为全身炎症反应综合征[2-3]。该AP模型的严重程度取决于给药浓度、速度及给药持续时间[4]。其优点是发病迅速,成模率高,可模拟胰管梗阻和胆汁反流所致急性胰腺炎,表现为胰腺出血坏死,累及肺、肾、肝、肠等多脏器功能[5]。该造模方法在病因、致病机制、病理等方面与临床上的AP相似,且模型稳定,重复性好,标准化程度高[6-7]。目前已被公认为 AP 的经典模型。缺点手术操作复杂,易引起出血及肠管狭窄,易损伤腹腔脏器,并发感染,病程发展过快,死亡率高。

后来学者对该方法不断改进。在穿刺技术方面,为避免十二指肠出血、狭窄等情况,现多不切开十二指肠肠壁,代之直接胰胆管穿刺法和经十二指肠胰胆管穿刺法。直接胰胆管穿刺法是开腹后沿十二指肠内侧找到胆胰管开口,用穿刺针直接逆行刺入胆胰管给药[5]。缺点是胆胰管极细,穿刺难度大,易扎穿、扎入胆道外膜,术后易孔漏,模型稳定性较差。黄骞等[8]采用生物蛋白胶封闭穿刺口,避免术后胆漏。经十二指肠胰胆管穿刺法[9-10]是用穿刺针于十二指肠外侧壁无血管区戳一小孔,从小孔进入肠管后沿十二指肠乳头方向探入胆胰管给药。该方法操作相对简单,创伤小。田华等[11]利用硬膜外麻醉导丝、钱明平等[12]利用BD静脉留置针取代普通穿刺针进行穿刺,减小对十二指肠及胰胆管的损伤,降低了普通针管穿刺注射时牛黄胆酸钠的“逆流”现象。

在给药浓度方面,不同浓度的牛黄胆酸钠逆行注射,可导致不同程度的AP。因AP发病具有自限性,若AP模型程度过轻,达不到实验研究要求;若AP模型程度过重,则模型死亡率较高,不利于需要较长时间观察研究的实验。目前造模中的给药浓度大多在3%-5%,给药剂量为1ml/kg体重。沈佳庆[13]等通过使用不同浓度的牛黄胆酸钠建立AP模型,观察相应的死亡率,进而计算其半数致死量,并发现牛黄胆酸钠的半数致死量为3.409%。

在控制给药速度方面,多采用微量泵[14]给药,方便控制药物注射速度,提高造模成功率,避免了手工推注药液法时胰管内压力升高过快、注射速度难以掌控造成的实验误差。

在控制给药持续时间方面,陈文彰[15]采用细丝线临时结扎法。方法是用丝线将胆胰管和针头结扎,注药完毕一定时间后松开结扎线。该法可防止药液反流,调整药液保留时间,进而控制AP模型病变程度。

此外,周蒙滔等[16]采用即时配制的牛黄胆酸钠和大肠杆菌的混合液,建立感染性坏死胰腺炎模型,且发现胰腺组织发生细菌感染与侵入的细菌量成正相关关系。

2 结扎法

1980年Chetty首次利用结扎法制得类似胆汁反流病理类型的AP模型。该法是在大鼠十二指肠内放置塑料管,用丝线将十二指肠结扎在塑料管两端,造成十二指肠肠腔内压力增高,胆胰管末端开口阻塞,使胆胰液反流入胰管,胰蛋白酶被活化,导致胰腺组织的自我消化进而形成AP[17]。该方法的优点是较好的模仿了胆道梗阻、胆汁反流引起的AP的病理过程。缺点是操作难度高,成功率低,肠管坏死率高,易合并感染。

目前出现了针对上述结扎法的改良方法。郭飞等[18]用无创血管钳夹闭胰头部,2h后松开血管钳,成功制得AP模型。其机制是阻断胰液排出通道,造成胆胰液反流,且由于血管钳的阻断作用,胰腺组织缺血,造成胰腺微循环障碍,使胰腺坏死情况进一步加重,模拟AP的发病过程。该模型操作简单,可重复性强,同时可通过调节夹闭时间的长短来调整胰腺损伤的程度,以达到研究需要。颜丽萍[19]等人在大鼠胆管十二指肠连接处用细线打活结,导致胆管梗阻,线头固定在皮肤外,8-12h后松开活结,建立急性梗阻性胰腺炎模型。该方法克服了其他模型解除梗阻需长时间保持开腹状态或再次行剖腹术的缺点,减少了外源性细菌的污染机会。

3 L-精氨酸注射法

Mizunuma等最先用L-精氨酸腹腔注射建立大鼠AP模型,随后该模型被广泛应用。目前其机制尚不完全清楚,主要有以下几方面观点:炎症因子(TNF-α、IL-1β)及核因子(NF-κB)的作用,诱导产生过量NO[20],诱发细胞凋亡,增加热休克蛋白的表达,氧自由基的参与,减少多胺的合成等[21]。该方法操作简单,成本低,动物损伤小,胰腺各部位病变程度一致,克服了开腹性AP模型需行剖腹术的缺点,减小了外源性细菌污染机会[22]。缺点是易引起其它脏器的损伤。

该方法同样受药物浓度、剂量及用药间隔时间影响。以往采用单次大剂量腹腔注射L-精氨酸的方法制备AP模型,其诱导剂量与致死剂量较接近。为解决这个问题,现多采用分次小剂量腹腔给药[23]和腹腔及皮下联合给药的方法。后者优点是先从腹腔注射L-精氨酸以保证胰腺出现广泛坏死病变,间隔2h后于皮下再注射一定量的L-精氨酸使其缓慢吸收,以加重胰腺病变,保证其病变的均一性。郭飞[25]等则采用开腹直视下,胰腺被膜及实质内多点注射L-精氨酸的方法制备AP模型。该方法避免了闭合条件下腹腔注射引起腹腔多脏器的损伤,避免药物注入血管,大鼠存活情况良好,成模率高,精确致伤胰腺,与人AP发病过程相似。

石占利等[26]提出L-精氨酸的强碱性对腹腔脏器的损伤是导致模型病变不稳定的重要原因,因此在利用L-精氨酸诱导AP模型时需校正PH值,以排除L-精氨酸强碱性对胰腺及腹腔脏器的化学性损伤,这样诱导出的模型才更符合AP的病理过程。

4 雨硅肽腹腔注射法

1977年,Lampel等最先将雨硅肽用于建立大鼠AP模型。该方法是将雨硅肽分多次腹腔或者皮下注射[27]。机制是雨硅肽是胆囊收缩素(CCK)类似物,通过CCK受体,刺激胰腺腺泡,激活溶酶体酶水解组织蛋白B,激活胰蛋白酶,从而导致胰腺的“自我消化”[28]。其优点是操作简单、无创,重复性好。缺点是雨硅肽价格昂贵,制得AP模型胰腺损伤较轻,目前多用于研究急性水肿型胰腺炎[29]。

5 食物诱导法

食物诱导法是用无胆碱乙硫氨酸饲养大鼠制成AP模型,原理可能是无胆碱乙硫氨酸导致胰腺腺泡分泌作用受阻,酶原颗粒和溶酶体在细胞内激活。该方法操作简单,但是AP 严重程度和病理过程差异太大, 不适合作为AP 研究的动物模型[23],目前运用较少。

6 胰腺被膜下注射法

陈凌云等[30-31]采用胰腺被膜下均匀注射牛黄胆酸钠的方法制备AP模型。机制为在胰腺被膜下注射牛黄胆酸钠后,发生早期化学刺激使胰腺细胞受损,释放大量胰酶,最终胆盐激活胰酶发生自身消化,导致胰腺出血和坏死。该方法操作简单,创伤小,大鼠存活率高,病情呈进展性,胰腺病理学改变与人类相似。缺点是不太符合临床上常见的AP发病机理,应用存在局限性。

7 机械压力损伤法

任建东[32]等,利用压缩气流冲击暴露的大鼠胰腺致伤,建立创伤性胰腺炎模型。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆机制是模仿人体胰腺创伤,研究创伤性 胰腺炎的发生与发展情况,以适应临床研究需要。研究发现,随着压缩气流压力的升高,大鼠的伤情逐渐加重,死亡率不断升高,并发现冲击气压在300KPa时可有效形成创伤性胰腺炎。

8 展望

本文概述了国内外AP模型制作方法及各自特点,各种基本AP建模方法均得到了一定程度的改良发展,其中逆行胰胆管注射法、结扎法和L-精氨酸注射法运用相对较多。逆行胰胆管注射法、结扎法属于侵入性操作,该类方法诱导急性胰腺炎的效果肯定,在病因、致病机制、病理类型等方面与临床AP相似,但麻醉、剖腹手术操作复杂,对操作者的技术和熟练程度要求较高。L-精氨酸注射法属非侵入性操作,该方法简单、廉价,重复性好,动物损伤小,克服了侵入性模型需行剖腹术的缺点,减小了外源性细菌污染机会,但在致病机理方面不如上述侵入性方法。研究人员在实际操作中应结合自身实验研究需要及实验室条件合理选择相关AP模型,并不断改进创新,以得到一种操作简单,重复性好,并能够较准确复制人类AP的动物模型。

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基金项目:四川省中医药管理局基金项目(2014F048);泸州市人民政府-西南医科大学联合基金项目(2015LZCYD-S09(1/8))

第一作者简介:仁德芳(1991-),女,硕士,住院医师,主要研究方向为中西医结合防治消化系统疾病。E-mail: 2426503594@ qq.com

通信作者简介:李志(1981-),男,博士,教授,主要研究方向为中西医结合防治消化系统疾病。E-mail: 724232536@qq. com

论文作者:仁德芳,李春燕,李志

论文发表刊物:《医师在线》2018年10月19期

论文发表时间:2019/3/20

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