上期我们介绍了呼吸系统动物模型——支气管哮喘动物模型&慢性支气管炎模型的模型构建原理、操作方法、注意事项及模型评价。

 

 

往期回顾—支气管哮喘动物模型&慢性支气管炎模型

 

 

这一期我们一起来学习呼吸系统动物模型——肺气肿和肺心病动物模型&肺水肿动物模型。

 

 

呼吸系统主要疾病动物模型分为以下8类：

咳嗽动物模型、支气管哮喘动物模型、慢性支气管炎模型

肺气肿和肺心病动物模型、肺水肿动物模型、肺纤维化动物模型

肺结核病动物模型、肺硅沉着症动物模型

 

 

 

呼吸系统不同疾病模型介绍及应用

  

 

 

 

 

呼吸系统不同疾病模型药理药效研究

 

 

  

肺气肿和肺心病动物模型

 

 

阻塞性肺气肿(简称肺气肿)是呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊和肺泡因过度充气呈持久性扩张，并伴有肺泡间隔破坏，肺组织弹性减弱，导致肺体积膨大、功能降低的病理状态。肺气肿常继发于其他肺阻塞性疾病，尤以慢性支气管炎最为常见。

肺气肿发病机制与慢性支气管炎引起的呼吸道阻塞(特别是小气管)、体内α１-抗胰蛋白酶或α２-巨球蛋白缺乏、遗传因素、变态反应等有关。目前复制肺气肿动物模型的主要方法有利用弹性蛋白酶、木瓜蛋白酶、氯花镉、饥饿、吸烟诱发肺气肿和转基因肺气肿模型等。

肺源性心脏病(简称肺心病)是呼吸系统的常见病，是指由支气管-肺组织、胸廓或肺动脉病变引起肺血管阻力增加，产生肺动脉高压等多种因素的心脏病。根据起病的缓急和病程长短，可分为急性和慢性两种，以后者为多见。

 

 

一、弹性蛋白酶诱发兔肺气肿模型

1. 造模原理

肺组织中参与肺泡壁降解的蛋白酶主要是弹性蛋白酶(elastase)。弹性蛋白酶和弹性蛋白酶抑制因子(主要为α１-抗胰蛋白酶)失平衡可能在肺气肿发生中起一定作用。

在正常情况下,弹性蛋白酶抑制因子可以抑制此酶的活性,使弹性蛋白酶与弹性蛋白酶抑制因子之间处于平衡状态,维持肺组织正常结构,避免肺气肿的发生,但当弹性蛋白酶活性过强时可造成肺气肿。

本模型主要基于肺气肿形成的弹性蛋白酶和弹性蛋白酶抑制因子之间的失平衡学说。弹性蛋白酶注入肺内后,穿越肺泡上皮细胞进入肺间质,降解弹性纤维, 从而形成肺气肿。

 

2. 操作方法

① 体重2.5~3.0 kg雄性新西兰白兔。

② 家兔用氯安酮麻醉后,仰卧位固定在操作台上,将内径3.0mm的气管插管插入家兔气管内。

③ 经气管插管缓慢注入胰弹性蛋白酶2000U/kg体重3 ml。将兔直立旋转，使药液均匀分布于两肺内。

④ 气管内注入胰弹性蛋白酶后2、4和6周分别处死动物，切取肺组织,在10%中性缓冲甲醛液中固定后,常规制备石蜡切片,观察肺病变。

⑤ 用图像分析仪进行形态定量分析  每只动物观察2张切片,每张切片随机观察测量8个视野。测量平均肺泡面积、单位面积肺泡数和平均内衬间隔。

 

3. 结果

① 注入胰弹性蛋白酶后2周，肺组织充血、水肿,各级支气管、血管周围、肺间质内有大量中性粒细胞、巨噬细胞等炎症细胞浸润。

② 4周时上述改变进一步加重，部分肺泡腔明显扩大。

③ 6周时，呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊及肺泡扩大，肺泡壁变薄、断裂，有的已融合成肺大泡，形成中度肺气肿。

 

4. 注意事项

① 在弹性蛋白酶诱发肺气肿模型时,目前应用较多的弹性蛋白酶为猪胰弹性蛋白酶，也可使用从人中性粒细胞中提取的弹性蛋白酶,前者作用较强。

② 可有多种给药途径给弹性蛋白酶，如雾化吸入、气管穿刺滴入、气管插管滴入和静脉注射等。

 

 

二、野百合碱诱发大鼠肺心病模型

1. 造模原理

野百合碱能损伤肺小动脉内皮细胞,引起动脉壁增厚,管腔缩小,血管阻力增加,使右心负荷加重,导致肺心病。

 

2. 主要试剂

 用纯乙醇与生理盐水(体积比2:8)混合液配制2%野百合碱水溶液。

 

3. 操作方法

雄性成年大鼠。对照组大鼠腹腔注射等体积纯乙醇与生理盐水(体积比2:8)混合液，模型组大鼠一次性腹腔注射2%野百合碱水溶液60mg/kg体重。

 

4.结果

对照组大鼠肺血管内皮细胞扁平、连续、分布均匀，大小、薄厚较一致。注射野百合碱后13d即可出现肺心病。可见肺血管明显损伤,内皮细胞变性肿胀,突向管腔,甚至坏死脱落。肺内肌型动脉中膜比例增大,血管壁增厚,管腔变窄,有的可完全闭塞,可见血管周围炎。另外右心肥大指数增加。

 

 

  

肺水肿动物模型

 

 

肺水肿(pulmonary edema)是指液体在肺泡间质和(或)肺泡内过多聚积所致的综合征。

肺水肿是常见的危重急症,可由多种原因引起,大多数是由于肺毛细血管壁通透性增加和(或)毛细血管内流体静压升高所致。

 

 

一、油酸诱发大鼠肺水肿模型

1. 造模原理

可能是由于油酸进入机体后，激活补体，产生C5a,后者趋化炎细胞聚集在肺内,释放自由基,损伤肺毛细血管内皮细胞,使之通透性增加,引起肺水肿。

2. 操作方法

体重250g的SD或Wistar大鼠,性别不限。通过静脉缓慢注射油酸0.1ml/kg体重，注射油酸后不同时间处死动物,称体重,开胸，结扎气管后取出心肺，分离心脏,称肺重，测量肺系数。

3.结果

① 肺组织病理学变化：油酸诱导后引起的肺部病理学变化，包括肺泡壁增厚、间质性水肿、炎症细胞浸润等。

② 肺湿重：通过称量大鼠肺组织的湿重和干重，评估肺水肿的程度，肺水肿时，湿重可能明显增加。

③ 肺毛细血管渗透性：增加的渗透性可能导致染料渗漏到肺间质和肺泡腔内。使用Evans Blue染料或其他指标，评估油酸诱导后肺毛细血管的渗透性增加情况。

④ 气道液体含量：肺水肿时，气道液体含量可能明显增加。通过收集气道灌洗液或测定肺泡灌洗液，评估油酸诱导后气道液体含量的变化

⑤ 炎症反应和细胞因子水平：油酸诱导后，测量炎症细胞浸润和炎症介质的水平，如白细胞计数、白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-1β（IL-1β）等。这些指标可以作为评估肺水肿和炎症反应的指标。

 

 

二、肾S腺素诱发家兔肺水肿模型

家兔2.5~3kg。家兔耳缘静脉缓慢注射0.1%肾S腺素1.0ml/kg体重。

家兔称重后耳缘静脉注入20%乌拉坦（5mL·kg-1）麻醉，背位固定，在颈部正中做长6cm的纵切口，钝性分离气管和一侧的颈浅静脉。气管插管用粗棉线结扎固定，然后将其一端与压力换能器相连并连接在微机记录系统上，描记呼吸曲线。

结扎颈浅静脉远心端，在近心端插入连有输液装置的静脉插管，打开输液装置检查是否通畅，然后将输液滴数调到每分钟10~15滴，以防止血液凝固，观察并描记正常呼吸曲线。

输入生理盐水100mL·kg-1，输液速度控制在每分钟150~180滴，输完后，将0.1%肾S腺素0.5mg·kg-1用生理盐水稀释10倍后加入输液瓶中，继续滴注。肾S腺素输完后，可给少量生理盐水，以每分钟10~15滴速度维持通道，以便必要时第二次给药。

当动物出现肺水肿典型表现时，用止血钳夹闭气管，剪开胸前壁，然后用粗棉线在气管分叉处结扎，防止水肿液溢出，小心分离心脏和血管，将肺取出，用滤纸吸干肺表面水分后，准确称取肺质量，计算肺质量系数。

解剖可见肺脏明显肿大、膨隆、淤血、出血,切面有粉红色泡沫样液体溢出。肺湿重和肺系数可增至正常对照的2~3倍或以上。间质和肺泡内充满富含蛋白的水肿液,肺不张,萎陷,出血。

 

下期我们将全面的讲解呼吸系统疾病模型——肺纤维化动物模型&肺结核病动物模型各类模型造模方法、原理、操作过程及注意事项。

 

 

 

 

关于晶莱

 

 

晶莱生物（GENELINE Co., Ltd）创立于2016年，拥有北京（北京晶莱华科生物技术有限公司）及长沙（湖南晶莱生物技术有限公司）两个研发机构，是专注于生物医药临床期前研发与基础医学科研服务的高新技术企业。依托北京、长沙两地的3000余平实验平台，晶莱构建了8个研究平台，能提供动物寄养、动物模型构建、细胞模型构建，药效研究，各类表型、机制、通路等研究服务。

 

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