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干货分享 | 慢性胰腺炎动物模型构建技术汇总及选择要点

临床医学

2023-07-18      

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慢性胰腺炎(chronicpancreatitis,CP)是一种进行性的胰腺纤维化炎症综合征,是一种胰腺组织和功能不可逆改变的慢性炎症过程,主要表现为:胰腺腺泡萎缩、纤维化、内外分泌功能减弱以及腹痛等。

近年来CP的发病率有所上升,目前认为CP不仪与过量饮酒、胆管疾病、胰腺损伤、自身免疫反应等有关,而且与遗传、吸烟、环境等有关。

慢性胰腺炎发病机制复杂,其发病机制目前尚未阐明。慢性胰腺炎动物模型是了解慢性胰腺炎发病病因、机制及病变过程以及治疗疗效的良好工具。

近年来为了深入研究慢性胰腺炎的发病机制,研究人员开展了大量的动物实验,主要通过模拟人类慢性胰腺炎的病因、病理生理变化来制作动物模型。

但是,由于动物与人类胰腺之间在解剖学和生理学上存在差异,在现有的大多数动物模型中,几乎没有单一的动物模型可以完全模拟人类CP的所有特征。

因此,选择合适的动物模型对开展后续的实验研究具有十分重要的意义。

慢性胰腺炎动物模型介绍

CP动物模型的制作方法有多种,主要归纳为:化学诱导模型、手术诱导模型、高脂饮食诱导模型和基因修饰模型。

一、化学诱导模型

采用通过大鼠静脉、腹腔或胰胆管内注射化学试剂的方法。

(1)雨蛙素腹腔注射法

重复注射雨蛙素(Caerulein)是CP最常用的建模方法之一,长期、间断的雨蛙素刺激可引起胰腺腺泡萎缩,间质纤维化等病理改变。

优点:模型的病理改变与人类CP相似。操作方法简单,重复性好,稳定性好。适用于CP发病机制及其病理生理改变的研究,复发性CP的研究。

缺点:价格昂贵,造模成本高。且雨蛙素法所需时间较长,操作较繁琐

注意:为了增加CP的严重程度,缩短成模时间,Caerulein也常与其他的造模方式联合。

(2)精氨酸腹腔注射法

精氨酸注射法则简便易行,其诱发胰腺组织纤维化的具体机制目前尚不明确,氨基酸失衡、胰腺组织细胞骨架结构改变,氧自由基、NO、内质网应激反应和炎性介质介导等多方面因素参与其中。

(3)二丁基二氯化物静脉注射法

二丁基二氯化物(DBTC)是一种脂溶性物质。其原理可能是DBTC破坏腺泡细胞和胰管上皮细胞,诱导胰腺炎发生,坏死细胞阻塞胰管,导致胰管扩张、胰腺小叶结构破坏,造成问质纤维化。

优点:操作简便、经济,动物死亡率低,造模成功率高,成本低。造模时间相对较短,且能观察到胰腺从急性到慢性的损伤变化过程,已广泛应用于CP的发病机制、病程演变及治疗研究中。

缺点:DBTC对肝胆有毒性损伤;且DBTC需溶于有机溶剂,如尾静脉注射速度过快,易致动物出现肺栓塞,致死率可达30%,因此,对操作者的技术要求较高。

(4)内毒素静脉注射法

该模型可用于CP的发病机制研究。长期饮酒者中CP的发生率增加,而长期饮酒者中常有高内毒素血症发生。

(5)三硝基苯磺酸胰管注射法

胰胆管内注射三硝基苯磺酸(TNBS)激活胰腺星状细胞引起了胰腺的纤维化。

优点:该模型重复性较好,病变持续时间长,可反映急性炎症向慢性炎症转变的动态过程,符合人类CP演变的一般规律。

缺点:需开腹寻找胰管,对手术操作要求高;且造模过程中大鼠易并发感染,死亡率较高。

硝基苯磺酸(TNBS)胰管逆行注射不仅可以诱导CP模型,导致胰腺进行性纤维化损伤、导管狭窄、腺体萎缩,而且能诱导腹部超敏反应,常被用作诱导持续性胰腺疼痛的模型。

二、手术诱导模型

(1)胰胆管结扎法

此类动物模型通过结扎胰管,造成胰管内压力增高,导致胰液逆流、腺泡细胞损伤,从而激发机体对损伤的修复,出现炎症细胞浸润及纤维化。

方法:不完全结扎进入十二指肠处的胰胆管或单纯结扎胰管,使胰管逐渐扩张,胰液排出受阻,进而发生CP,产生胰腺功能、组织和生化改变。

注:结扎大鼠胃和胰腺十二指肠交界处的胰管来诱导CP,从而避免了胆管及其伴随动脉的损伤。

优点:在短时间内即可引起严重的胰腺损伤,导致明显的CP改变。稳定性好,可靠性高,适用于CP发病机制和治疗措施的研究。

缺点:开腹寻找胰管,而胰管通常较为细小,因此,对手术操作要求高。对实验动物创伤较大,结扎时要避免胰胆管完全闭塞,否则造成胆道完全梗阻,动物死亡。另外,术后胆道狭窄容易诱发胆道感染及出血坏死胰腺炎。

三、饮食诱导模型

食物诱导法是一种相对成熟的CP造模方法。

优点:采用饮食诱导法建立的CP模型与人类CP发生、发展相似,模型可靠,方法简单,CP模型稳定,成功率较高,且采取非侵入性方法,对机体内环境影响小,适合于从分子水平探讨CP的发病机制及评价药物的干预作用。

缺点:建模时间长,缺乏后期并发症的表现。

(DOI: 10.1096/fj.201800241RR)

四、基因修饰模型

基因修饰的慢性胰腺炎模型,基本都是以慢性的炎症反应和纤维化为病理特征,并且具有相关基因过表达或缺陷的特殊表型。

依据不同的基因功能,包括炎症通路、自身免疫机制、纤维化通路、酶原激活和分泌相关、内质网应激通路、氧化应激通路等,现在则已经有数十种基因修饰小鼠模型。

上述动物模型各具特点,有些动物模型适于胰腺炎病因学的研究,有些动物模型更适于胰腺炎形态学改变的研究。研究者可根据研究条件和研究需要选择不同的动物模型来复制CP病程中的某一阶段,观察和探讨CP的各方面情况。


中洪博元-大鼠胰腺炎模型简介

造模动物:SD大鼠,雄性,体重180-210g

造模方法:采用二丁基二氯化物(DBTC)法,一次性尾静脉注射DBTC溶液(10mL/kg)诱导大鼠胰腺纤维化模型。

模型评价结果展示:

食物摄入量、体质量

一般情况:记录大鼠平均食物摄入量、体质量。与空白对照组比较,模型组大鼠精神萎靡,毛发光泽度差,进食减少,排便次数多,大便稀烂。

■胰腺组织观察

■胰腺HE染色:模型组有一定程度的间质增宽以及出现结缔组织增生,模型成功。治疗组可以看见间质增宽有所改善,治疗有效果

■血清ELISA检测,如脂肪酶(LPS),α-淀粉酶(AMY),白细胞介素6(IL-6)

参考:
【1】人类疾病动物模型(第2版),刘恩岐主编,2014年
【2】人类疾病动物模型复制方法学,周光兴等主编,2008
【3】彭晓华,周旭春.慢性胰腺炎的动物模型选择.重庆医学,2011
【4】魏圆圆,许小凡,段丽芳,张红.慢性胰腺炎动物模型的比较与选择.生命科学,2020
【5】Models of acute and chronic pancreatitis,DOI: 10.1053/j.gastro.2012.12.043
【6】Animal models of chronic pancreatitis,DOI: 10.1155/2010/403295
【7】Genetically induced vs. classical animal models of chronic pancreatitis: a critical comparison, DOI: 10.1096/fj.201800241RR

【8】Animal models of gastrointestinal and liver diseases. Animal models of acute and chronic pancreatitis,DOI: 10.1152/ajpgi.00372.2015


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