呼吸系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型(一)
隨著大氣污染、吸煙、工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致的理化因子增多以及人口年齡老化等因素,呼吸系統(tǒng)疾病近年來有明顯增長的趨勢(shì)。
由于呼吸疾病涉及的器官較多,包括氣管、支氣管及肺部等,單以肺部為例,所涉疾病就包括肺阻塞、肺纖維化、肺氣腫、哮喘等,下面,武漢云克隆將以大鼠/小鼠為模式動(dòng)物,介紹幾種常見的肺部疾病動(dòng)物模型。
1. 慢性阻塞性肺疾病
慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一種常見的以持續(xù)氣流受限為特征的、可預(yù)防可治療的疾病,致殘率和病死率很高。
1.1 建模方法:
主要試劑:紅金龍香煙(湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn),烤煙型,每支含焦油量9mg、煙氣煙堿量0.7mg、煙氣一氧化碳量12mg),脂多糖(lipopolysaccharide,LPS,美國Sigma公司),TNF-alpha和IL-8 ELISA試劑盒cloud-clone公司)
SPF級(jí)Balb/c雌性小鼠,體重約20g。采用鼻腔滴入 LPS 加熏香煙的方法建立 COPD模型。
分別于第 1天、29天經(jīng)鼻腔滴入LPS(30μg/6μL);第2-30 天(除第 29 天)采取熏香煙法:將小鼠放入自制的玻璃熏箱,10 支/次,30min/次,5d/周,持續(xù)4周。
1.2 模型鑒定:
與對(duì)照組相比,模型組小鼠毛發(fā)無光澤,部分有脫毛現(xiàn)象、躁動(dòng),熏煙時(shí)喜扎堆,倦怠蜷縮,汗出,腹部脹大,呼吸急促,出現(xiàn)點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng),甚者張口呼吸明顯。
1.3 造模后續(xù)檢測(cè):
1.3.1 細(xì)胞因子檢測(cè)
最后一次煙熏完后 24 小時(shí)處死,1%戊巴比妥鈉(按 0.05mL/10g)腹腔麻醉小鼠,將小鼠腹主動(dòng)脈取血法取血1mL或支氣管肺泡灌洗液,室溫下放置2h后,2 000r/min離心20min,取血清,-20℃保存?zhèn)溆谩0?ELISA 試劑盒操作步驟說明檢測(cè)小鼠血清中 TNFα、IL-8 的含量。
結(jié)果顯示:與空白組對(duì)比,COPD小鼠血清中TNFa、IL-8有顯著增高。
圖1. COPD小鼠相對(duì)于空白組小鼠血清中TNFa和IL-8水平對(duì)比
1.3.2 肺組織形態(tài)學(xué)檢測(cè)。
腹腔麻醉小鼠后,開胸暴露胸腔:取左側(cè)肺葉固定于 10%甲醛溶液24h,常規(guī)脫水石蠟包埋,切片行 HE 染色,光鏡下觀察。
結(jié)果顯示:空白對(duì)照組小鼠肺泡結(jié)構(gòu)清晰,肺泡大小均勻,氣道黏膜上皮結(jié)構(gòu)完整,纖毛排列整齊;模型對(duì)照組小鼠部分肺泡壁塌陷,肺泡不規(guī)則擴(kuò)大并相互融合,形成肺大泡,肺間質(zhì)內(nèi)可見不同程度的炎性細(xì)胞浸潤,支氣管黏膜上皮脫落,黏膜皺襞增多,突入管腔,纖毛黏縮,管腔變窄,符合 COPD 病理改變。
圖2. COPD小鼠(右)相對(duì)于對(duì)照組小鼠(左)肺部組織HE染色對(duì)比
2. 大鼠肺氣腫模型
肺氣腫(emphysema),指終末細(xì)支氣管遠(yuǎn)端的氣道彈性減退,過度膨脹、充氣和肺容積增大或同時(shí)伴有氣道壁破壞的病理狀態(tài)。按其發(fā)病原因肺氣腫有如下幾種類型:老年性肺氣腫、代償性肺氣腫、間質(zhì)性肺氣腫、灶性肺氣腫、旁間隔性肺氣腫、阻塞性肺氣腫。
2.1 建模方法:
SPF級(jí)SD雄性大鼠,體重約200~220g。10%水合氯醛麻醉后,行氣管插管,用1ml注射器抽吸事先配制的8%木瓜蛋白酶液(0.5ml/kg BW)注入,而后將大鼠直立,垂直旋轉(zhuǎn)大鼠,使藥物在肺內(nèi)均勻分布,而后放于加熱墊上維持體溫,待清醒后正常飼養(yǎng)。對(duì)照組動(dòng)物使用等體積的生理鹽水行氣管內(nèi)注射。
2.2 模型鑒定及后續(xù)檢測(cè):
于術(shù)后4周麻醉大鼠處死后,取左肺經(jīng)4%多聚甲醛固定,石蠟包埋,切片進(jìn)行HE染色(厚度為3μm)。
結(jié)果顯示:模型組大鼠肺部組織有明顯水腫,且伴隨明顯的炎癥細(xì)胞浸潤、肺泡壁厚度增厚的情況。
圖3. 肺氣腫模型小鼠(右)相對(duì)于對(duì)照組小鼠肺部組織HE染色對(duì)比
3. 肺動(dòng)脈高壓模型
肺動(dòng)脈高壓是指以肺血管阻力進(jìn)行性升高為主要特征,可導(dǎo)致右心負(fù)荷增大,右心功能不全,肺血流減少,而引起一系列臨床表現(xiàn)。根據(jù)有無相關(guān)病因或危險(xiǎn)因素將PH分為兩類:PPH和繼發(fā)性肺動(dòng)脈高壓(secondary pulmonary hypertension,SPH)。
3.1 肺動(dòng)脈高壓大鼠模型建模方法:
SPF級(jí)SD雄性大鼠,體重約200~220g。將野百合堿(60mg/kg)用無水乙醇溶解與0.9NaCl生理鹽水按照1:4配成1%溶液(10mg/ml),按50~60mg/kg體重,于頸背部皮下一次性注射。4周后可建立肺動(dòng)脈高壓大鼠模型。
3.2 模型鑒定及后續(xù)檢測(cè):
圖4. 模型組大鼠(右)相對(duì)于對(duì)照組小鼠肺部動(dòng)脈血管HE染色對(duì)比