木制动物模型(四种慢性胰腺炎动物造模方法优劣盘点)

Posted 2023-05-29

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木制动物模型(四种慢性胰腺炎动物造模方法优劣盘点)

慢性胰腺炎 (chronic pancreatitis, CP) 是一种慢性消化系统疾病，主要病理表现为胰腺的慢性炎症，最终以纤维化替代胰腺的正常组织，导致胰腺的内、外分泌功能损伤。为了深入研究 CP 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 CP 的病因、病理生理变化来制作动物模型。

动物的选择主要是大鼠、小鼠。

造模方法CP动物模型的制作方法有多种，主要归纳为腹腔注射造模剂、饮食喂饲、静脉注射造模剂以及导管结扎等。

一腹腔注射造模剂急性胰腺炎 (acute pancreatitis, AP) 反复发作被认为是 CP 发生的主要因素，采用各种造模剂多次腹腔注射就是基于 AP 反复发作可以向 CP 转化而采用的造模方式。常用的可以导致 CP 的造模剂主要有：雨蛙素 (Caerulein)、L- 精氨酸 (L-Arginine)、乙醇联合脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)等。

01腹腔注射Caerulein腹腔重复注射 Caerulein 是最常用的方法。

造模方法：选取瑞士白化小鼠，每天 50 µg/kg 的剂量，腹腔注射 6 次 Caerulein，每次间隔 1 小时，3 天 / 周，共6~10周。

应用：Caerulein 主要用于大、小鼠 CP 模型的复制。

优缺点：操作方法简单，成模率稳定，模型的病理改变与人类CP相似。但是价格昂贵，造模成本较高。

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。采用 33% 的乙醇 (3 g/kg，7 次 / 天，1 天 / 周 ) 及Caerulein (50 µg/kg，1 次 / 天，6 天 / 周 ) 联合腹腔注射 6 周后发现，联合注射组比 Caerulein 单纯注射组表现出更严重的胰腺腺泡损伤，并且炎性细胞浸润和实质纤维化的程度增加。其应用于适合模拟早期酒精性胰腺炎。02腹腔注射Arginine腹腔重复注射Arginine是常用的复制 AP 动物模型的方法。

造模方法：选取雄性昆明小鼠，采用 20% 的 L-Arginine (3.5 g/ kg)腹腔注射昆明小鼠 2 次，每次间隔 1 小时，72 小时可见小鼠胰腺腺泡细胞坏死、胰腺炎症及出血，该剂量 L-Arginine 每周重复注射，在造模后 4 周可引起胰腺炎细胞浸润及纤维化等慢性炎症改变。

优缺点：操作方法简便，价格较为经济，模型的病理改变与人类CP相似。但是L-Arginine的有效剂量与毒性剂量非常接近；不同种属小鼠造模后病变程度存在差异。03LPS和乙醇协同造模方法：选取SD大鼠，25% 乙醇代替 SD 大鼠的饮水，12 周后腹腔注射 2mg/kg LPS，发现胰腺出现明显的纤维化。

应用：用于研究酒精性 CP 的发病机制。二饮食喂饲长期酗酒是引发 CP 的最常见病因，但仅给小鼠饮用 25% 乙醇 4 个月并不能导致慢性胰腺炎样的病理损伤。因此，在啮齿类动物中，乙醇可能通过加重胰腺炎的严重程度而更适合作为饮食喂饲CP造模方法的佐剂。

01喂养普通饲料的造模方法选取雄性白化大鼠，喂饲与普通饲料等热量、含 36% 乙醇的饮食，结合腹腔注射低剂量 Caerulein (20 μg/kg，3 次 / 周 ) 3 周，发现大鼠胰腺损伤的同时，血清中脂肪酶 / 淀粉酶比值、氧化应激指数和胰腺还原型谷胱甘肽 / 氧化谷胱甘肽比值都有所升高。

应用：该方法适合诱导大鼠的酒精性 CP 模型。02喂养CDE饲料的造模方法选取C57BL/6J 小鼠，先禁食24 小时，继而给予 100% 胆碱缺乏乙硫氨酸补充(choline deficient ethionine-supplemented, CDE) 饲料喂养 72 小时，常规饲料喂养 72 小时，7 天为一个周期，经饲喂 24 个周期后观察到慢性胰腺炎的病理改变，如腺泡细胞萎缩、腺泡导管化生 (acinar to ductal metaplasia, ADM) 和纤维化形成。

优缺点：CDE饲料模型比腹腔注射模型操作更加简单，但是CDE饮食较昂贵，长期饲喂成本较高；动物摄入CDE饮食的量难以监测，模型的均一性不够稳定。三静脉注射造模剂造模方法：选取Wistar 大鼠，二丁基二氯化锡(dibutyltin dichloride, DBTC)(7 mg/kg) 尾静脉注射 4周后发现，大鼠胰腺可见炎细胞浸润、胰腺腺体萎缩及纤维化等明显的 CP 病理学变化。

优缺点：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。但是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。四导管结扎大鼠和小鼠都选用为模式动物。

造模方法：选取大鼠，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。模型鼠在导管结扎后第 2 天接受单次雨蛙素给药(50 ug/ kg)。术后3 d结扎的胰腺部分发生严重的坏死性胰腺炎，模型相关的死亡率为10% ~ 15%，并始终发生在注射雨蚌素的48 h内，胰腺坏死区域被纤维化和脂肪组织替代，21 d后检测到纤维化范围最大。

优缺点：在短时间内即可引起严重的胰腺损伤，导致明显的CP改变。但是需开腹寻找胰管，而胰管通常较为细小，因此，对手术操作要求高，动物死亡率较高。

总结CP 病因复杂，其发病机制目前尚未阐明，现有的动物模型为人类 CP 研究提供了大量的实验证据。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。考虑到 CP 发病的复杂性，今后或许可以将不同的造模方式结合起来，以模拟出更加符合人类 CP 特征的动物模型，这将极大推进 CP 的研究进展。

来源：

[1] Zhao JB, Liao DH, Nissen TD. Animal models of pancreatitis: can it be translated to human pain study? World J Gastroenterol, 2013, 19: 7222-30

[2] Klauss S, Schorn S, Teller S, et al. Genetically induced vs. classical animal models of chronic pancreatitis: a critical comparison. FASEB J, 2018, 32: 5778-92

[3] Zhan X, Wang F, Bi Y, et al. Animal models of gastrointestinal and liver diseases. Animal models of acute and chronic pancreatitis. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2016, 311: G343-55

[4] 彭晓华, 周旭春. 酒精联合内毒素诱导慢性胰腺炎模型的建立. 重庆医科大学学报, 20

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