泌尿道感染动物模型制作研究现状.pdf
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1、2 0 1 0 年4 月中国比较医学杂志 A p r i l ,2 0 1 0 第2 0 卷第4 期C H I N E S EJ O U R N A LO FC O M P A R A T I V EM E D I C I N E V 0 1 2 0 N o 4 泌尿道感染动物模型制作研究现状 顾向晨1 ,王怡1 ,邵汀汀2 ( 1 上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院肾内科,上海2 0 0 4 3 7 ; 2 浙江大学生物医学工程系,杭州3 1 0 0 2 7 ) 【摘要】建立与人类泌尿道感染相似的可靠动物模型,对探讨泌尿道感染发病机制和研究治疗方法十分必 要。本文介绍了急性肾盂肾炎,慢性肾
2、盂肾炎,腺性膀胱炎等泌尿道感染模型制作研究现状,并从菌种,品系等角 度进行探讨。 【关键词】泌尿道感染;模型,动物 【中图分类号】R - 3 3【文献标识码】A【文章编号】1 6 7 1 - 7 8 5 6 ( 2 0 1 0 ) 0 4 - 0 0 6 9 - 0 5 C u r r e n tS t a t u so fR e s e a r c ho nE s t a b l i s h m e n to fA n i m a l M o d e l so fU r i n a r yT r a c tI n f e c t i o n G UX i a n g c h e n l ,W
3、 A N GY i l ,S H A OT i n g t i n 9 2 ( 1 D e p a r t m e n to fN e p h r o l o g y ,Y u eY a n gH o s p i t a lo fW e s t e r n T r a d t i i o n a lC h i n e s eM e d i c i n e , A f f i l i a t e dt oS h a n g h a iU n i v e r s i t yo fT r a d i t i o n a lC h i n e s eM e d i c i n e ,S h a n g
4、 h a i2 0 0 4 3 7 ,C h i n a ; 2 D e p a r t m e n to fB i o m e d i c a lE n g i n e e r i n g ,Z h e j i a n gU n i v e r s i t y H a n g z h o u3 1 0 0 2 7 ) 【A b s t r a c t 】 I t i so fg r e a ts i g n i f i c a n c et oc r e a t ear e l i a b l ea n dh u m a n l i k ea n i m a lm o d e lo fu r
5、 i n a r yt r a c ti n f e c t i o n ( U T I ) f o rs t u d i e so ft h ee t i o l o g y ,m e c h a n i s ma n dt r e a t m e n to fU T I T h i sa r t i c l ei n t r o d u c e sd i f f e r e n tU T Ia n i m a lm o d e l s r a n g i r gf r o mc h r o n i cp y e l o n e p h r i t i s ,a c u t ep y e l
6、 o n e p h r i t i st og l a n d u l a rc y s t i t i s ,e t c ,a n da l s od i g si n t ot h eb a c t e r i aa 8w e l l8 , 8 a n i m a ls t r a i n sd u r i n gt h eU T Im o d e l - e s t a b l i s h m e n t 【K e yw o r d s 】U r i n a r yt r a c ti n f e c t i o n ,U T I ;A n i m a lm o d e l s 泌尿道
7、感染是临床常见病和多发病,其发病率 根据我国普查统计,占到人口0 9 1 ,在妇女、儿童 和老年人、H I V 感染者、糖尿病及肿瘤等患者中均有 很高的发病率。尽管当今抗菌药物研究迅猛发展, 品种不断更新换代,泌尿道感染的发病率仍居高不 下,且不断面临新的挑战,抗菌素的滥用、免疫抑制 剂的应用等导致一些原来非致病菌引起的感染不断 增加。泌尿道感染按照解剖部位的不同,分为尿道 炎、膀胱炎和肾盂肾炎。反复不断感染,病情迁延, 可发展为慢性肾盂肾炎,是一种较严重的形式,除尿 道刺激症状外,还出现全身症状,而且常常由于用药 不规则,细菌极易产生多重耐药性。晚期出现肾功 能不全,可危及患者生命。据欧洲透
8、析中心统计资 料表明,慢性肾盂肾炎占整个慢性尿毒症的1 9 8 一2 1 2 。 制作与人类泌尿道感染相似的动物模型,对探 ( 基金项目】上海市卫生局青年课题( 2 0 0 8 Y 2 1 5 ) ,上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金( S Z Y 0 8 0 9 2 ) 。 作者简介】顾向晨,女,硕士。主要研究方向:中西医结合肾脏病学,E m a i l :g e t t y g u g u g m a i l C O r n 。 通讯作者】王怡,女,博士生导师,主要研究方向:中西医结合肾脏病学。 万方数据 7 0 中国比较医学杂志2 0 1 0 年4 月第2 0 卷第4 期C h i
9、 nJC o m pM e d ,A p r i l2 0 1 0 。V 0 1 2 0 N o 4 讨本病的发病机制和研究的治疗方法十分必要。但 是对于泌尿道感染模型的研究仍较少,目前已有一 小部分动物实验展开,现将近年来国内外泌尿道感 染动物模型制作的研究情况综述如下。 1 模型类型 1 。1 急性肾盂肾炎模型 小鼠、大鼠、兔、狗、猴、猪等都可作为制作急性 肾盂肾炎模型动物。急性肾盂肾炎是较易制作 的模型,包括经尿道逆行性肾盂肾炎,血源性肾盂肾 炎等,国内外报道较多。 1 1 1 猪:国外M a j d 旧1 等运用约克郡猪作为急性 肾盂肾炎模型,比较C T 、M R 、多普勒超声、S P
10、 E C T 在 诊断急性肾盂肾炎的差异。其制作方法首先切开输 尿管肌层缝至输尿管膀胱交界处,手术后5d 持续 予抗生素预防感染,再经皮注入E e h o l i 至膀胱,并 注入异物石蜡油1 2m L 来保持感染状态,结果发 现该模型有典型急性肾盂肾炎病理表现。猪个体较 大,术中易于辨认输尿管,且便于术后不同时期采集 血液和尿标本进行观察,是较理想的动物,但价格较 贵,不易进行大批试验。 1 1 2 小鼠:小鼠个体小,手术操作及辨认输尿管 较困难,不易建立重复性高的逆行性肾盂肾炎动物 模型,常作为血源性肾盂肾炎的模型动物o 。近年 有人用小鼠制作逆行性肾盂肾炎模型。H a g b e r g
11、 等】,首先报告将病原菌直接注入小鼠膀胱内即可 制备成小鼠上行性肾盂肾炎模型,该模型己成为研 究泌尿道感染的病理机制和筛选有效药物的重要工 具。王旭丹等哺1 利用小鼠制作上行性肾盂肾炎模 型,研究柴芩通淋片对泌尿道感染的防治作用,模型 制作结果示,肾脏和膀胱中均有大量大肠杆菌定居。 1 1 3 大鼠:大鼠个体适中,在模型制作过程中,一 般多从尿道或直接腹腔内注射,注入各种菌种,并注 入异物于膀胱中,而且手术中易于辨认输尿管,特别 是大鼠泌尿道解剖特点,容易发生尿液自发性输尿 管膀胱反流,注入0 5 1 5m L 细菌悬液,并利用尿 道口钳夹的方法制作成机械性的膀胱内静水压增 高,来造成逆行性感
12、染,与人类肾盂肾炎的感染方式 接近】。国外于2 0 世纪7 0 年代制作了大鼠急性肾 盂肾炎模型,用于该病发病学和治疗学研究,其后国 内亦复制成功并进行了改良1 。所以急性肾盂肾 炎模型N 、8 1 目前多采用将大鼠单侧输尿管“半结扎” 并同时向膀胱内注射大肠杆菌的方法造成病理 改变。 不理想的是大鼠不便于在术后不同时间采集 血、尿标本,进行病程观察,用代谢笼收集大鼠尿液 进行细菌培养,但由于粪便污等原因,收集的尿液细 菌培养假阳性率很高。同时注菌量与大鼠体重关系 密切,体重较小的大鼠越容易死亡,注菌量越多可引 起败血症或血源性肾盂肾炎。 亦有国外报道G o r u rS 等【9 1 采用不结
13、扎单侧输 尿管,单纯膀胱内注射大肠埃希氏菌,制作方法如 下,排空膀胱,用2 2 G 静脉留置针通过尿道,往膀胱 内直接注射大肠埃希氏菌0 4m L ( 1 0 m LC F U ) , 拔除留置针后,予火胶棉迅速封闭尿道口,4h 后予 丙酮去除火胶棉,结果发现可成功研制急性肾盂肾 炎模型。 何立群、龚学忠等训也采用不结扎单侧输尿 管、单纯膀胱内注射一定量大肠杆菌0 1 1 1 8 4 的方 法,成功制备了急性肾盂肾炎大鼠模型。同时他 们川又比较了与单侧输尿管结扎模型的异同,研究 结果发现,前种模型病理改变相对较轻,不会出现明 显化脓灶,但急性肾盂炎症过程典型。后种模型均 可产生单侧肾实质化脓性
14、病变;常伴有肾小管毁损、 并可有肾小球累及;同时,前种模型未显示有某一侧 肾脏易感性,而后种模型病变主要在结扎侧。 亦有国外学者I e h i n oM 等2 ”1 直接打开腹腔, 予0 1m L1 0 m L 大肠埃希氏菌悬液,通过2 6 G 针 头,单次直接注射至大鼠双侧肾脏皮质制作急性肾 盂肾炎,病理提示术后3 4 周出现肾脏损伤。此模 型主要适用于研究肾间质损害,与单侧输尿管“半 结扎”同时膀胱内灌注细菌大树相比,操作方法简 单,病理显示感染表现较恒定,可复制性强,但其缺 陷为不能真实模拟人类上行性肾盂肾炎。 1 2 慢性肾孟肾炎模型 国外研究证实,有多种方法能够造成慢性肾盂 肾炎动物
15、模型,但有些方法周期太长,或者为猪、兔, 比较昂贵“。 I 2 1 大鼠:王俊生等纠在国内首先利用尿道直 接接种细菌的方法,报道了C P N 大鼠模型,该方法 并不能诱导肾脏外观出现瘢痕和固缩,严格讲并不 成功。龚学忠等刮按照B i t z 等的方法,延长观察时 间创建一种慢性肾盂肾炎大鼠模型,用不同浓度致 病性大肠杆菌株膀胱内注射,并短暂结扎左侧输尿 管,观察9 0 天内肾脏形态学动态变化,结果发现随 着感染性炎症的修复,左肾外观有皮质瘢痕及相关 万方数据 中国比较医学杂志2 0 1 0 年4 月第2 0 卷第4 期C h i nJC o m pM e d ,A p r i l2 0 1 0
16、 ,V 0 1 2 0 N o 4 7 l 肾乳头收缩和肾盏的扩张,镜下慢性肾间质性肾炎 改变和纤维化;细胞培养阳性结果主要在左肾和尿; 1 2 2 小鼠:孙建实、栗德林等1 运用C 5 7 B L 小 鼠模型制作慢性肾盂肾炎模型,进一步证实上述方 法。结果发现尿细菌培养从6h 起即为阳性,持续 到3 0 天转为阴性,以后一直未培养出细菌。但在肾 脏病理学上有明显变化,在第9 0 天时患肾极度萎 缩,肾组织持续破坏。 1 3 腺性膀胱炎模型 腺性膀胱炎是一种在膀胱粘膜和粘膜下层发生 粘液腺增生的疾病,是由膀胱尿路上皮受慢性刺激 诱导产生的一种化生性改变。位志峰及易憬 等3 。1 9 1 先后选
17、取s D 雌性大鼠,往膀胱内灌注 D H 5 a 大肠埃希氏菌( 浓度为1 0 8 1 0 9C F U 斗L ) 或 脂多糖( 1 斗g 斗L ) ,然后用无菌硬膜外导管用无菌 液体石蜡润滑后,提起尿道外口的皮肤,沿尿道后壁 插入尿道3c m 以上,用1m L 注射器注入0 2m L 左 右,2 3d 注射一次,持续6 周左右。研究表明膀胱 内灌注大肠杆菌或脂多糖均可导致腺性膀胱炎,证 实了大肠杆菌和脂多糖的慢性感染是导致腺性膀胱 炎的病因之一。但是此种动物模型制作时间较长, 对于导尿管留置也需要一定技术,反复操练,否则易 引起尿道损伤,同时需反复麻醉,安全性较低,较易 引起大鼠死亡。 1
18、4 糖尿病大鼠泌尿道感染模型 国外有学者旧1 研究制作糖尿病合并泌尿道感 染大鼠模型,利用链尿菌素腹腔内注射诱导经典糖 尿病大鼠模型,再经尿道至膀胱内灌注菌液,结果发 现膀胱和肾脏均有菌群生长,成功制成泌尿道感染 模型,与人类糖尿病患者合并泌尿道感染特点基本 符合,并通过该模型进一步阐释糖尿病患者易患泌 尿道感染因素。 1 5 尿路异物相关泌尿道感染大鼠模型 有国外学者K u r o s a k a 及M i k u n i y a 等心1 ,2 2 1 通过 非手术法,将螺旋聚乙烯管经尿道置于大鼠膀胱中, 同时注入绿脓杆菌,制成非手术异物相关泌尿道感 染大鼠模型。与未置入聚乙烯管大鼠相比较,
19、前者 感染维持时间较长,在感染早期,P T 聚乙烯管周围 包裹较多细菌,同时细菌从膀胱上行至肾脏,病理早 期表现为急性肾盂肾炎,后期为慢性肾盂肾炎,以及 持续中性粒细胞浸润,伴盆腔及周围组织充血。该 模型能够较好模拟人类导尿管留置相关泌尿道 感染。 1 6 解脲棒状杆菌介导的泌尿道感染合并鸟粪结 石形成模型 R e y e sL 等悼副研究发现鸟粪结石虽只组成了所 有结石成分的2 一3 ,但与其他结石相比会导致 更加严重并发症,例如严重败血症及肾脏疾病等。 作者认为产尿素酶的棒状杆菌、克雷伯氏杆菌、变形 杆菌、铜绿假单胞菌,是易于引起鸟粪结石等常见细 菌,但不同品系的大鼠对解脲棒杆菌的易感性有
20、很 大差别。通过此研究表明鸟粪结石生成是机体的炎 症应激反应,可进一步加重周围组织的损伤。 2 不足与展望 目前研究较多侧重于肾盂肾炎模型的研究,例 如运用大鼠单侧输尿管“半结扎”并向膀胱内注射 大肠杆菌制作急性肾盂肾炎模型方法已十分成熟, 模型制作过程简单,重复性尚可,是研究人类肾盂肾 炎合适的动物模型。也有运用单纯膀胱内注射不结 扎输尿管制备急性肾盂肾炎大鼠模型,方法较简单, 但稳定性较差。对于腺性膀胱炎以及其他类型的泌 尿道感染模型也在进一步研究中。 同时许多学者发现在泌尿道感染模型制作与动 物的品系,细菌菌种及浓度更是密切相关,并对此进 行了深入研究。例如S c h a e f f e
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