常见人类疾病动物模型构建技术原理

一、人类疾病动物模型概念及意义

　　人类疾病动物模型（animal models of human diseases）是指医学研究中建立的具有人类疾病模拟表现的动物实验对象和相关材料。应用动物模型是现代医学认识生命科学客观规律的实验方法和手段。通过动物模型的研究，有意识地改变那些自然条件下不可能或不容易排除的因素，以便更加准确地观察模型的实验结果，并将研究结果推及于人类疾病，从而有助于更方便、更有效地认识人类疾病的发生、发展规律和研究防治措施。

　　二、人类疾病动物模型的分类

　　1. 按产生原因分类

　　（1）诱发性动物模型（experimental animal model）：又称之为实验性动物模型，是指研究者通过使用物理的、化学的、生物的和复合的致病因素作用于动物，造成动物组织、器官或全身一定的损害，出现某些类似疾病时的功能、代谢或形态结构方面的病变，即为人工诱发出特定的疾病动物模型。

　　（2）自发性动物模型（spontaneous animal model）：指实验动物未经任何人工处置，在自然条件下动物自然发生或由于基因突变的异常表现通过遗传育种保留下来的动物模型。

　　（3）抗疾病型动物模型（negative animal model）：是指特定的疾病不会在某种动物身上发生，从而可以用来探讨为何这种动物对该病有天然的抵抗力。

　　（4）生物医学动物模型（biomedical animal model）：是指利用健康动物生物学特征来提供人类疾病相似表现的疾病模型。

　　2. 按系统范围分类

　　（1）疾病的基本病理过程动物模型（animal model of fundamentally pathologic processes of disease）：是指各种疾病共同性的一些病理变化过程模型。

　　（2）各系统疾病动物模型（animal model of different system disease）：是指与人类各系统疾病相应的人类疾病动物模型。

　　3. 按模型种类分类　疾病模型的种类包括整体动物、离体器官和组织、细胞株和数学模型。整体动物模型是常用的疾病模型，也是研究人类疾病常用的手段。

　　4. 按中医药体系分类　按中医证分类，动物模型可分为阴虚、阳虚动物模型、气虚动物模型、血虚动物模型、脾虚和肾虚动物模型，厥脱证动物模型等。按中药理论分类，人类疾病动物模型包括解表药动物模型、清热药、泻下药、祛风湿药、利水渗湿、温里药、止血药、止咳药、化痰药、平喘药、安神药、平肝息风药、补益药、理气药、活血化瘀药等动物模型。

　　三、常见人类疾病动物模型

    （1）胃癌：制备胃癌动物模型的方法有 ①甲基胆蒽（MC）诱发小鼠胃癌。20g左右的小鼠，无菌手术下，在腺胃黏膜面穿挂含甲基胆蒽线结。含MC的线结是用普通细线，在一端打结后，将线结置于盛有MC小玻璃试管内，在酒精灯上微微加温，使MC液化渗入线结，MC浓度为0.05％～0.1％，每条线结含有MC约5mg。手术埋线后4～8个月可成功诱发胃癌。②用不对称亚硝胺，剂量为0.25ml/kg体重，3个月后全部动物发生前胃乳头状癌，7～8个月后有85％～100％发生前胃癌。昆明种动物最敏感。

　　2. 消化性溃疡动物模型（animal model of peptic ulcer）

　　（1）应激性溃疡模型：选用大鼠，禁食24～48h ，将大鼠固定在鼠板上，垂直浸入20℃～23℃的水浴中，水面平至大鼠的剑突。浸泡20～24h 后，将大鼠处死，打开腹腔，先结扎幽门，再用注射器将1％的福尔马林8～10ml 从食管注入胃内，结扎贲门，取出全胃，30min后沿胃大弯剖开，便可见溃疡。此法方便简单，成功率高，是研究抗溃疡药物的常用模型。

　　（2）组胺性溃疡模型：选用大鼠，禁食24h 可以饮水，腹部皮下注射磷酸组胺50 mg/kg，2h后再注射1次，3h 后处死动物，按上述方法固定胃。此法也可诱发食管、胃、十二指肠等发生溃疡。是研究溃疡发生机制及治疗药物的常用模型。

　　（3）水杨酸性胃溃疡模型：选用大鼠，禁食24h ，把水杨酸按100mg/kg灌胃，4h 后处死，按上述方法固定胃。

　　（4）结扎幽门法溃疡模型：选用大鼠，麻醉后在无菌技术下结扎幽门。术后禁食、禁水，19h 后处死，按上述方法固定胃。此模型适合做探索抗溃疡病药物研究和胃溃疡发病机制方面的研究。

　　3. 高血压动物模型（animal model of hypertension）

　　（1）肾动脉狭窄性高血压模型：狗或家兔麻醉后取俯卧位，从脊柱旁1.5～2cm处开始，右侧顺肋骨缘，左侧在肋骨缘约两指宽处作4cm的皮肤切口，分离皮下组织腰背筋膜，切开内斜肌筋膜，推开背长肌，暴露肾并小心地钝性分离出一段肾动脉，选用一定直径的银夹或银环套在肾动脉上造成肾动脉狭窄。如果是单侧肾动脉狭窄，则在间隔10～12d后将另一侧肾摘除。手术几天后，血压开始升高，1～3个月后血压升至高峰，并可长期维持下去。

　　（2）肾外包扎性高血压模型：肾外异物包扎，压迫肾实质，造成肾组织缺血，使肾素形成增加，血压上升。选用120～150g大鼠，麻醉后，消毒皮肤，沿脊椎中线切开皮肤，在左侧季肋下1.5～2cm和距脊椎1cm处用小血管钳分开肌肉，用两指从腹下部将肾脏自创口中挤出，将肾脏与周围组织剥离，将自制的双层乳胶薄膜剪成“X”形，沿肾门将肾脏交叉包扎。然后在对侧切开取出右肾，分离后切除，分别缝合肌肉和皮肤创口。约20d，30％大鼠出现高血压。

　　（3）应激性高血压模型：应激性高血压大鼠模型常采用噪声和足底电击的复合刺激，每天2次，每次2h，约20d大鼠可形成高血压。

　　4. 糖尿病动物模型（animal model of diabetes mellitus）

　　（1）病毒诱发法：选用DBA/2雌性小鼠，皮下接种脑炎、心肌炎病毒M型变异株4～7d后出现明显的高血糖，伴有血中及胰腺中胰岛素含量降低。

　　（2）四氧嘧啶法：SD大鼠200g左右，雌雄不限，40mg/kg四氧嘧啶静脉注射1次，观察血糖 > 300mg/dl，持续2周可以认为造模成功。

　　（3）链脲菌素法：将链脲菌素在酸化生理盐水中溶解成1％溶液，给大鼠静脉注射40～100mg/（kg·次）。观察血糖 > 400mg/dl，持续3d即可认为是造模成功。

　　（4）高糖饲喂诱发法：选用SHR/NLHCP大鼠5周龄，喂饲含54％蔗糖饮食。1个月时，观察到OGTT异常，6个半月时胰岛素反应异常，9个月时可见体重减轻、衰弱。

　　5. 呼吸系统疾病动物模型（animal model of respiratory diseases）

　　（1）肺炎动物模型：在无菌操作下，将大鼠用20％乌拉坦麻醉后，仰卧固定于手术台，备皮后，沿颈部正中切开皮肤，钝性分离皮下组织，暴露气管，用5号针头插入主支气管，随即注入活菌液（1×106~1×109cfu/0.25ml）0.25ml，然后再注入0.5ml空气。取出针头，用小动脉夹向头侧轻夹住气管，随即将动物置头向上位置摇动30s，以利于细菌均匀分布于下呼吸道。松开动脉夹，缝合肌肉及皮肤，置动物头高脚低位，倾斜30°位置直至苏醒，以免胃内容物吸入。麻疹病毒肺炎模型：其操作程序与前面相同，注入的是麻疹病毒或活疫苗0.15～0.25ml（每只麻疹疫苗用麻疹稀释液稀释至1ml）。

　　（2）肺气肿模型：给动物气管内或静脉内注入一定量木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、致热溶解酶、败血酶以及由脓性痰和白细胞分离出来的蛋白酶等，可复制成实验性肺气肿。以木瓜蛋白酶形成的实验性肺气肿病变明显而且典型。

　　（3）肺水肿模型：用氧化氮吸入可造成大鼠和小鼠中毒性肺水肿，或用气管内注入50％葡萄糖液引起渗透性肺水肿。切断豚鼠、家兔、大鼠颈部两侧迷走神经可引起肺水肿。静脉注入10％氯仿（兔0.1ml/kg、狗0.5ml/kg）也可引起急性肺水肿。腹腔注入6％氯化铵水溶液可引起大鼠（0.4ml/kg）、豚鼠（0.5～0.7ml/kg）肺水肿。

　　（4）肺纤维化模型：气管内注入博来霉素是目前最常用复制肺纤维化动物模型方法。大鼠麻醉后使之固定在鼠台上，将鼠舌拉出，趁动物吸气瞬间迅速将平端聚乙烯塑料管（连注射器，内盛博来霉素A5生理盐水溶液）通过声带开口插入气管4～5cm，缓慢注入博来霉素溶液，剂量为5mg/kg。注入药物后将动物直立旋转，尽量使药液在肺内分布均匀。关于气管内给药方法，也可在麻醉下切开颈部皮肤，分离气管，用4号针头刺入气管内注药。这在小鼠较为常见。

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