前言
肺氣腫(pulmonary emphysema)是指終末細(xì)支氣管遠(yuǎn)端（呼吸細(xì)支氣管、肺泡管、肺泡囊和肺泡）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)。肺氣腫可由大氣污染、吸煙感染等多種原因形成，因此患病人數(shù)多，各國呈逐年上升趨勢。肺氣腫并不是一種單獨(dú)的疾病，它是哮喘、慢性支氣管炎等慢性疾病發(fā)展到一定階段的病理產(chǎn)物。傳統(tǒng)西藥或中藥只能單純殺菌，長期服用還容易產(chǎn)生耐藥菌株，從而導(dǎo)致病程長，較難治愈，嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量，加重了社會經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，已成為一個(gè)重要的全球性的公共衛(wèi)生問題。肺氣腫成因的廣泛、病理的復(fù)雜、病程的漫長、患者的痛苦都導(dǎo)致了肺氣腫對人體進(jìn)行直接研究的局限性。動物模型的研究很好地彌補(bǔ)了這一不足，成為肺氣腫研究的重要手段之一。近40年來，隨著對肺氣腫病因和發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識不斷深入，肺氣腫的實(shí)驗(yàn)動物模型也得到不斷發(fā)展，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康男枰?，從小鼠、地鼠、大鼠、豚鼠、?兔、豬到靈長類的猴均可用于肺氣腫模型的研究。
部分造模方法
使用動物：大鼠
【造模機(jī)制】：
采用促彈性蛋白水解酶法，通過對實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)行霧化吸人和靜脈內(nèi)注入使木瓜蛋白酶進(jìn)入動物肺內(nèi)，穿越肺泡上皮質(zhì)進(jìn)入肺間質(zhì)與彈性蛋白、纖維蛋白和膠原等結(jié)合，將其分解而引起肺泡炎和肺泡壞死，使大量含有血黃素的吞噬細(xì)胞在病變肺泡處沉積，使肺的彈性回縮力減弱或喪失。由于吞噬細(xì)胞中含有豐富的溶菌酶，對基質(zhì)有溶解作用，直接導(dǎo)致肺氣腫。
【造模方法】：
耳緣靜脈注射法 選用2.0~2.5kg家兔，耳緣靜脈注入8％木瓜蛋白酶1ml/kg，僅注入一次；然后經(jīng)超聲霧化器將5％木瓜蛋白酶液60ml霧化后（直徑5µm以下顆粒占90％以上，60ml約4小時(shí)霧化完）經(jīng)管道送入霧化箱。實(shí)驗(yàn)動物經(jīng)霧化箱的開口處吸入酶的氣霧劑，每次吸入約4小時(shí)（至酶液霧化完），每周吸入一次，共3次。末次吸入后40天即可成模?；蜻x擇家兔1.8~2.0kg，或大鼠180~200g，直接進(jìn)行霧化吸人，方法同上，末次吸入后1個(gè)月，即可作為肺氣腫動物模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。
霧化吸入法 新西蘭家兔（體重3.5~4.5kg)60只，隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)和對照兩組，每組30只動物。實(shí)驗(yàn)組經(jīng)自制霧化箱霧化吸入5g/L木瓜蛋白酶50ml，霧化顆粒直徑在5µm以下占90％以上，50ml約4小時(shí)霧化完，每周吸入1次，共3周。末次吸入4周后，動物處死后開胸取肺，在25cm水柱壓力下，以10ml／L中性甲醛固定24小時(shí)后，取材（上、中、下肺葉肺組織，肺切緣組織），常規(guī)石蠟包埋切片，行H&E染色。
局部氣管內(nèi)滴注法 13只健康雌性綿羊(6月齡），體重20~30kg。腹腔注射5％戊巴比妥鈉(0.2ml/kg)、氯胺酮(7.5mg/kg)和地西泮(0.25mg/kg)進(jìn)行基礎(chǔ)麻醉，靜脈滴注地西泮和氯胺酮維持麻醉。羊靶側(cè)向下側(cè)臥于手術(shù)臺上，建立心電監(jiān)護(hù)，監(jiān)測血氧飽和度，纖維支氣管鏡引導(dǎo)下經(jīng)鼻氣管插管（單腔，7.5~8號），經(jīng)纖維支氣管鏡引入單彎導(dǎo)管至經(jīng)術(shù)前CT確立的靶肺段，注入木瓜蛋白酶75µg/kg后麻醉機(jī)給予正壓通氣，潮氣量12ml/kg，呼吸頻率15次／mm，氧流量6L/min，連續(xù)15min/次后圈養(yǎng)觀察，1次／周，連續(xù)4周，即可建立肺氣腫動物模型。
氣管內(nèi)推注法 選體重180~200g大鼠，配制3％豬胰彈性蛋白酶或木瓜蛋白酶。向大鼠腹腔注射20mg/kg戊巴比妥鈉，并加用乙醚。分離暴露氣管，用4號細(xì)針穿刺兩軟骨環(huán)間，向氣管內(nèi)快速推注酶液(0.1ml/100kg)，推完后立即拔出針頭，使大鼠保持直立位，左、右來回旋轉(zhuǎn)1~2分鐘，使酶液盡可能均勻地達(dá)到兩側(cè)肺的深部。滴注酶液后2個(gè)月可作為肺氣腫動物模型。
基因敲除法 采用表面活性蛋白D(SP-D)基因缺陷的鼠(SP-D-/-）制備肺氣腫模型。
【造模特點(diǎn)】：
耳緣靜脈注射法：在肺氣腫發(fā)生的早期階段(1周以內(nèi)），主要是肺泡上皮細(xì)胞發(fā)生了破壞。而在晚期階段則可見Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞的增多和肺泡隔內(nèi)局限性彈性纖維與膠原纖維的聚集，在X線片上可見兩側(cè)肺野透明度增加，肺紋理稀疏、變細(xì)、變直，胸廓呈桶狀，前后徑增加，肋間隙變寬，明顯肺氣腫表現(xiàn)；光鏡下可見典型肺氣腫改變，肺泡壁變薄、斷裂，肺泡腔擴(kuò)張、融合。其主要特點(diǎn)在于：①能準(zhǔn)確反映出肺氣腫的臨床特點(diǎn)；②方法簡便，比起煙霧吸入法來，減少了勞動量和危險(xiǎn)性；③模型較為穩(wěn)定，制作時(shí)間短，不易出現(xiàn)感染及不良反應(yīng)，能勝任各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。
霧化吸入法：光鏡下實(shí)驗(yàn)組可見肺組織稀疏，肺泡隔變窄，甚至其內(nèi)毛細(xì)血管受壓，部分肺泡隔斷裂消失，由若干肺泡融合形成大圓囊，甚至肺泡管也擴(kuò)張，表現(xiàn)為肺氣腫的結(jié)構(gòu)特征。
局部氣管內(nèi)滴注法：CT示靶肺段肺紋理減少，肺野透過度增加。病理光鏡示氣腫肺段肺泡脹大，肺泡壁菲薄，肺泡間隔變窄并斷裂，相鄰肺泡相互融合彈力纖維破壞。細(xì)支氣管壁黏液腺及杯狀細(xì)胞增生，纖毛上皮破損，纖毛減少，符合肺氣腫的改變。本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)為：①模型系不均一肺氣腫模型，這與人們所患肺氣腫類型更為接近；②采用局部注入法，方法簡便，注藥劑量準(zhǔn)確；③模型穩(wěn)定，制作時(shí)間短，不易出現(xiàn)感染及不良反應(yīng)；④經(jīng)氣管內(nèi)注入木瓜蛋白酶免受血液中彈性蛋白酶抑制因子的滅活。
氣管內(nèi)推注法：肺組織病理檢查見，肺泡隔數(shù)量明顯減少，所存留肺泡隔變窄部分肺泡隔斷裂、消失，若干肺泡融合形成大圓囊，甚至出現(xiàn)肺泡管擴(kuò)張。目前多采用氣道內(nèi)直接注射蛋白酶類來復(fù) 制肺氣腫動物模型。
基因敲除法：當(dāng)SP-D-/-小鼠3周大時(shí)，氣腔開始擴(kuò)大，并隨著周齡的增加呈遞增趨勢。同時(shí)，彈性蛋白和膠原蛋白也有所不同。SP-D-/-鼠的氣道炎癥與肺泡巨噬細(xì)胞和支氣管周圍及血管周圍的單核細(xì)胞浸潤有關(guān)，且與MMP-2和MMP-9的活性增加及肺泡巨噬細(xì)胞中MMP-9和MMP-12的過度表達(dá)相關(guān)。
【模型評估和應(yīng)用】：
以木瓜蛋白酶形成的實(shí)驗(yàn)性肺氣腫病變明顯且典型。在木瓜蛋白酶基礎(chǔ)上再加用氣管狹窄方法復(fù)制成肺氣腫和肺心病模型，其優(yōu)點(diǎn)是病因病變更接近于人類。猴每天吸入一定深度的SO2和煙霧（煙草絲50g，持續(xù)2~5小時(shí)），一年后，可出現(xiàn)不同程度的肺氣腫。讓實(shí)驗(yàn)動物長期暴露于煙霧環(huán)境中能較好地模擬人長期吸煙慢性刺激引起肺氣腫的發(fā)病情況。這種模型比較符合人類的臨床發(fā)病規(guī)律，有利于進(jìn)行肺氣腫的病理生理及藥物治療研究。雖然木瓜蛋白酶誘導(dǎo)肺氣腫模型已被證實(shí)，但由于其所用動物均為嚙齒類、家兔等小動物，外科可操作性差，且誘導(dǎo)時(shí)間較長，實(shí)驗(yàn)周期較長。對犬氣管內(nèi)注入及霧化吸入加呼吸機(jī)過度通氣，1周后肺組織結(jié)構(gòu)可發(fā)生肺氣腫樣變化。藥物及物理刺激肺組織存在炎性反應(yīng)，2周后隨炎性反應(yīng)消失，肺組織結(jié)構(gòu)大體觀察及病理變化與臨床肺氣腫組織結(jié)構(gòu)類似，肺氣腫誘導(dǎo)時(shí)間3~4周，較已有報(bào)道7周明顯縮短。
通常，人們多采用單一因素造模最常用的方法是氣管滴注胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等，其他因素如吸煙、大氣污染、脂多糖等，也可成功誘發(fā)大鼠肺氣腫模型。但是，柴秀娟等認(rèn)為，采用SO2和木瓜蛋白酶雙因素聯(lián)合刺激造模，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模型肺容積增加，彈性回縮力下降，光鏡下可見肺泡壁破壞、泡腔融合，肺泡明顯擴(kuò)張，大量炎癥細(xì)胞浸潤，單位面積肺泡數(shù)減少，平均肺泡面積明顯增大，符合人類的全小葉型肺氣腫改變，更符合人類肺氣腫的發(fā)病特點(diǎn)。
胰彈性蛋白酶的給藥途徑很多，主要有靜脈、霧化吸入、氣管切開注入、氣管穿刺滴入和氣管插管滴入等，國外應(yīng)用較多的是霧化吸入。應(yīng)用氣管插管（盲插）后滴入胰彈性蛋白酶的方法進(jìn)行造模，避免了氣管切開和氣管穿刺可能導(dǎo)致的創(chuàng)口感染。使用帶氣襄的氣管插管，與不帶氣襲的氣管插管相比，氣囊充氣后避免氣管切開從外部結(jié)扎氣管測定肺功能的繁瑣手術(shù)，減少對動物的創(chuàng)傷，也有利于動物呼吸機(jī)的使用。氣管內(nèi)滴入酶液直接作用于肺部，較靜脈途徑直接且避免了血液成分的干擾。酶液定量準(zhǔn)確，避免了霧化吸入劑量不準(zhǔn)、操作復(fù)雜的缺點(diǎn)；較其他方法省時(shí)，病死率與國外用霧化吸入法報(bào)道的相近。該法可以推廣應(yīng)用，特別適用于較大動物的實(shí)驗(yàn)研究。
參考文獻(xiàn)：
1.吳琦，華靜娜，范勇，等. 應(yīng)用木瓜蛋白酶建立綿羊肺氣腫模型．天津醫(yī)藥，2006, 34 (9):638-640
2.張倩，殷凱生．氣管內(nèi)一次性注入胰彈性蛋白酶復(fù)制兔肺氣腫模型．南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005, 25 (2):95-99
3.陳傳波，張宛玉，馬紅冰，等．犬肺氣腫模型的制作． 鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版），2005,40(1): 102-104
4.施新猷．現(xiàn)代醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動物學(xué)．北京：人民軍醫(yī)出版社，2000
5.晉云，梁崇禮，陳訓(xùn)如．兔肺氣腫模型的建立．中國比較醫(yī)學(xué)雜志，2004, 14(2):108-112
6.柴秀娟，駱仙芳，黃衛(wèi)華，等．SO2、木瓜蛋白酶致大鼠肺氣腫模型的建立及應(yīng)用．中國中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)雜志，2003,9(6):423-427
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