消化系统疾病动物模型课件

2024/5/5王慷慨1第八章

消化系统疾病动物模型

Theanimalmodelsofdigestivessystemdiseases讲授内容胃炎动物模型消化性溃疡模型病毒性肝炎模型〔乙型肝炎〕脂肪肝、肝硬化模型胰腺炎模型2024/5/5王慷慨22024/5/5王慷慨3第一节

急性胃炎动物模型

2024/5/5王慷慨4Gastritis胃黏膜层的炎症〔上皮细胞、固有层、黏膜肌〕上皮细胞固有层黏膜肌急性固有层中性粒细胞浸润糜烂出血慢性浅表性：淋巴细胞、浆细胞浸润萎缩性：炎性细胞浸润，固有层腺

体减少，细胞增生损伤与修复交替进行，病程迁延胃炎模型的种类2024/5/5王慷慨51、HP法2、药物、乙醇、应激法3、非甾体抗炎药法4、复合法5、酸制剂法2024/5/5王慷慨6HP法Helicobacterpylori

Spiral-shapedGram-negative,oxidaseandcatalase-positivemotilebacteriumwith4-6flagella(Thrusterandanchor)Microaerophilic,i.e.itrequiresoxygenbutatlowerlevelsthanthosecontainedintheatmosphere(5-8%)Withitsflagellaanditsspiralshape,thebacteriumdrillsintothemucuslayerofthestomach,andcaneitherbefoundsuspendedinthegastricmucosaorattachedtoepithelialcellsBarryJ.MarshallandJ.RobinWarrengottheNobelPrizein20052005诺贝尔医学奖，Warren和Marshall2024/5/5王慷慨7Producesadhesinswhichbindtomembrane-

associatedlipidsandcarbohydratesandhelpits

adhesiontoepithelialcellsBreaksdownurea(NH2CONH2)toNH3andHCO-3Stomachacidity

ChassaingB.Gastroenterology,2021,140(6):1720–82024/5/5王慷慨8实验动物小鼠〔18-22g〕，蒙古沙鼠〔55-60g〕，仔犬、仔猪操作方法HP标准菌株灌胃〔109-1010CFU/ml〕法实验前12小时禁食禁水实验前1小时，0.1mol/L碳酸氢钠0.5ml灌胃0.5ml/只/次每两天一次〔隔天灌胃〕8周时模型成功率90%保证HP活性及浓度2024/5/5王慷慨9INFLAMMATIONGASTRITISMAP3KINASESmuropeptideNaumannM,TrendsinMicrobiology,2004,12(1):29–36H.Pyloriinducesinflammation2024/5/5王慷慨10体重300g左右雄性Wistar大鼠。酸制剂法急性胃炎动物模型实验动物大鼠禁食24h，在清醒状态下，用下述试剂或物质灌胃：〔1〕水杨酸制剂〔如20mmol/L阿司匹林或水杨酸溶液〕按100mg/kg体重灌胃；〔2〕10mmol/L的醋酸；〔3〕不同浓度的盐酸〔1，10，100mmol/L〕；〔4〕同种动物胆汁；〔5〕2mmol/L的牛磺胆酸；〔6〕15%的乙醇；〔2〕-〔6〕可单独或几种合用〔2ml左右〕灌胃；急性胃炎动物模型操作方法2024/5/5王慷慨12

4h后处死动物，剖检可见胃内发生急性弥漫性炎症改变。胃黏膜外表有浅表糜烂、出血，粘膜层内见中性粒细胞浸润。急性胃炎动物模型结果病变2024/5/5王慷慨132024/5/5王慷慨14观察指标：？组织：HE，免疫荧光，干湿重比等NOS，PGE2等PCR：特定基因或炎症因子Western：特定激酶或信号分子，特定基因等……2024/5/5王慷慨15第二节

急性胃溃疡动物模型

2024/5/5王慷慨16溃疡病的病因致溃疡因素:胃酸、胃蛋白酶、非甾体抗炎药不合理应用、幽门螺杆菌感染等。防御因素：粘液-碳酸氢盐屏障、粘膜屏障、粘膜血流量、胃上皮细胞的更新、表皮生长因子和内生性前列腺素等。溃疡的形成主要由于防御因素和致溃疡因素的平衡失调所致。2024/5/5王慷慨17

①

应激法②幽门结扎法③药物法④醋酸法常用的方法急性胃溃疡动物模型

在抗溃疡药物药效学试验中，应激法、幽门结扎法和醋酸法制备的胃溃疡模型为必做实验，利血平法和乙醇法可任选其一。2024/5/5王慷慨18

①应激法②幽门结扎法③药物法④醋酸法常用的方法急性胃溃疡动物模型治疗性给药——醋酸法复制的模型预防性给药——其他模型2024/5/5王慷慨19

①应激法②幽门结扎法③药物法④醋酸法常用的方法急性胃溃疡动物模型阳性对照药：H2受体拮抗药——西咪替丁，雷尼替丁，法莫替丁等加强胃黏膜防御功能——甘珀酸，果胶铋，硫糖铝2024/5/5王慷慨20研究抗胃溃疡药物

胃黏膜形态观察胃分泌试验胃黏膜血流量测量胃粘液测定抗炎镇痛试验抑制幽门螺杆菌试验等

2024/5/5王慷慨21幽门结扎法胃溃疡模型

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幽门结扎后，可刺激胃液分泌并使高酸度胃液在胃中潴留，损伤胃黏膜造成胃溃疡。

成年大鼠，雄雌均可。幽门结扎法胃溃疡模型造模机制实验动物2024/5/5王慷慨231.给药3天。实验前大鼠禁食(24h)不禁水。2.自胸骨剑突下沿腹中线切开腹壁，切口约2~3cm。在左侧肋缘部位用手指轻轻上推暴露胃。3.在胃幽门与十二指肠连接处用结扎线将幽门结扎，注意勿将邻近的其他器官、血管结扎。同时经十二指肠给予受试药。缝合腹壁切口，用纱布包扎切口。幽门结扎法胃溃疡模型操作方法2024/5/5王慷慨24幽门结扎法胃溃疡模型2024/5/5王慷慨25病变程度的评价1—溃疡面积

通过溃疡中心量取的最大纵径和横径S=π〔d1/2〕〔d2/2〕式中S为溃疡面积，d1为通过溃疡中心量取的最大纵径，d2为通过溃疡中心量取的最大横径。

幽门结扎法胃溃疡模型2024/5/5王慷慨26病变程度的评价2—溃疡指数

可计数前胃部溃疡面积，以其总和作为溃疡指数。幽门结扎法胃溃疡模型2024/5/5王慷慨27病变程度的评价3—溃疡程度〔Okabe法〕

在解剖显微镜下测量溃疡面积，将每只鼠溃疡面积的总合分为5个等级作为溃疡指数：溃疡面积(mm2)：

1-1213-2526-3738-50≥50mm2或穿孔溃疡指数:1级2级3级4级5级幽门结扎法胃溃疡模型2024/5/5王慷慨28

模型组溃疡指数－给药组溃疡指数溃疡抑制百分率＝×100%

模型组溃疡指数

发生溃疡的动物数溃疡发生百分率＝×100%

实验动物数病变程度的评价3—溃疡程度〔Okabe法〕幽门结扎法胃溃疡模型2024/5/5王慷慨29形成的溃疡主要发生在对胃液抵抗力较弱的前胃部〔瘤胃〕，多为圆形或椭圆形。但病变较表浅，属于胃黏膜急性出血性糜烂，与人类胃溃疡的典型病变差距较大。结果幽门结扎法胃溃疡模型2024/5/5王慷慨30

1.该模型是Shay等创立的模型，方法简单，溃疡发生快，发生率达97%，主要用于观察药物对溃疡形成的预防作用。幽门结扎法胃溃疡模型模型评价与本卷须知3.对笼具的要求。2024/5/5王慷慨31幽门结扎法胃溃疡模型模型评价与本卷须知5.观察药物对溃疡的影响时，动物应预先给药或同时给药，假设粗制剂可采用灌胃给药，应确认胃内已排空前方能结扎幽门。粗制剂可在幽门结扎的同时采用十二指肠内注入给药较好。6.阳性对照药:灌胃给予西咪替丁〔甲氰咪胍〕1.0g/kg体重雷尼替丁0.135g/kg体重2024/5/5王慷慨32大鼠胃的解剖及幽门结扎法所致胃溃疡图2024/5/5王慷慨33大鼠慢性胃溃疡模型2024/5/5王慷慨36第三节

急性和慢性肝损伤动物模型

2024/5/5王慷慨37常用的肝损伤物质2024/5/5王慷慨38一、四氯化碳急性肝损伤模型CCl4在肝内经NADPH和肝微粒体细胞色素P450混合功能氧化酶的作用，生成活泼的三氯甲基自由基〔CCl3•〕和氯自由基〔Cl3•〕。这些自由基能与细胞内和细胞膜上大分子发生共价结合，引起富含不饱和脂肪酸的生物膜发生脂质过氧化，导致膜结构和功能完整性的破坏，肝细胞损伤坏死；三氯甲基自由基还能抑制细胞膜和微粒体膜上钙泵的活性，使Ca2+内流增加，从而引起细胞中毒死亡；三氯甲基自由基能与蛋白质形成共价键，损害线粒体使NADH及ATP在肝内生成减少，脂肪酸氧化受抑制，影响肝脏能量生成障碍，并使三酰甘油和脂肪酸在肝细胞内蓄积。造模机制CCl4急性肝损伤模型常用实验动物CCl4致急性肝损伤所需剂量和用法动物(CCl4)剂量用法形成肝损伤

(ml/kg体重)所需时间

0.5%10颈背部皮下注射1次约24h小鼠0.1%10腹腔注射1次约24h0.2%10于1、4、7日各灌胃1次末次后12~24h25%5皮下注射1次1~8d

大鼠25%5皮下注射2次,间隔4日1~8d

15%1每隔3日灌胃1次，共3次末次后16h

家兔50%0.5皮下注射1次，共3次

4~7d

33%1.5隔日灌胃1次，共2次7d

CCl4急性肝损伤模型2024/5/5王慷慨411.根据所用CCl4剂量和时间的不同，肝脏的损伤程度不同；2.一般在给予CCl4后16~24h血清丙氨酸氨基转移酶〔ALT〕和天门冬氨酸氨基转移酶〔AST〕活性升高，并能反映肝损伤的程度；3.形态学上表现为肝小叶中央区坏死和脂肪变性。结果CCl4急性肝损伤模型2024/5/5王慷慨421.根据所用CCl4剂量和时间的不同，肝脏的损伤程度不同；2.一般在给予CCl4后16~24h血清丙氨酸氨基转移酶〔ALT〕和天门冬氨酸氨基转移酶〔AST〕活性升高，并能反映肝损伤的程度；3.形态学上表现为肝小叶中央区坏死和脂肪变性。结果CCl4急性肝损伤模型2024/5/5王慷慨442024/5/5王慷慨45CCl4急性肝损伤模型2024/5/5王慷慨461．CCl4肝损伤模型是最常用的急性肝损伤模型，造模方法简单，成功率高，重复性好，价格低廉。2．CCl4剂量不宜过大，以免造成动物中毒死亡。3．CCl4是无色澄清的有毒液体，难溶于水，一般用花生油、橄榄油、豆油等植物油混合成所需浓度。模型评价与本卷须知CCl4急性肝损伤模型2024/5/5王慷慨47四氯化碳的配制

CCl4常配成乳剂使用，如需配成10%乳剂，可取5ml植物油和5g阿拉伯胶，放在乳钵中研匀，再加纯CCl410ml研匀，然后加蒸馏水10～15ml调成乳状，最后加蒸馏水使体积至100ml，用前摇匀。2024/5/5王慷慨484．用CCl4复制肝损伤模型的主要缺点是，不同动物个体肝损伤的程度差异较大。小鼠接受CCl4后肝脏病理学改变与血清ALT等生化指标改变的相关性不如大鼠好。5．CCl4可从呼吸道、皮肤吸收，对人体有毒性，注意防护。模型评价与本卷须知CCl4急性肝损伤模型病毒性肝炎模型〔HBV〕2024/5/5王慷慨49全球因乙肝死亡100万/年，居第7位。我国30万2024/5/5王慷慨50乙肝病毒〔HBV〕的特性

2024/5/5王慷慨51〔1〕HBV具有顽强的抵抗力：对热、对低温、对枯燥、对紫外线及一般浓度的化学消毒剂，都能耐受；在零下20度时可存活20年；在37度时可存活7天。〔2〕HBV的嗜肝性：PreS1和S2特异识别肝细胞外表受体〔3〕严格的种属特性：到目前为止，只有人、黑猩猩、长臂猿、狒狒对HBV易于感染2024/5/5王慷慨52structuralmaintenanceofchromosomes，Smc5/6DecorsièreAetal.Nature.2021Mar17;531(7594):386-9.HepatitisBvirusencodestheregulatoryHBxproteinwhoseprimaryroleistopromotetranscriptionoftheviralgenome,whichpersistsasanextrachromosomalDNAcircleininfectedcells.2024/5/5王慷慨53目前唯一的HBV自然感染动物模型HLA-I分子和HBV的CTL多肽表位与人类有重叠，可用于研究HBV感染的CTL应答价格昂贵，存在伦理学限制大猩猩（Gorilla）树鼩〔Treeshrew/Tupaiabelangeri〕2024/5/5王慷慨54与松鼠大小相近，与灵长类动物亲缘关系较近可被HBV感染，但感染率极低。将HBsAg和HBeAg阳性患者血清0.5ml经股静脉接种。幼年和围生期树鼩感染率较高本钱低、操作方便、伦理限制弱2021年树鼩肝细胞发现有HBV和丁肝病毒的共受体：钠离子-牛磺胆酸共转运多肽〔sodiumtaurocholatecotransportingpeptide，NTCP〕YanH,.JVirol.2021Jul;87(14):7977-91.鸭〔Duck〕2024/5/5王慷慨552024/5/5王慷慨56旱獭〔Woodchuck〕小鼠〔mouse〕2024/5/5王慷慨57采用高压水动力法向小鼠尾静脉注射HBV质粒DNA，适合研究HBV变异株的生物学特性研究针对HBV的免疫应答，免疫调节、天然免疫等；建立可持续感染模型++IannaconeM,ColdSpringHarbPerspectMed.2021Aug20;5(11).2024/5/5王慷慨58第四节

脂肪肝和肝硬化动物模型脂肪肝模型2024/5/5王慷慨59NAFLD〔nonalcoholicfattyliverdisease〕特殊品系动物2024/5/5王慷慨605、BHE大鼠：BerdanierCD1991年发现的一种生后300天自发形成糖耐量异常，导致高脂血症、脂肪肝，但无肥胖的特殊种系。6、PBB/Ld小鼠：HuntCE1976年发现，随成熟期的成长自发形成特征性的脂肪组织细胞结构增加、血清免疫反响性胰岛素增加、糖耐量减低、脂肪肝和高脂血症。为研究成年起始肥胖的一个代表小鼠品系。7、Zucker大鼠〔fa/farat〕和ob/ob小鼠〔ob/obmice〕：遗传性食欲抑制激素leptin的基因缺乏鼠，可发生高胰岛素血症、胰岛素抵抗而自发形成糖尿病、肥胖和脂肪肝。2024/5/5王慷慨61肝纤维化肝纤维化是指各种致肝脏损伤因素长期反复作用于肝脏，引起肝细胞变性、坏死和炎症，在修复过程中导致ECM异常增多和过度沉积的病理过程。肝纤维化的形成，主要是由于肝星状细胞激活，ECM成分生成过多，降解相对缺乏，胶原等ECM在肝内大量沉积所致。2024/5/5王慷慨62病因与分类病毒性肝纤维化血吸虫性肝纤维化酒精性肝纤维化胆汁性肝纤维化代谢性肝纤维化中毒性肝纤维化营养不良性肝纤维化心源性肝纤维化四氯化碳诱发2024/5/5王慷慨63肝纤维化与肝硬化的区别？2024/5/5王慷慨64肝纤维化与肝硬化的区别？

肝细胞弥漫性变性、坏死

肝内纤维组织增生

肝细胞结节状再生这三种病变反复交错进行肝内血循环改建假小叶形成肝硬化2024/5/5王慷慨65四氯化碳肝纤维化肝硬化模型如果长期反复屡次给予CCl4，可导致肝内纤维增生，逐渐形成肝硬化。

造模机制2024/5/5王慷慨661．皮下注射40%~50%CCl4植物油溶液，首次5ml/kg体重，以后2ml/kg体重，每周2次，共10周。动物自由饮水进食。2．制备肝脏组织石蜡切片，HE和胶原纤维染色，进行病理学检查。操作方法CCl4肝纤维化肝硬化模型2024/5/5王慷慨67该模型较为可靠，复制时间较短，肝纤维化进展稳定，适合于肝纤维化发生、开展过程的动态观察和研究，是目前国内外常采用的动物模型。模型评价CCl4肝纤维化肝硬化模型2024/5/5王慷慨68第2周：肝小叶中央区出现片状肝细胞变性坏死，未见明显纤维组织增生。第4周：除肝细胞变性坏死外，肝内开始形成较薄的纤维间隔。第6周：肝脏纤维间隔进一步增厚，有假小叶形成。第8周：肝组织正常结构破坏，形成厚的纤维间隔，并分割形成假小叶。实验中大鼠成活率在60%左右。结果CCl4肝纤维化肝硬化模型2024/5/5王慷慨69参与肝纤维化的细胞???肝星状细胞库普弗细胞内皮细胞Pit细胞肝细胞2024/5/5王慷慨70形态学观察：可使用各种胶原纤维染 色，并可做图象分析；血清胶原代谢指标检测

如PIIIP、HA、FN等。检测指标CCl4复合因素模型肝组织中相关基因表达，如胶原等2024/5/5王慷慨71坏死后性肝硬化2024/5/5王慷慨72A：正常肝小叶

(Mallory染色)；B，C：肝硬化(Massontrichrome)2024/5/5王慷慨73第五节

胰腺炎动物模型2024/5/5王慷慨74引起胰腺自身消化其他酶反响引起胰蛋白酶被激活的原因：〔1〕胆汁反流；〔2〕胰液分泌亢进；〔3〕病毒感染、外伤、药物等造成腺泡的损伤。胆汁和肠液中的肠激酶激活发病机制胰蛋白酶原胰蛋白酶2024/5/5王慷慨75急性胰腺炎模型

急性胰腺炎的主要表现为胰腺呈炎症水肿、出血和坏死。

临床表现为突然发作的上腹部剧烈疼痛并可出现休克。急性胰腺炎2024/5/5王慷慨76急性胰腺炎模型牛磺胆酸钠胆胰管逆行注射法急性胰腺炎2024/5/5王慷慨77早期牛磺胆酸钠可直接导致胰腺腺泡细胞或小导管壁的细胞溶解，进一步的损害可能是胆盐激活胰酶，如胰蛋白酶、磷脂酶等，产生腺泡自身消化。采用胰管逆行注射法诱发动物急性胰腺炎，是根据胰管、胆管共同通路和胆汁反流理论，模拟人类胆源性胰腺炎的发病机制造模机制急性胰腺炎2024/5/5王慷慨78正常情况下主胰管的压力高于总胆管，胆汁不会进入胰管。但当胆总管阻塞时，胆道内的胆汁可被压入主胰管，引起急性胰腺炎。大鼠的胆管和胰管为共同开口的管道，解剖上称为胆胰管，从胆胰管上分出6~8支胰管的分支进入胰腺实质。生理解剖特点急性胰腺炎2024/5/5王慷慨79大鼠实验前禁食不禁水12h，3%戊巴比妥钠〔40mg/kg〕腹腔注射麻醉。上腹正中切口进入腹腔，提起胃和十二指肠，显露出胰腺，识别胆胰管走向，于肝门处用微型无损伤动脉夹夹闭胆总管，以防药液逆流进入肝脏。用4号钝针头朝胰腺方向穿刺十二指肠前壁，在其浆膜下潜行通过十二指肠乳头穿入胆胰管，用手指固定针头，缓慢〔约2min〕注入3.5%或5%牛磺胆酸钠溶液1ml/kg体重。300~350gWistar或SD大鼠操作方法3.5%或5%牛磺胆酸钠急性胰腺炎2024/5/5王慷慨80操作方法急性胰腺炎2024/5/5王慷慨81结果急性胰腺炎2024/5/5王慷慨82本模型在病因、发病机制及胰腺病变等方面与人类急性胰腺炎相似，是目前被公认的、比较常用的复制急性胰腺炎的方法。通过改变注射速度、注射持续时间、所用牛磺胆酸钠的浓度或剂量可控制胰腺病变的程度，操作简单，造模成功率较高，重复性较好，适合于评价药物对急性胰腺炎的防治效果。胰腺病变程度及动物死亡率与所用牛磺胆酸钠的浓度呈正相关，随着所用牛磺胆酸钠