【泌尿生殖系统疾病模型】肾病动物模型构建大全及案例分析！

肾病大体分为急性肾炎和慢性肾炎。

急性肾炎是急性肾小球肾炎的简称，大多数是因为感染性疾病所继发的肾小球免疫性损伤，以链球菌感染后肾小球肾炎最为常见。本病好发于小孩，以一过性全身浮肿、血尿、少尿和高血压为特征表现。扁桃体和皮肤链球菌感染是急性肾炎的主要前驱病因，所以预防链球菌感染为最有效措施。

慢性肾炎是我国当前最常见的慢性肾脏病病种，它是一组多病因，以免疫炎症机制及非免疫机制引起的肾小球疾病，多数患者与链球菌感染并无明确关系。

由于我们接触的更多的是慢性肾炎，所以后续更多的是围绕慢性肾炎展开来讲。

膜性肾病--海曼肾炎模型

膜性肾病( MN) 是成人肾病综合征常见病理类型之一，其中大鼠 Heymann 肾炎(HN) 模型的病理改变及表现与人类膜性肾病十分相似，已作为国内外公认的研究人类膜性肾病的大鼠动物模型。

HN又可以分为主动型海曼肾炎（AHN）与被动型海曼肾炎（PHN）两种。       

常用的造模方法：

① AHN：Fx1a或megalin(Gp330)免疫诱导进行造模。

② PHN：将AHN中的抗原沉淀注射给兔子或羊，使之产生相应的抗血清，然后注射给大鼠进行造模。

（图片来源于网络）

1. 实验方法

① 动物选择：使用5周龄SD大鼠作为实验动物。 

② 实验材料：代谢笼，采血管，1ml注射器。 

③ Fx1A抗体制备：Fx1A抗体通常是从Heymann肾炎患者的血清中提取或通过免疫化动物（如兔、羊）来制备，亦可进行购买 (PTX-002S, 0.8mL/100g, Probetex, San Antonio, USA)。 

④ 诱导炎症：将大鼠随机分为实验组和对照组，对照组大鼠尾静脉注射等体积生理盐水，而实验组尾静脉注射羊抗鼠Fx1A血清（0.8mL/100g）。 

⑤ 监测症状：检测大鼠尿蛋白定量。检测蛋白定量大于20mg/24h，视为造模成功。 

⑥ 病理学评估：在实验结束后，对大鼠的肾脏进行解剖学和病理学检查，观察肾小管萎缩、扩张、肾小管类型、间质炎症和间质纤维化等病变。

2. 评价指标

① 尿液分析：尿蛋白量、红细胞尿、尿液比重。 

② 血液生化指标：肾功能标志物（血清肌酐和血清尿素氮（BUN） 等）。 

③ 组织学评估：肾脏病理学（ HE染色、 PAS染色、 Masson染色） 。

④ 免疫学参数：抗体水平、炎症标志物。

3. 模型特点

1. 慢性肾功能衰竭模型

慢性肾功能衰竭（CRF）又称慢性肾功能不全，是指各种原因造成的慢性进行性肾实质损害，致使肾脏明显萎缩，不能维持其基本功能，临床出现以代谢产物潴留，水、电解质、酸碱平衡失调，全身各系统受累为主要表现的临床综合征，也称为尿毒症。从原发病起病到肾功能不全的开始，间隔时间可为数年到十余年。慢性肾功能衰竭是肾功能不全的严重阶段。

慢性肾功能衰竭的病因以各种原发性及继发性肾小球肾炎占首位，其次为泌尿系统先天畸形（如肾发育不良，先天性多囊肾，膀胱输尿管反流等），遗传性疾病（如遗传性肾炎，肾髓质囊性病，Fanconi综合征等）全身性系统疾病中以肾小动脉硬化，高血压，结缔组织病等多见，近年来，CRF的原发病有所变化，肾间质小管损害引起的CRF也逐渐受到人们的重视，糖尿病肾病，自身免疫性与结缔组织疾病肾损害，引起的CRF也有上升趋势。

2. 大鼠5/6肾切除模型

2.1 实验材料:

① 设备：麻醉系统或试剂 ，保温毯；

② 动物 ：SD大鼠 ，200-300g之间；

③ 手术器械：备皮刀片、棉签、手术刀、动脉夹、牵开拉钩 ，眼科手术剪 ，眼科手术镊子 ，5-0缝合线 ，弯三角缝针等。

2.2 操作： 

① 大鼠用3%戊巴比妥腹腔注射麻醉后备皮、消毒，从左肋骨下缘、脊柱旁开1.5cm处皮肤做一纵向切口，长约1.5cm，逐层分离筋膜、腹内外斜肌筋膜、进入后腹膜腔，分离脂肪层，暴露左侧肾脏，钝分离脂肪囊，小心剥离肾包膜及肾上腺，注意避免损伤肾上腺，动脉夹夹闭左侧肾蒂，剪切掉左肾上、下极 2/3肾实质，3M组织胶水涂于创面止血，去掉动脉夹观察 30-50秒后无继续出血，小心将残肾还纳入腹腔，逐层缝合肌层、皮下及皮肤，局部消毒。

② 大鼠术后恢复7天开始第2次手术，采用同样的方法麻醉并固定动物。腹部正中开口，迅速切除左肾。明胶海绵快速吸干血液后滴几滴凝血酶溶液帮助止血，然后快速关腹。术后保暖。即制备成5/6肾切除大鼠模型。

2.3 评价指标

① 蛋白定量及肾功能测定：血清肌酐、尿素氮及24h尿蛋白定量水平。 

② 组织病理学改变：观察炎性细胞浸润 、 小管萎缩 、 肾小球硬化与间质纤维化等症状。

③ ELISA检测炎症指标：TNF-ɑ、IFN-γ、IL-1β、IL-6。

2.4 模型特点

① 保护残存肾组织相对正常的情况下造成残存肾组织超负荷工作模型，排除了各种原发肾脏疾病的致病因素对残存肾单位的影响，使影响因素简单化。 

② 通过改变肾切除的量对发生肾衰的时间进行控制，满足不同实验的需要

① 大鼠经常出现自发性肾病、术前测量大鼠无蛋白尿很重要。

② 雄性大鼠可以避免生理周期带来的个体差异。

③ 麻醉和腹腔暴露手术会导致动物体温明显降低，保暖可以减少动物术后死亡率。

④ 切除右肾时速度要快，但注意不要损伤输尿管，更不要剪断输尿管。 

⑤ 切除右肾的操作最好让同一位术者操作，保障残余肾单位体积基本一致。

⑥ 凝血酶溶液滴完后，需确认无较大出血再关腹，否则关腹后的大出血是没办法处理的。

① 模型制备周期较长，需要进行两期手术。

② 操作复杂，对操作技能要求高（一级实验员），且易引起出血和术后感染，甚至死亡。

① 可用于临床CRF治疗相关药物的研究：减轻肾组织灌注以及肾高滤过，抑制系膜细胞增殖，抗氧化作用，降压等方面。 

② 新药物筛选：评估候选药物对慢性肾功能衰竭的潜在疗效，寻找治疗靶点和药物。

③ 基因调控研究：研究模型可帮助揭示特定基因对慢性肾功能衰竭的调控作用。

3. UUO肾纤维化模型

肾脏间质纤维化是CKD终末期的典型病理改变，纤维化程度越重，肾脏功能就越差。因此，很多肾病课题组都在积极探索减轻肾间质纤维化的药物。

其中肾间质纤维化最常见的模型为：UUO肾纤维化模型；

单侧输尿管梗阻模型是肾纤维化的机制研究，以及评估改善肾脏疾病的潜在治疗方法的常用模型之一。此模型会引起肾小管和间质细胞的增生和巨噬细胞/单核细胞在肾实质中的聚集与浸润，这些改变可以激活RAS系统，会导致肾小管间质纤维化和肾小管萎缩，最终可导致肾功能衰竭。

3.1 实验方法

① 设备：麻醉系统或试剂 ，保温毯；

② 动物 ：SD大鼠 ，200-300g之间；

③ 手术器械：备皮刀片、棉签、手术刀、牵开拉钩 ，眼科手术剪 ，眼科手术镊子 ，5-0缝合线 ，弯三角缝针等。  

④ 大鼠麻醉后仰卧位固定，在左侧腹部中间位置开腹；沿着肾门向下寻找输尿管（像一根白色细线）使用玻璃分针（可减额外损伤）游离左侧输尿管，在肾盂开口处和输尿管上1/3的位置分别做永久结扎，然后从两个结扎点中间剪断左侧输尿管。逐层缝合，关腹。

① 术后3-7天，主要病变是肾小管扩张、间质炎细胞浸润、肾小管上皮细胞空泡变，有一些肾小管上皮细胞会坏死脱落到管腔中，管型少见。

② 术后14天，主要病变是间质炎细胞浸润加重、近端肾小管结构丢失、远端肾小管扩张，可见管型，间质纤维化也出现了（纤维细胞和成纤维细胞同时存在）。

③ 术后21天，间质炎细胞浸润存在，但不是主要矛盾。主要特征是肾小管结构消失，肾间质纤维化加重。

① 该模型肾纤维化特征明显，死亡率低，较适用于对肾间质纤维化的研究。

② 该模型模拟临床输尿管梗阻导致肾间质损伤，是研究较成熟的抱负肾间质纤维化模型。

③ 模型表现出肾小球的病理学变化，包括肾小球基底膜变厚、小球玻璃样转变。血生化：BUN升高1-1.5倍，Scr升高2倍左右。这些变化类似于人类肾纤维化的病理学特征。

3.4 注意事项

① 术后密切观察切口有无感染、出血、开裂；观察大鼠活动状态、饮食量和毛色颜色。

② 术后左侧季肋区可触及肿大明显，部分可见左侧变大凸起，必要时连续注射抗生素以防感染。

③ 肾纤维化的发病和病程会随时间而变化，研究不同阶段的肾病变要选择适合的实验时间点。

3.5 风险评估

① 该模型为进行性小管萎缩及间质纤维化，需要连续观察14天。并且在造模成功后仍需持续观察。

② 操作复杂，对操作技能要求高（一级实验员），且易引起出血和术后感染，甚至死亡。

③ 该模型无肾功能丧失，并且临床上类似UUO的病例非常罕见。

3.6 应用方向

① 疾病模拟：动物模型可以模拟人类的肾纤维化过程，帮助研究者深入理解肾纤维化的发病机制。

② 病理学研究：通过对动物模型进行病理学检查，研究者可以观察到肾纤维化的病理变化，如肾小球硬化、肾小管萎缩等。

③ 遗传学研究：动物模型还可以用于研究肾纤维化的遗传问题，探索基因与肾纤维化的关系。

参考文献：

[1]武利军. 奈比洛尔改善UUO大鼠肾间质纤维化的机制研究[D].山西医科大学,2023.DOI:10.27288/d.cnki.gsxyu.2023.001320.

[2]莫立乾. 复方黄甘对5/6肾切除大鼠的肾脏保护作用及其机制研究[D].南方医科大学,2016.

[3]Di Tu Qiu,Jin Juan,Hu Xiao et al. Curcumin Improves the Renal Autophagy in Rat Experimental Membranous Nephropathy via Regulating the PI3K/AKT/mTOR and Nrf2/HO-1 Signaling Pathways.23[J] .Biomed Res Int, 2020, 2020: 7069052.

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