單側腎切除及微滲透泵灌注血管緊張素Ⅱ誘導小鼠腎纖維化與高血壓模型的建立

研究報告

單側腎切除及微滲透泵灌注血管緊張素II誘導小鼠腎纖維化與高血壓模型的建立

陳建，曾莉， 陳剛，何立群

(上海中醫藥大學附屬曙光醫院，上海200021)

【摘要】目的建立單側腎切除及微滲透泵灌注血管緊張素II誘導小鼠腎纖維化模型。方法將36只雄性野生型 c57BL/6小鼠隨機分為3組正常組、模型組、生理鹽水對照組，每組12只。正常組不做處理，模型組行單側腎切除及微滲透泵灌注血管緊張素II，生理鹽水對照組行單側腎切除及微滲泵灌注生理鹽水。觀察造模前及造模后第2周、第4周小鼠血壓，及造模4周后的24 h尿蛋白定量、血肌酐、尿素氮、腎臟病理。結果實驗第二周時，生理鹽水對照組(P<0.05)及模型組(P<0.01)的血壓較正常組升高，模型組較生理鹽水對照組也升高(P<0.05)；實驗第四周時，模型組血壓較正常組(P<0.01)及生理鹽水對照組(P<0.05)均升高。模型組的血肌酐、血尿素氮數值較正常組均上升(P<0.05)；模型組24 h尿蛋白定量數值較正常組與生理鹽水對照組的升高(P<0.01)，模型組HE染色結果近曲小管上皮細胞渾濁腫脹；模型組Masson染色結果膠原纖維陽性率顯著高于正常組和生理鹽水對照組(P<0.05)。結論 單側腎切除+微滲透泵灌注血管緊張素II可以成功建立小鼠腎纖維化模型及高血壓模型。

【關鍵詞】血管緊張素II；高血壓；腎纖維化；高血壓腎損害；

[基金項目]國家自然科學基金(81173219)；上海市科學技術委員會科研計劃項目(編號:11ZR1437700)；國家臨床重點?？?，國家中醫藥管理局重點學科；上海市中醫藥事業發展三年行動計劃項目(ZYSNXD-CC-YJXYY)。

[作者簡介]陳建(1987-)，男，研究方向：中西醫結合治療慢性腎臟病的臨床與基礎研究。E-mail: 13120557664@163.com。

[通訊作者]陳剛(1973-)，男，研究方向：中西醫結合診治腎病的臨床和實驗研究。Email: 53821650@163.com。

【中圖分類號】R33【文獻標識碼】 A

doi:10.3969.j.issn.1671.7856. 2015.002.007

Establishment of a mouse model of renal fibrosis and

hypertension induced by unilateral nephrectomy and

infusion of angiotensin II using a micro-osmotic pump

CHEN Jian, ZENG Li, CHEN Gang, HE Li-qun

( Shuguang Hospital，Shanghai University of TCM，Shanghai 200021, China)

Abstract【】ObjectiveTo establish a mouse model of renal fibrosis and hypertension induced by unilateral nephrectomy and infusion of angiotensin II using a micro-osmotic pump. Methods Thirty-six 8-week old wild type male c57BL/6 mice were randomly divided equally into three groups. The normal group was not treated, model group underwent unilateral nephrectomy and infusion of angiotensin II using a micro-osmotic pump, and the saline control group underwent unilateral nephrectomy and infusion of physiological saline using a micro-osmotic pump. Blood pressure was measured before and two and four weeks after modeling. The 24 h urine protein quantity, serum creatinine (Scr), and blood urea nitrogen (BUN) were measured, and renal pathology was examined at 4 weeks after modeling. ResultsAt 2 weeks of the experiment, the blood pressure in the saline control group and model group was significantly higher compared with that of the normal group (P<0.05, P<0.01), and the blood pressure of the model group was significantly higher than that of the saline control group (P<0.05). Four weeks after operation, the blood pressure in the model group was still higher than that of the normal group (P<0.01) and the saline control group (P<0.05). Both the levels of Scr and BUN in the saline control group and model group were significantly higher than those of the control group (P<0.05, P<0.05). The 24 h urine protein quantity in the model group was markedly higher compared with that of the saline control group and normal group (P<0.01). The pathological examination showed that proximal tubular epithelial cells were swollen in the model group. Histology using Masson staining showed that the positive rate of collagen fibers in the model group was significantly higher than that of the normal group and saline control group (P<0.05).ConclusionsOur results demonstrate that a mouse model of renal fibrosis and hypertension can be successfully established by unilateral nephrectomy and infusion of angiotensin II using a micro-osmotic pump.

【Key words】Angiotensin II; Hypertension; Renal fibrosis; Hypertension; Renal damage; Mouse

腎臟是高血壓病最重要、最常見的靶器官之一。長期的高血壓可導致高血壓性腎損害，特別是惡性高血壓，如不干預最終將發展至腎功能衰竭。據文獻報道，國內外由高血壓造成的腎臟損害進入慢性腎功能不全的患者人數，呈逐年上升趨勢[1，2]。腎纖維化是高血壓產生腎臟損害的表現形式，也是慢性腎臟病發展為終末期腎衰竭的共同通路。目前常用的腎纖維化模型雖然纖維化程度等都符合實驗需求，但其與人類高血壓導致的腎纖維化發生機理相差很大，實驗中常用的高血壓模型也不一定能導致腎損害，所以目前仍沒有一種合適的因高血壓病導致腎纖維化的理想模型，我們嘗試建立更接近人類高血壓腎損害發病機理的動物模型——微滲泵灌注血管緊張素II誘導腎纖維化小鼠動物模型。

1材料和方法

1.1實驗材料

1.1.1實驗動物：選用鼠齡8周的雄性野生型 c57BL/6小鼠36只，體重(25±3)g, 由上海斯萊克實驗有限公司提供，SCXK( 滬)2012-0002。實驗小鼠分籠飼養于上海中醫藥大學實驗動物中心SYXK( 滬)2009-0069，溫度25℃、12 h 光照、45% 濕度的環境中，自由飲水，進食標準普通飼料，封閉管理。

1.1.2實驗材料及藥物： 人血管緊張素 II (AngII)醋酸鹽：Sigma公司生產；ALZET微滲透泵：Sigma公司生產。

1.1.3主要試劑： 尿蛋白定量試劑盒、尿素氮試劑盒、肌酐試劑盒(南京建成生物工程研究所提供)。

1. 1.4主要儀器： 小鼠血壓測定使用美國 Visitech Systems BP-2000 小鼠無創血壓儀。M5 型酶標儀(美國MD公司)，GL-20G-II型高速冷凍離心機(上海安亭科學儀器廠)。Microm HM 325 輪轉切片機( 美國MD公司)，Leica DMIL 倒置相差顯微鏡(美國萊卡公司)。

1.2實驗方法

1.2.1分組：將36只雄性野生型 c57BL/6小鼠隨機分為3組正常組、模型組、生理鹽水對照組，每組12只。

1.2.2模型制作： 模型組：先以2%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉小鼠，將手術臺上放置成人尿墊，防止手術低體溫現象，使小鼠向右側臥，暴露背部左腎區，剃去左腎區毛發備皮，以安爾碘消毒，70%酒精脫碘，從距左脊肋骨0.5 cm處作斜向外方切口。經后腹膜取腎臟，暴露腎臟，結扎后切除整個左腎，縫合。放置于干燥新鼠籠內，待其蘇醒后能自行飲食飲水，為第一步切腎手術成功，術后如前飼養一周。1周后行Alzet微滲透泵置入手術，先以2%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉小鼠，使小鼠俯臥，暴露后頸部，剃去后頸部毛發備皮，以安爾碘消毒，70%酒精脫碘，在后頸部作一個1.5 cm橫切口，以血管鉗分離皮下組織至右腰部，植入內置Ang II的Alzet微滲透泵縫合，在放置ALZET微滲透泵過程中，應將開口朝內防止滲出藥物污染傷口，影響實驗及傷口愈合。生理鹽水對照組：造模方法同上。正常組不做處理。模型組中Alzet微滲透泵灌注Ang II，生理鹽水對照組中Alzet微滲透泵灌注生理鹽水。

1.2.3標本采集及標本制作：

1.2.3.1尿液: 在造模4周后處死前1 d用代謝籠收集實驗各組小鼠的尿液測24 h尿蛋白定量。

1.2.3.2血液: 各組實驗小鼠，造模4周后處死，眶靜脈采血待測。

1.2.3.3腎臟組織：右腎組織用4%中性甲醛溶液固定，經脫水、包埋，切成2 μm厚石蠟片作HE、Masson染色。

表1　各組小鼠0、2、4周收縮壓的結果

與同期正常組比較,*P<0.05，**P<0.01， 與同期模型組比較,△P<0.05，△△P<0.01.

Note.Compared with the normal group in the same periods,*P<0.05,**P<0.01.Compared with the model group in the same periods,△P<0.05,△△P<0.01.

表2　實驗結束時各組小鼠血肌酐、血尿素氮、24h尿蛋白定量的結果 ±s)

與同期正常組比較, *P<0.05, **P<0.01。與模型組比較△△P<0.01。

Note.Compared with the normal group in the same periods. *P<0.05，**P<0.01.Compared with the model group in the same periods,△△P<0.01.

1.2.4觀察指標及方法：

造模前及造模后第2、4周無創血壓儀測小鼠血壓(每次每只小鼠測量10次取平均值)。造模后4周后處死全部小鼠，眶靜脈采血測Scr、BUN， 24 h尿蛋白定量檢測。用光鏡觀察HE、Masson染色腎組織病理變化。

1.2.5數據處理與統計分析：計數資料用X2檢驗，計量資料用t檢驗，組間比較用方差分析。分析所得數據采用SPSS 15.0統計軟件分別進行統計分析，P≤0.05將被視為所檢驗的數據有統計學意義,P≤0.01將被視為有高度顯著性統計學意義。

2結果

2.1造模前及造模后2、4周收縮壓的比較

結果：造模后2周時，生理鹽水對照組(P<0.05)及模型組(P<0.01)的血壓較正常組升高，模型組較生理鹽水對照組也升高(P<0.05)；造模后4周時，模型組血壓較正常組(P<0.01)及生理鹽水對照組(P<0.05)均升高(表1)。

2.2造模4周后各組小鼠血肌酐、血尿素氮、24h尿蛋白定量的比較。

實驗結束時，生理鹽水對照組及模型組的血肌酐數值較正常組均上升(P<0.05)；模型組的血尿素氮數值較正常組升高(P<0.05)，而與生理鹽水對照組比較無明顯差異；模型組較正常組與生理鹽水對照組的24 h尿蛋白定量數值升高(P<0.01)(表2)。

2.3小鼠腎組織HE染色結果

HE染色結果：正常組腎小球及腎小管未見明顯異常。生理鹽水對照組及模型組出現近曲小管上皮細胞渾濁腫脹，模型組較多；生理鹽水對照組及模型組腎小球均未見明顯異常(圖1，見文后彩插6)。

2.4小鼠腎組織Masson染色

Masson染色結果：正常組和假手術組僅在血管和基底膜處有綠染的膠原纖維，間質成分比較少。模型組膠原成分增多，大量的間質細胞浸潤，綠染的膠原纖維明顯增多(圖2，見文后彩插6)。

Masson染色膠原陽性率結果比較：模型組Masson結果膠原纖維陽性率顯著高于正常組和生理鹽水對照組(P<0.05)(圖3)。

圖3　各組小鼠膠原纖維陽性率比較。 Fig.3　Comparison of the positive rates of collagen fibers in the mice of each group

3討論

目前腎纖維化模型較多，以往對腎纖維化的研究多通過單側輸尿管結扎模型和慢性腎衰竭大、小鼠動物模型進行，更符合梗阻性腎損害患者。經典的腎衰竭模型有陽離子化牛血清白蛋白制作的慢性腎衰動物模型、腺嘌呤誘導的慢性腎衰動物模型、腎大部切除慢性腎衰動物模型。其模型的發病機理與高血壓導致的腎纖維化相去甚遠。目前常用的高血壓模型有自發型高血壓模型[3,4]，但是其不一定能發生腎損傷。腎動脈結扎法制作的高血壓模型[5-7]，方法有兩腎一夾型腎血管性高血壓大鼠模型、單腎單夾型腎血管性高血壓大鼠模型、雙腎雙夾型腎血管性高血壓大鼠模型，此種高血壓模型屬于繼發性高血壓，所以不能歸結為原發性高血壓。其他還有高糖高脂飲食誘導高代謝型高血壓模型等[8]，也不能成功誘發高血壓腎損害而產生腎纖維化。高血壓腎損害通常是指原發性的高血壓所致的腎臟小動脈硬化或腎實質損害[9]。腎素血管緊張素系統是原發性高血壓主要的機制之一，血管緊張素II又是腎素血管緊張素系統中，最重要的縮血管物質，在高血壓發生發展中具有重要作用。國內外許多學者應用外源性灌注血管緊張素II誘導大小鼠制作高血壓模型[10，11]，因這類模型為血管緊張素II引起的高血壓，可以將其歸于原發性高血壓范疇。

Ang II具有很高的生物活性，是血管緊張素系統中最主要的效應物質，可以升高全身血壓及腎小球毛細血管內壓直接參與進行性腎臟損害，導致腎臟小動脈硬化或腎實質損害，可引起腎臟血管收縮造成腎血流量的下降和腎臟血管阻力的增加，腎小球內壓力也隨之升高，系膜細胞收縮，導致對蛋白的選擇性通透性增加、并能激活與纖維化相關的生長因子，通過調節炎癥和纖維化的過程，參與腎臟疾病的發病機制[12]。

高血壓腎損害的臨床表現為持續性的高血壓，并伴有持續性微量白蛋白尿或輕中度蛋白尿，或出現腎功能損害(如肌酐、尿素氮升高)等臨床表現。本研究在造模前及造模后2周、4周時模型組血壓較正常組與對照組都升高，說明模型組已經出現血壓升高現象(表1)。當實驗結束時，模型組的血肌酐、血尿素氮數值較正常組均上升(P<0.05)；模型組24 h尿蛋白定量數值較正常組與生理鹽水對照組的升高(P<0.01)(表2)。本研究中模型組血壓升高后已經出現蛋白尿及肌酐、尿素氮的升高，則說明該模型已經出現高血壓腎損害癥狀。高血壓腎損害的早期病理表現通常為良性腎硬化，腎小球及腎間質小管出現缺血性損害，如腎小管間質細胞缺血腫脹等，高血壓早期大多數腎小球形態正常，僅有少量腎小管萎縮，間質纖維化，晚期可見到腎小球硬化和嚴重的間質小管損傷，即腎小管多灶狀和片狀萎縮部分代償肥大，大量腎間質纖維化[9]。本研究模型組HE病理表現為近曲小管上皮細胞渾濁腫脹，正是近曲小管缺血的表現，證明該模型已經出現了高血壓腎損害的病理表現，生理鹽水組因體內鹽分較多，所以也會出現輕微的損害近曲小管上皮細胞。膠原纖維在正常腎組織的表達很少，而在腎間質纖維化時則表達較多，本研究中模型組Masson染色病理表現為大量的間質細胞浸潤及綠染的膠原纖維明顯增多。膠原是反應腎纖維化的主要指標，Masson染色證明模型組已經出現腎臟纖維化。

目前大部分高血壓模型及腎纖維化模型，都不滿足高血壓腎損害至腎纖維化。而本研究通過外源性灌注Ang II，使小鼠血壓升高，并且切除小鼠一側腎臟后，另一側成為孤立腎，是高血壓完全作用與孤立腎上，加重腎臟損害，進而縮短實驗周期，同時使纖維化程度加重，并且所觀察到的腎臟無機械性損傷。當造模4周后，模型已經出現了蛋白尿及肌酐、尿素氮的升高現象，證明該模型已經出現高血壓腎損害現象。本研究中HE染色證明模型已經出現近曲小管上皮細胞渾濁腫脹現象，證明該模型以出現腎損傷現象。Masson證明纖維化已經形成，證明該模型為高血壓腎損害至腎纖維化模型。如想制作纖維化程度較重的模型，則可以增加Ang II灌注時間。因此，單側腎切除+微滲透泵灌注血管緊張素II可以成功建立小鼠腎纖維化模型及高血壓模型，是較為理想高血壓腎損害致腎纖維化模型。

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〔修回日期〕2014-12-15