關于膿毒癥動物模型建立的基礎研究

王 歡，郝舒捷，唐小曉

（大連大學 生命科學與技術學院，遼寧 大連 116622）

膿毒癥(Sepsis)是由于感染等原因導致的全身性炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)[1]，同時也是人類發生感染后的一種常見癥狀，而且極其容易引起臨床患者的死亡[2]。膿毒性腦病是重癥監護ICU（Intensive Care Unit）常見的腦病之一，由于缺少中樞神經系統感染患者的數據證明，一部分專家認為，由全身炎癥反應引起的彌散性腦功能障礙是膿毒性腦病，另一部分專家認為膿毒性腦病為膿毒癥相關性腦病、中毒性腦病[3]。據調查報告顯示，膿毒癥的發生每年還在以2%～8%的速率增加，雖然抗感染治療和臟器支持技術不斷進步，但是死亡率仍然高達35%～65%[4]。膿毒性腦病的可能機制有線粒體及內皮功能障礙、直接腦細胞損傷、腦組織中鈣穩態變化和神經傳遞失調等。臨床通常使用鎮靜、肌松等藥物，同時結合使用呼吸機進行治療，這種治療手段與病人患有影響腦病判斷的其他疾病等多種因素有關，在膿毒癥的后期階段，各種器官功能的衰竭可以引發膿毒性腦病。與此同時，某些醫源性因素也可以引發腦病。在歐美國家和中東地區，年均大概40萬患者死于膿毒癥及其并發癥，且其治療費用高達約1600億人民幣，這給每個家庭乃至全社會帶來相當大的經濟壓力。

膿毒性腦病的病理生理過程極為復雜，至今還有很多機制沒有闡述清楚，膿毒癥的反復發病顯示它一直都并未被完全控制。目前針對腦病主要是對癥治療，主要目標是恢復腦功能、控制感染。降低感染率的前提是充分認識引起感染的解剖結構，恢復正常功能，選取有效的藥物。膿毒性腦病患者大部分都會出現血腦屏障功能障礙，細胞膜通透性發生改變，致使細胞腫脹，加重腦水腫，于是在維持正常需要的狀況下，臨床應該嚴格要求每天輸液的多少，同時維持電解質濃度，因為較低的血鈣和血鎂將會加重腦水腫。在20世紀70年代就有專家提出，給病人注射20%支鏈氨基酸是可以改善血漿中氨基酸比例失衡，從而減少膿毒性腦病的各種癥狀[5]。增多血中側鏈氨基酸是可以利于介質的促成，同時增進中樞神經系統恢復功能。所以，使用支鏈氨基酸來治療膿毒性腦病或許是有效果的[6]。除此之外，一些實驗顯示，把膿毒性腦病發病的機制作為參考依據來治療的辦法包括針對炎癥反應、血-腦脊液屏障和內皮細胞功能障礙、小膠質細胞和星形膠質細胞功能障礙、腦內信號系統的激活[7,8]。由于膿毒癥動物模型的應用對推動膿毒癥治療措施的研究起到了非常重要的作用，隨著學者對膿毒癥的根本原因的更深入了解與研究，膿毒癥動物模型正在持續進展中。

研究者們對膿毒癥已經做了大量的研究，它的病理生理學的研究進展依賴于各種動物模型?，F今，不同種屬和各種誘導方法的膿毒癥動物模型已經存在[7]，其中小鼠盲腸結扎穿孔術（CLP）模型因成本較低，操作簡單等優點被應用最多，盲腸結扎穿孔術可能引起小鼠腹腔內各種細菌的感染，繼而急性腹膜炎被誘發，然后導致細菌流入血液，引起全身炎癥反應的綜合癥[8]。因為這個模型可以更加形象的模仿臨床膿毒癥和多種心臟器官的功能衰竭綜合征相關的病理過程，所以被認為是制備膿毒癥動物模型的黃金標準?？墒?，缺乏評價指標和標準化的操作規范是當今CLP模型的一大問題。于是本研究將分析和研究討論目前存在的動物模型，例如CLP建立小鼠膿毒癥模型，從而建立更能形象有效模擬臨床實際情況的膿毒癥動物模型，設計一個合理的實驗方案。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

成年雄性C57BL/6J野生(WT)小鼠，小鼠清潔健康，體重在22～30 g，8～9周齡，所有動物實驗均以中國科學技術部頒布的實驗動物管理條例(1988，No.134)為標準。

1.2 實驗試劑和儀器

（1）實驗試劑：

十二烷基硫酸鈉（SDS）生理鹽水（上海邦景實業有限公司）、水合氯醛（上海朗生生物科技有限公司）、葡萄糖（上海弘順生物科技有限公司）、碳酸氫鈉（化學試劑三廠）、慶大霉素（上海恒遠生物科技有限公司）、青霉素（上海江萊生物科技有限公司）

（2）儀器：SZ-93自動雙純水蒸餾器（廣東瑞沃德）、單臂腦立體定位儀（68001）（新芝生物公司）、XW-80A漩渦混合器（醫科大學器械廠）、超凈工作臺（蘇凈集團）、超低溫冰箱（德國Zeiss公司）、微量移液器（亞榮生化儀器廠）、制冰機DYY-12型電泳儀（日本Sanyo公司）、YX0602型蒸汽消毒器（德國Eppendorf公司）、5417R冷凍高速離心機（亞榮生化儀器廠）。

手術器械：手術刀，組織剪，手術固定板，粗剪刀，眼科鑷子，眼科剪，組織鑷子，持針器，另外準備1 mL及 5 mL注射器，生理鹽水，頭皮針，棉簽及腦模具等。

1.3 實驗方法

1.3.1 常用液體配制

動物實驗的常用液體：（配液所需的H2O為三蒸水）1×PBS液：8.00 g氯化鈉+0.20 g氯化鉀 +1.44 g，Na2HPO4+0.24 g，KH2PO4加 H2O定 量 至1000 mL；0.2 mol/L的PB原 液：5.92 g NaH2PO4˙2H2O + 58.00 g Na2HPO4˙12H2O， 加H2O定量至1000 mL；10 mmol/L的PBS溶液：50 mL 0.2 mol/L PB+9.00 g 氯化鈉，加H2O定量至1000 mL；3%水合氯醛：稱取0.6 g水合氯醛，用0.9% NaCl注射液溶解定量至20 mL； 人工腦脊液（ACSF）：100mlACSF母液（10×）+1.98 g葡萄糖+2.1 g碳酸氫鈉，加水定量至1000mL。

1.3.2 建立小鼠膿毒癥模型(CLP動物模型的制備)術前準備

取成年雄性C57BL/6J野生(WT)小鼠15只，分成A組（輕型CLP造模組），B組（重型CLP造模組）和C組（Sham假手術組），每組各5只，同時禁食12 h，但讓它們正常飲水。

1.3.3 小鼠膿毒癥模型(CLP動物模型的制備)手術過程

對于A組和B組小鼠，首先在腹腔注射3%水合氯醛400 mg/kg進行麻醉，使小鼠進入麻醉狀態。接下來小鼠取仰臥位，刮掉小鼠腹部的毛，腹部皮膚用75%酒精消毒[7]，用手術刀在腹白線中點下方約0.3 cm處逐層剪開表皮、肌層和腹膜(切口長度約1～2 cm)，尋找到盲腸，然后將其分離，注意別傷害腸系膜血管。在盲腸長度1/2或3/4的位置用4號無蒂絲線進行環形結扎。然后在盲端末以上約0.5 cm處端，A組使用21號針頭(半徑0.8 mm)，B組使用18號針頭(半徑1.2 mm)進行貫通穿孔，從腸內擠出一定量的容物，把盲腸小心放回原處，一定要小心別讓腸內容物（糞便等）粘附在手術切口。最后還要利用4號無菌絲線每一層進行縫合關腹。在縫合腹部之前在手術的局部使用一些慶大霉素，在縫合時候消毒要進行縫合的頸部皮膚。對于C組（Sham假手術組）小鼠，僅僅進行開腹游離盲腸，可是并不進行盲腸結扎和穿孔，最后用同樣方法進行腹部縫合。

1.3.4 小鼠膿毒癥模型(CLP動物模型的制備)手術后處理

給每一只小鼠在皮下注射1 mL濃度為20 mL/kg、溫度為37 ℃的生理鹽水來補充液體，在肌肉注射青霉素80萬U/kg。注意事項：在手術過程中和手術完成之后直到實驗動物恢復，可以進行活動前，必須維持動物的肛溫在37±1℃。然后便可以觀察各組小鼠狀態，確認眼周是否有白色膿性分泌物，精神狀態，實時監測小鼠各項生理指標（體重，肛溫及行為學改變）。

1.3.5 小鼠稱重

觀察各組小鼠的生理狀況并且每天稱量一次小鼠的體重，分別記錄每組每只小鼠的重量。

1.3.6 心包穿刺術

心包穿刺術是將穿刺針和留置導管置入心包腔，然后抽取心包積液。用這個方法取血，備用于內毒素的檢測。

1.3.7 內毒素檢測

分別于實驗前后后抽取A、B、C三組小鼠的靜脈血進行血漿內毒素測定。然后制備血漿，在一次性無菌無熱原真空采血管中放入少許無菌抗凝劑，然后用其采取靜脈血。用離心機離心1 min，3000 rpm/min，將血漿分離出來，要求在取出后的十分鐘之內使用。然后制備待測樣品，取血小板血漿樣本處理液中，將其混勻，放入70 ℃培養箱，10 min后放入冷卻槽冷卻。最后便是采用免疫比濁法進行檢測。

1.3.8 統計學處理

運用SPSS16.0統計學軟件進行數據分析，各項結果全部用Mean土S.E.M.表示，多組數據進行比較可以采用方差進行分析，同時進行方差齊性檢驗，當P＜0.05時符合統計學規定，具有統計學意義。

2 結果與討論

2.1 CLP術后小鼠一般觀察

CLP術后小鼠精力不旺盛，反應遲鈍且行動頻率明顯降低，后背的毛發立起，肛門處的糞便聚集，尿液渾濁，而且眼瞼周圍出現了粘稠的膿性分泌物。解剖已經死亡的小鼠，可以發現腹腔內部充滿渾濁的滲出液，且腸道黏連。五天以后，活下來的小鼠狀態明顯開始好轉。假手術組小鼠術后恢復了意識顯示這一組小鼠恢復了正常狀態。

2.2 假手術組小鼠及造模組小鼠體重增長趨勢的比較結果

C組（假手術組）小鼠體重明顯高于輕型CLP造模組小鼠的體重，這顯示了C組（假手術組）小鼠可以正常進食，隨時間推移體重穩步上升，而造模組小鼠因為生理狀況變差，體內發生嚴重的炎癥反應導致無法進食，隨著時間推移導致體重逐漸下降甚至死亡（圖1）

圖1 假手術組及造模組小鼠體重增長趨勢

2.3 假手術組小鼠及造模組小鼠的體重在統計學上的分析結果

C組（假手術組）的小鼠體重明顯高于A組（輕型CLP造模組），并且P＜0.01，具有顯著的統計學意義（圖2）。

圖2 假手術組小鼠及造模組小鼠的體重變化圖

2.4 假手術組小鼠及造模組小鼠血液中的內毒素含量

為確認CLP是否能夠誘發敗血癥，我們對C組（假手術組）及CLP模型小鼠的血液樣本進行了內毒素含量的測量。內毒素濃度的測量的結果顯示。與假手術組相比，A組（輕型CLP造模組）的內毒素水平明顯增高，并且具有顯著的統計學意義（圖3）。

圖3 假手術組及輕型造模組內毒素檢測結果

對正常組及輕型CLP造模組小鼠的血液樣本進行了內毒素含量的測量。內毒素濃度的測量的結果顯示。與C組（假手術組）相比，在B組（重型CLP造模組）小鼠中，內毒素水平明顯增高，并且顯著高于A組（輕型CLP造模組）。且具有顯著的統計學意義（圖4）。

圖4 假手術組及重型造模組內毒素檢測結果

3 結論

綜上所述，與正常組小鼠相比，在CLP處理的模型組小鼠中（mild CLP與severe CLP），內毒素水平均明顯增高，并且具有顯著的統計學意義（圖3，圖4）。數據顯示我們成功構建了小鼠膿毒癥模型。證實了CLP引起的腹膜炎表現出高內毒素水平是伴隨著豐富的膿性腹水，腸道明顯擴張，表面的多個器官如肝臟和腎臟出血以及肺部水腫。這些觀察表明，這個CLP模型是合適的SE的病理生理學的研究。因此，進行后續研究的實驗時我們使用的模型是內毒素陽性的CLP小鼠，是真實有效的模型。