矽肺动物模型的研究进展.doc

矽肺动物模型的研究进展11级实验动物专业 朱绍春 81110826摘要：矽肺（Silicosis）是一种肺部吸入石英粉尘引起的职业疾病,并有炎症和疤痕的形式上部叶的肺结节病变,其病症是肺叶的上部以结节状病灶出现炎症和疤痕,是尘肺病的一个类型。许多研究人员都致力于矽肺纤维化机制的研究。而其中大部分的研究方法是使用动物模型来模拟肺纤维化的过程以探讨其机制。本文总结了几个矽肺病研究的动物模型例子以及他们的优点和缺点，从而对未来矽肺动物模型作出展望。关键词：矽肺 动物模型 Abstract: Silicosis,is a form ofoccupational lung diseasecaused by inhalation ofcrystallinesilicadust, and is marked byinflammationand scarring in the form ofnodular lesionsin the upper lobes of thelungs. It is a type ofpneumoconiosis. many researchers are committed to silicosis fibrosis mechanism research. And Most of its research methods is using animal models to simulate the process of pulmonary fibrosis to explore its mechanism. This paper summarizes several examples for animal model of silicosis research.and their advantages and disadvantages.thus a outlook for the development of Silicosis model should be made in the end.Keywords：Silicosis Animal model1 疾病简介1.1 疾病形成：目前矽肺的形成有以下几种学说1-2。1 矽尘致纤维化作用矽烷醇基团改变膜的通透性,促使膜裂解，促使肺泡巨噬细胞崩解死亡，致纤维化因子刺激成纤维细胞产生胶原蛋白而形成纤维化。矽尘引起肺泡巨噬细胞破坏、死亡是产生矽肺病理改变的主导环节。2 自由基学说自由基在二氧化硅粉尘引起的肺巨噬细胞(AM)损伤和肺纤维化上起着关键性作用。3 细胞因子学说粉尘诱导的巨噬细胞能释放出多种细胞因子, 这些细胞因子在肺纤维化过程中对成纤维细胞的增殖和胶原的代谢起调节作用。12 临床症状： 初期，患者只出现咳嗽、咳痰等呼吸系统的疾病，若病情继续恶化，会发生呼 吸困难、全身倦怠、衰弱、贫血等病征。 1检查时所能发现的症状患者的红血球数量减少、血红素的含量降低等贫血症状，另外，血液中的含氧量不足，二氧化碳却偏多3。肺机能衰退，经X光检查，可发现肺部的异常现象。 2并发症肺结核、肺部感染、慢性支气管炎及阻塞性肺气肿、自发性气胸4 。1.3 疾病危害：肺器官是人体主要内脏之一。吸入的空气在肺泡内进行气体交换，排出二氧化碳，使血液带氧，再送回心脏。借着心脏的跳动，含氧的血液输送到体内各部位。患上肺尘病的人，因为交换气体的作用受阻，使得血液中的氧气不足，二氧化碳过多，这种现象若长期持续，会导致右心室肥大或肺性心或心不全等现象5。因右心室肥大、肺性心或心不全等症，患者出现全身性的衰弱现象，抵抗力随之减弱，如果再并发急性肺炎，病情严重会死亡。1.4 疾病治疗：目前,对矽肺的治疗缺乏特效的方法。1964年,我国研制合成了治疗矽肺的药物克矽平6。20多年来,我国又先后研制成功了磷酸喹哌、磷酸羟基喹哌、柠檬酸铝、矽宁、汉防己甲素等,使我国在矽肺药物研制和治疗方面处于国际领先地位7。模型制备部分总结的非常好！2 目前用于研究矽肺的动物模型2.1动式染尘控制系统建立大鼠矽肺模型82.1.1 实验动物 Wistar、SD大鼠雌雄各14只，来自Iffa Credo (France) Fisher 344雌雄各14只，来自Charles River (France)模型建立 大鼠在固体粉尘染毒系统内暴露的染尘浓度为100 mg/m3每天染尘6 h。控制参数 ：染毒室容积0.3 m3，柜内温度20-25，湿度70%-75%，进气流速7.0-7.5 m3/h，粉尘进入速度为2.0-2.5 mL/min。2.1.2 优缺点9 优点 动式染尘系统可设定一定的粉尘浓度，且由动物自行吸入，属无创性动物模型，且操作简单缺点 该设备属大型仪器，价格较高，仅适合于高校或大型研究所或企业研究用。2.2 非暴露法建立猪矽肺动物模型102.2.1 实验动物 健康贵州小香猪 30只，6-8 月龄，体质量8-10kg模型建立 猪麻醉后，双腔支气管导管插管,氯化琥珀胆碱静脉注射停止自主呼吸，封闭气管、左肺支气管套囊、左肺二氧化硅粉尘混悬液经纤支镜引导下灌注，剂量150mg/kg。灌注液内添加青霉素U/d。每周 1 次，共5 次。2.2.2 优缺点 优点 小型猪的矽肺病理改变与临床1-3期硅沉着患者基本相似。小型猪可以反复多次进行肺部灌洗; 小型猪肺部体积远远大于大鼠和家兔，利于肺部 Q 射线观察，更利于影像学和病理结果的对照，这些指标的观察和人体更为相似。安全可操作性强和观察指标全面是该实验的最大特点11。缺点 饲养昂贵、实验周期较长、所用实验耗材较多2.3 暴露法建立小鼠矽肺模型122.3.1 建模材料 Balb/c 小鼠重18-20g 无菌级 来自查尔斯河加拿大公司 模型建立 每只腹腔注射氯胺酮与甲苯噻嗪混合的麻醉剂麻醉。75%酒精消毒小鼠颈部皮肤,暴露气管。吸取0.1 mL二氧化硅悬液(5 g/L),经软骨间隙注射到气管内。肌肉及其他组织复位,缝合皮肤2.3.2 优缺点13 优点 小鼠以其体型小,便于大批量饲养管理,生活周期短,取材便利等特点,成为理想的矽肺实验性动物。缺点 由于小鼠生理条件的限制,非暴露式方法难于实现。相对较为易行， 但对实验动物有一定的损伤。于肺脏解剖结构的特点， 药物在肺部很难分布均匀。注：左上 0周 右上 4周 左下 8周 右下 12周2.4 无损伤性制备兔矽肺模型142.4.1建模材料 雄性大耳白兔,体重2.03.0 kg 模型建立 将兔放在固定笼中,耳缘静脉注射麻醉。将其平放手术台上仰卧,固定上、下肢。新生儿喉镜从口腔插入;将塑料气管导管经口从声门处插入,约14 cm左右。在导管末端迅速接上含有定量浓度石英粉尘的注射器,将粉尘注入气管后。为预防感染,对每只兔每日肌内注射青霉素20万单位,连续3 d。2.4.2 优缺点15 优点 操作简便,安全无损伤,可重复多次使用。为开展药物和全肺灌洗治疗尘肺的研究提供了行之有效、安全、合理的动物模型。缺点 实验周期较长2.5 非暴露吹入染尘法制备大鼠矽肺模型162.5.1 建模材料 Wistar大鼠，雌雄相等，7周龄 重180-200g 模型建立 利用气管插管及呼吸机通气，将二氧化硅粉末吹入Wistar大鼠肺内2.5.2 优缺点17 优点 将二氧化硅粉尘吹入Wistar大鼠肺内的染尘方法，能更真实地模拟粉尘的吸入过程，具有更好的肺内粉尘分布，更符合实际致病环境及机体对吸入粉尘的生理反应。缺点 技术难度较高， 对小鼠造模尤其困难2.6 矽肺纤维化体外细胞模型182.6.1建模材料 中国仓鼠肺成纤维细胞(CHL)、貂肺上皮细胞(CCL-64)、人血单核细胞株THP-1 维持于RPMI 1640完全培养基 建立模型 用含SiO2培养基配成PAM和PMA primed-、THP-1细胞浓度为1.0106/ml1.5106/ml的悬液。根据细胞对SiO2的吞噬情况,分别继续培养24 h和36 h2.6.2 优缺点 优点 制备相对简单,且易保存缺点 矽肺的形成是极为复杂的病理过程以及需要大量活性物质，想构建一个与体内环境相当的体外矽肺模型几乎是不可能的192.7雾化吸入药物法造模202.7.1 建模材料 健康ICR 小鼠56 只， 雄性， 体质量18 22g。由西安交通大学实验动物中心提供。建立模型 小鼠清醒状态下， 通过雾化管向盒内喷入雾化的 2. 5 g/L 博莱霉素。雾化6 h。2.7.2 优缺点 优点 分布均匀， 操作简单， 易于掌握。缺点 雾化吸入法在较短的吸入时间内无法造成肺纤维化， 需较长时间的雾化吸入才能成功造模。3.理想矽肺模型的要求 建立动物疾病或损伤模型的意义在于最大程度地模仿致病因素引发疾病或损伤的病理过程。因此判断动物模型优劣的决定因素在于与人体实际患病的近似程度。矽肺系因通过呼吸道吸入游离二氧化硅粉尘而致病，必然会出现一定的临床表现和病理形态学改变，并可能出现功能异常和代谢异常，其中病理改变最为客观、直接、可靠的标准。因此，理想的矽肺模型可观察到如下四个方面的内容 ：（1）在肺内观察到或检测出二氧化硅粉尘 ；（2）出现一定的病理形态学改变，即早期以巨噬细胞浸润为特征的肺泡性炎，随染尘时间延长，出现纤维组织增生，有结节性和弥漫性两种形态，可能同时或分别出现 ；（3）出现一定的代谢异常或损伤指标 ；（4）一定的临床表现或功能异常21-23。4 分析讨论模型制备展望。总的来看， 体内矽肺模型的制备方法很多， 且大都较为成熟 但需要引起注意的是，给药所致模型的病理改变与人的病理改变相似， 但并非相同， 如何改进方法促使模型病变接近人类是需要解决的重要问题之一。站在实验动物伦理的角度看，是否可以尽量用体外模型替代体内模型？站在科学的角度上看，又如何才能完善体外模型，争取使其与体内病变情况更为接近？是否可以用某些理化因子的共同作用来更好的模型?我觉得这是我们以后的研究方向。总之， 在实验研究中， 我们应该根据自己的研究目的、实验条件综合考虑选择一个合适的矽肺模型。参考文献:1徐勇,彭茜 矽肺发病机制研究进展J职业卫生与病伤2009 24(1):33-342夏沈宁 矽肺发病机制的研究进展J 中外医疗 2009 02:1673梁伟辉,丘创逸,郑倩玲 等 老年退伍铁道兵晚发性矽肺临床观察J中国热带医学 2012 12（6）709-7124Kathleen Kreiss, MD, and Boguang Zhen, PhD , Risk of Silicosis in a Colorado Mining Community AMERICAN JOURNAL OF INDUSTRIAL MEDICINE 1 996 30 :529-5395吴重清，浦静霞，朱玮 乡镇企业铸钢工艺矽肺危害的调查J中华劳动卫生职业病杂志2004 22（4）273-274 6靳清汉，张家鹏，岳喜同 等 矽肺治疗与预防研究进展 济宁医学院学报 2009 32（2）：146-14776邹昌淇,邵强.为全球消除矽肺规划作出贡献.中华劳动卫生职业病杂志,1999,l7(1):28S. 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