心力衰竭模型通常用犬、貓、豚鼠,也可用兔,一般不用大鼠,因為大鼠對強心苷和磷酸二酯酶抑製劑的強心反應不敏感。心力衰竭的常用模型是用戊巴比妥鈉靜脈滴注給貓、犬或豚鼠,以LVdp/dtmax作為心收縮力的指標,來觀察強心藥物的治療量、中毒量、致死量和治療寬度。另外,可用普萘洛爾(心得安)、維拉帕米(異搏定)在豚鼠等動物身上複製心力衰竭模型。
三、呼吸係統疾病動物模型
(一)肺水腫動物模型
引起肺水腫的原因雖然各種各樣,但大多數是由於肺毛細血管壁通透性增加或毛細血管內血壓升高所致。肺水腫動物模型(animal model of pulmonary edema)的複製,常采用注射一定的化學物質(如硝酸銀、氯化銨)或吸入一定量的化學毒氣(如氯氣、雙光氣)等方法。這些因素造成肺水腫的作用原理各有不同:雙光氣主要作用於呼吸器官,有人認為是刺激呼吸道感受器,通過迷走神經將衝動傳入四疊體以下中樞,再通過交感神經將衝動傳至肺血管,使其通透性增高,從而發生肺水腫。氯化銨中毒性肺水腫,有人認為是通過神經係統選擇性地對肺毛細血管起作用,使肺毛細血管擴張、通透性增加,從而引起肺水腫。有些化學藥物和毒氣可直接作用於肺毛細血管,使其通透性增高,從而引起肺水腫。
1.氯氣吸入小鼠體重25g左右,用1g重鉻酸鉀加5ml濃HCl,使瓶中生成薄薄一層雲霧狀氣體後,將動物投於瓶中,小鼠吸入氯氣而致肺水腫。
2.NO吸入犬18~23kg、兔2.5kg、大鼠200~300g、豚鼠400~500g,分別吸入含有1.35%(犬)、0.73%(兔)、0.8%~0.9%(大鼠)、0.9%~1.1%(豚鼠)濃度的NO即可發生肺水腫。
3.雙光氣吸入將12mg/L雙光氣滴在濾紙上,幹後放入密閉容器內,將小鼠置於容器內15min,即可形成肺水腫,全部操作應在通風櫃中進行。
4.氯化銨中毒動物選擇大鼠、小鼠、豚鼠,分別於腹腔注射氯化銨0.6ml/100g體重(大鼠)、0.15ml/10g體重(小鼠)和0.5~0.7ml/kg(豚鼠),使其藥液濃度分別達6%、3%、6%,即可發生肺水腫。
5.生理鹽水注射健康家兔或犬,靜脈快速輸入大量生理鹽水,按每分鍾40ml/kg體重注入動物全血量1~1.5倍時即可發生肺水腫。
(二)肺炎動物模型
1.大腸杆菌動物模型新西蘭白兔,體重1.7~2.3kg,將抽取大腸杆菌液的注射器經皮膚插入環狀軟骨下的氣管內,回抽見有大量氣泡後,抬高兔頭頸部,使菌液緩慢流入氣管下段及肺部。給兔接種1/2~1h後出現噴嚏、喉鳴、拒食、聳毛、蜷縮、顫抖,持續1~3h,5~6h體溫上升,聳毛、蜷縮、顫抖消失,並開始飲水。12h體溫顯著升高,呼吸增快不安,部分動物出現發紺。
2.肺炎克雷伯杆菌動物模型Wistar大鼠,180~240g,乙醚麻醉,並垂直固定大鼠,顯露聲門,針頭插入氣管內,注入細菌混懸液,保持垂直體位5min。動物5~12h後出現運動不活潑、納差、對外界反應遲鈍、背部微弓,繼而四肢癱瘓,最後呼吸漸弱而死亡。
3.肺炎支原體動物模型金黃地鼠體重85~101g,苯巴比妥鈉腹腔注射麻醉,取肺炎支原體液鼻腔內滴入。
4.仙台病毒性肺炎動物模型仙台病毒雞胚傳代,保存於30℃,1個月內使用。ICR小鼠從鼻腔內滴入仙台病毒液。第2天起小鼠出現聳毛、蜷縮、少食、少動、呼吸急促、飲水增加、大便幹燥、體重減輕。10天左右慢慢恢複。
5.腺病毒性肺炎動物模型新西蘭家兔,體重2~3kg,取頭高45°仰臥位。將7型人腺病毒液(Bristo株傳代,Hela細胞培養,TCID10-4~10-5)5ml/kg體重,分3次氣管內注入,每次間隔15min。24h後耳緣靜脈注入0.9%氯化鈉10ml,10min後靜脈注射去甲腎上腺素液(20mg/dl)1.5ml/kg體重。每分鍾1ml,均勻速推注後,再滴入去甲腎上腺素液(6mg/dl)20ml/kg體重,1h。動物在靜脈注射去甲腎上腺素後,出現呼吸困難,肺部X射線片可見片狀陰影,病理檢查可見炎性細胞浸潤、淤血、水腫、出血和微循環障礙。川芎嗪、山莨菪堿、酚妥拉明對該型肺炎的發生有明顯的阻抑作用。若僅氣管注入腺病毒液,不注入去甲腎上腺素,則動物呼吸平穩,肺部X射線檢查正常,但病理檢查見炎性浸潤、聚集。
6.肺孢子蟲肺炎動物模型Wistar大鼠(120~150g),觀察1周無異常後皮下注射醋酸可的鬆,25mg/次,每周2次。同時在飲水中加入四環素(100mg/100ml),以預防細菌感染。用藥7周可誘發大鼠肺孢子蟲肺炎。亦可用小鼠建立肺孢子蟲肺炎模型,動物從第6周開始出現精神委靡、進食減少、毛色灰暗,體毛鬆散並呈斑片狀脫落,呼吸急促。
(三)肺氣腫動物模型
常用方法是給予蛋白水解酶類。根據給藥途徑可分為2類。
1.霧化吸入法實驗動物選擇家兔1.8~2.0kg,或大鼠180~200g,隨機分為對照組和實驗組。配製50ml 2%豬胰彈性蛋白酶或5%木瓜蛋白酶。經超聲霧化器將酶液霧化後(直徑5μm以下顆粒占90%以上,50ml約4h霧化完)經管道送入自製霧化箱。實驗組動物經霧化吸入箱的開口處吸入酶的氣霧劑。每次吸入約4h(至酶液霧化完),每周吸入1次,共3次。末次吸入後1個月,即可作為肺氣腫動物模型(animal model of pulmonary emphysema)進行實驗觀察。對照組動物可吸入生理鹽溶液氣霧劑。
2.氣管內滴入法實驗動物選擇大鼠,180~200g,隨機分為對照組和實驗組。配製3%豬胰彈性蛋白酶或木瓜蛋白酶。給大鼠腹腔注射20mg/kg體重戊巴比妥鈉,並使用乙醚。分離暴露氣管,用4號細針穿刺兩軟骨環間,向氣管內快速推注酶液(0.1ml/100g體重),推完後立即拔出針頭,使大鼠保持直立位,左、右來回旋轉1~2min,使酶液盡可能均勻地達到兩側肺的深部。依同法給對照動物氣管內注入相應量的生理鹽水。滴注酶液後2個月可作為肺氣腫動物模型。肺組織病理檢查見,肺泡隔數量明顯減少,所存留肺泡隔變窄部分肺泡隔斷裂、消失,若幹肺泡融合形成大圓囊,甚至肺泡管擴張,這作為肺氣腫的形態學診斷指標。目前多采用氣道內直接注射蛋白酶類來複製肺氣腫動物模型。
(四)肺結核動物模型
體重350~500g的豚鼠,分別於感染結核杆菌的前3周、6周時,每隻豚鼠腹股溝皮下注射佛氏佐劑0.1ml,在一個特製的空氣傳播裝置內,通過結核菌霧化吸入呼吸道感染,懸液中含活結核菌應達4×104/ml,該濃度可使每隻豚鼠吸入5個活結核杆菌。接觸致病菌2周期間,致病菌在接種過與未接種卡介苗的豚鼠中以同樣的速度繁殖,然後繁殖減慢,首先見於接種過高效卡介苗的動物,幾天以後見於接種過低效卡介苗的動物。最後,未接種卡介苗而給予安慰劑的動物也出現病菌繁殖減慢。感染24天後,將接種過與未接種過卡介苗的動物處死,呈現原發病灶鄰近組織損傷。將2~4個致病結核杆菌氣霧吸入,12~14周以後的動物處死,未接種過卡介苗的動物肺內有明顯空洞,而接種過卡介苗的動物卻沒有,吸入低度感染氣霧以後3周,未接種過卡介苗的動物中有相當數量的結核杆菌進入血液循環,而且又回到肺,使每個肺葉中存活的結核杆菌超過100個病灶,經過一段時間血源播散導致結核杆菌繁殖,形成繼發病灶,而接種過卡介苗的豚鼠明顯地減少和延緩了空氣傳播結核杆菌菌血症期。
(五)鎮咳藥的篩選和藥效學試驗
豚鼠對化學和機械刺激都很敏感,刺激喉上神經亦能引起咳嗽,且豚鼠價格較便宜,又易獲得,故豚鼠是鎮咳藥的藥效學研究中最常用的模型動物。但是作為初篩,耗資仍較大。因此大、小鼠亦常被作為初篩動物模型。大、小鼠能被化學刺激誘發咳嗽,但咳嗽和噴嚏很難區別,而且變異很大。
貓在生理條件下很少咳嗽,但是機械、化學刺激均可誘發咳嗽。犬無論在清醒還是麻醉狀態下,均可引起咳嗽,且在反複刺激時變異少,故在藥效學試驗時,可以應用。兔對化學刺激或電刺激均不敏感,且誘發噴嚏比咳嗽為多,故兔很少作為鎮咳藥的篩選模型。小鼠的氨水或二氧化硫引咳法,是作為初篩鎮咳藥的常用模型,而豚鼠的枸櫞酸法或丙烯酸引咳法以及豚鼠和貓的電刺激喉上神經法皆是常用的藥效學模型。
四、消化係統疾病動物模型
(一)膽管囊腫動物模型
采用綿羊或山羊(出生後14天內)。
1.膽總管遠端結紮術麻醉後手術顯露肝門部,在膽總管與近側小腸段彙接點的上方(一般距幽門4~5cm),用絲線將膽總管全周縫紮,造成膽總管完全梗阻。
2.膽總管置管膽囊結紮術用1號絲線近肝總管處全周縫紮膽囊管,再將膽總管前壁縱行切開,在膽總管內置入一矽膠管,在矽膠管兩端約0.5cm處,分別用絲線全周縫紮肝總管和膽總管,造成膽總管不全性梗阻。術後膽道造影或直接觀察見膽管節段性擴張,寬度達鄰近膽管3倍或3倍以上,或直接見膽囊憩室,該模型複製成功。
(二)急性胰腺炎動物模型
理想的急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)動物模型是研究AP發病機製和藥物防治的前提。目前的一些模型,如食物(CDED)誘導法、十二指腸閉袢法、總膽管結紮法或靜脈滴注大劑量鈴蟾肽法等,但由於不能控製胰腺的病變程度,都不適合於評價藥物的最大治療效應。下麵介紹幾種穩定、可靠,能反應胰腺病變依次加重的急性胰腺炎係列模型。
1.牛膽酸鈉(sodium taurocholate,NaTc)誘導法動物選用Wistar大鼠,體重180~260g。大鼠實驗前禁食12h,允許飲水。麻醉剖腹後經十二指腸用4號頭皮針頭,插入胰管開口,向內逆行注入NaTc溶液(0.1ml/100g)。1.0%、2.0%NaTc誘導AP後12h出現輕度和重度水腫型急性胰腺炎。3.5%NaTc誘導AP後出現壞死型胰腺炎。
2.結紮胰管法成年雜種犬,體重10~15kg。實驗前禁食12h,不禁水,於胰管開口附近切開十二指腸壁,置一細塑料管於主胰管內,然後向內注入胰蛋白酶和犬自身膽汁混合液2~3ml(0.3ml/kg,配方為1ml膽汁加上4ml胰酶溶液,內含4mg胰蛋白酶),滯留5min後拔去塑料管,荷包縫合十二指腸壁。此方法可誘發犬急性壞死性胰腺炎模型。
(三)慢性胰腺炎動物模型
成年雜種貓,隔夜禁食後,全麻,手術剖腹,將尼龍導管插入主胰管,縫合固定後,燒灼閉合導管外露端,造成主胰管完全梗阻或先將一根尼龍導管插入主胰管內,緩慢注入94%乙醇1.5ml,然後截下長1cm的導管留置在主胰管內,最後用26號細針頭均勻點狀注射94%乙醇1.5ml於胰腺實質內。6周後出現典型的慢性胰腺炎,26周後慢性胰腺炎的發生率為100%。
(四)胃黏膜潰瘍動物模型
實驗中常使用小鼠和大鼠複製,方法較多,主要有以下方法。
1.應激法用饑餓、刺激、寒冷等方法造成潰瘍。以水浸應激法複製的胃潰瘍(大、小鼠)模型較為穩定。
2.燒灼法用電極或冰醋酸燒灼胃壁,可造成潰瘍。該法由於潰瘍部位由實驗者自己確定,故有一定的優越性。目前常用模型中,除該模型為治療性給藥,其餘均為預防性給藥。
3.幽門結紮法以大鼠較為適宜。小鼠和豚鼠亦可應用,術後18h解剖,計數胃部潰瘍麵積或用Okabe法計算潰瘍指數。
4.乙醇胃黏膜損傷模型禁食48h的大鼠灌服無水乙醇,計數潰瘍發生情況。
5.藥物法可給大鼠或小鼠注射一定量的組胺、皮質激素、利血平、布他酮(保泰鬆)或水楊酸等藥,可致潰瘍的發生。
複製潰瘍病模型時,需禁食,禁食時間,各不相同。禁食不理想或同籠動物由於在饑餓時咬毛、吃糞均可影響潰瘍形成的程度。
(五)肝炎動物模型
1.甲型肝炎動物模型甲型肝炎在我國發病率較高,時有暴發性流行,除了狨猴外,紅麵獼猴、恒河猴、野生樹鼩及旱獺等均可造成一定程度的陽性結果。
2.乙型肝炎動物模型乙型肝炎病毒有嚴格的宿主選擇,除了人,目前僅在黑猩猩身上複製成功,而黑猩猩作為常規研究是不可能的。
3.鴨肝炎動物模型鴨肝炎病毒在鴨體內產生的病理過程和預後與人的乙型肝炎相似,所以現在大多利用鴨肝炎作為人乙型肝炎的模型,進行藥物篩選和藥效學研究。但是,鴨畢竟是禽類,與哺乳類動物相距甚遠。
現在,已使用攜帶有乙肝病毒的肝癌細胞株在裸鼠身上傳代,乙肝病毒能在肝癌細胞中繼續繁殖,可以作為抗乙肝病毒藥物的篩選模型。美國把美洲旱獺用做乙型肝炎的動物模型,我國也從喜馬拉雅旱獺成功地分離到類人乙型肝炎病毒,當然這些模型作為研究是有廣闊前景的。
(六)膽結石動物模型
能使動物膽道發生感染、膽汁淤積、膽固醇代謝發生障礙的因素均可使膽道形成結石,常用的方法如下。
1.食餌法常選用敘利亞倉鼠,體重60g左右,喂以高糖、不含非飽和脂肪酸飼料,配方見文獻,20天左右即可形成結石。
2.感染法多采用兔、犬或大鼠,無菌條件下暴露十二指腸,從十二指腸乳頭插管,注入蛔蟲卵(每毫升含3萬到15萬個)或大腸杆菌懸液,數月後,可形成結石。
3.狹窄法選用健康成年家兔,無菌手術,探明膽囊和膽道,用銀夾適當地夾住膽囊頸部,產生梗阻,6個月後膽囊中可形成明顯結石。
4.切除迷走神經幹法犬、兔常用,麻醉手術暴露兩側迷走神經,從食管下端切除兩側的迷走神經幹,術後兔膽汁成分明顯改變,4~5周有膽固醇結石出現。
5.異物植入法健康成年兔和犬,手術暴露膽囊,在膽囊底部剪一小口,植入滅菌的蛔蟲碎片,荷包縫合膽囊,2~3個月後可形成結石。