药理实验方法学
另外,免疫性肝纤维化模型的建立目前常使用的异种 血清有猪血清、牛血清、人血清、血吸虫血清等。猪血清 以其中的白蛋白作为异种抗原物质,通过免疫反应活化枯 否细胞而诱导发生肝纤维化。形态学和免疫组化显示,免 疫复合物在血管和连接组织沉积先于肝纤维化的发生,而 肝细胞无显著改变。猪血清诱导的免疫性肝纤维化与人类 肝纤维化的原因有一定相似之处,纤维化形成率虽不太高, 但纤维化持久,停止注射3个月,对先前形成的肝组织改 变无影响,在研究肝纤维化产生机制和筛选抗肝纤维化药 物方面有一定的优势。因此,猪血清反复腹腔注射模型一 直用于研究吞噬细胞、贮脂细胞与肌纤维变性细胞在肝纤 维化中的作用及肝纤维化过程中微循环的改变。
方法:
将小鼠经尾静脉注射12.5 mg/kg剂量的1 mol/L刀豆素 蛋白A,每周1次,连续6周。
模型特点:
该方法所产生肝纤维化系免疫损伤所致,有利于从免 疫学角度探讨发病机制及评价药物。
与其他肝纤维化动物模型相比较,Con A诱导的肝纤 维化模型的方法成功率较高,动物死亡率较低,方法简便易 行。
一个理想的肝纤维化动物模型应该符合以下 条件: ①与人类肝纤维化疾病的基本病变特征相似; ②病变有一定发展过程,即明显分期,以及病程发展存 在一个可逆与不可逆的阶段性演进过程; ③形成率高,死亡率低,重复性好; ④造模方法简便易行和动物易获得,经济实用。
中医症候动物模型:
中医学研究认为肝纤维化多是湿热、疫毒、痰瘀、饮 食失节、情志失调、劳逸失当、正虚所致,对肝纤维化的 主要病理认识多数建立在“血瘀”基本病机之上,认为血 瘀是其主要病机,治疗也以疏肝化瘀通络贯穿始终。
方法:
对雌性Wistar大鼠采用胆管结扎与切断和逆行性注入 N-丁基-2氰基丙烯酸盐胆管粘堵的方法导致胆管阻塞,建 立肝纤维化模型。
模型特点:
采用胆总管结扎的方法可在狗、大鼠、猴等动物中制 作出实验性胆汁性肝纤维化肝硬化模型,被认为是一种能 模拟人肝纤维化的较理想动物模型,主要用于考察药物的 直接抗纤维化作用及用于筛选非创伤性肝纤维化血清指标 等的研究。 该模型主要特点是成型快、炎症反应轻、肝细胞坏死 不明显、自发逆转率低、实验指标稳定。
动物模型
临床上肝纤维化的发病机制较为复杂,涉及 到病毒复制、炎症介质释放、免疫功能紊乱、自 由基损伤等多个环节。因此,在抗肝纤维化药物 研究中可采取在损伤机制不同的多个模型上观察 药物的保肝作用,综合判断药效和作用机制。以 下介绍几种目前国际上常用的肝纤维化模型,中 毒机制的研究也较为深入。
肝纤维化造模
其他:
病毒性肝纤维化模型:给樱桃谷鸭胫静脉注 射鸭乙肝病毒(DHBV)血清,同时给予低蛋白质、低 维生素、高脂饲料喂养, 85 d后出现轻度肝纤维 增生。由DHBV复制的肝纤维化模型的优点是与人 类肝炎病毒引起的肝纤维化接近,但与鸭种来源、 DHBV接种量、接种次数、给药途径及间隔时间等 因素有关。缺点是造模时间长,影响因素偏多,不 易控制。
二甲基亚硝氨(DMN)诱导肝纤化大鼠模型: 原理:
DMN具有肝毒性、基因毒性和免疫毒性。大鼠染毒后肝 内小叶炎性细胞浸润,出血性坏死。在肝内形成中心-中心 纤维间隔或中心-门脉性纤维间隔。
方法:
用SD大鼠按10 mg/kg的剂量,给予1%DMN生理盐水稀释 液,腹腔注射10次,模型组大鼠均形成肝纤维化或早期肝硬 化。
血吸虫法: 用血吸虫尾蚴来制备肝纤维 化模型。实验第6周可见肝脏中心静脉的变形坏 死,门脉区网状蛋白聚集并伸入到肝小叶,并最 终形成肝纤维化。此种模型可用于血吸虫病性 肝硬化的药物治疗研究,但不适宜用于其他人类 肝纤维化的研究。
显微镜下放大40倍的血吸虫尾蚴:
营养法(高脂饮食法):给大鼠含有胆固醇的高脂饲料 后,一定时间就可诱发体重超重、高脂血症、动脉粥样硬 化和脂肪肝。
原理:是CCl4进入机体后在肝内活化成自由基(.CCl 和.00Cl3),后者可直接损伤质膜,启动脂质过氧化作用,破 坏肝细胞的膜性结构等,造成肝细胞变性坏死。 方法:一般采用60%CCI4橄榄油溶液给雌性SD大鼠以 0.3ml/100g体重皮下注射,每周2次,共12周,肝功能检查模 型组谷丙转氨酶、总胆红素均较对照组明显升高,血清白 蛋白水平则明显下降,PCⅢ、LN、HA含量测定较对照组均 显著增高,病理组织学证实造模组大鼠有典型的假小叶形 成,纤维间隔增宽,形成肝纤维化。
目前尚缺乏依据中医病因病机理论建立的肝纤 维化动物模型。由于“证候”概念寓意深刻,包含的 信息量庞杂,是一个动态过程,具有复杂性、模糊性 和不确定性,因此证的研究受到很大的局限,与之相 关的肝纤维化的证候动物模型的研究也受到限制。
总之,理想的肝纤维化模型应具有人类肝纤维化 的基本形态特征,其病理改变呈阶段性进展,模型制作 具有可重复性以及低死亡率等到特点。今后应进一步 加强肝纤维化动物模型研究,并结合中医理论寻找符 合“证”本质的动物模型,从而促进中医药抗肝纤维 化的研究。
模型特点:
该模型造模周期短,大鼠死亡率低,肝纤维化形成也相 对稳定。在评价药物对伴凝血障碍、纤溶亢进的慢性肝病 致纤维化的防治方面是一个比较理想的模型。
缺点是小剂量不易形成肝纤维化,大剂量又容易形成 肝细胞坏死后纤维化,剂量不容易掌握。
胆汁性肝纤维化动物模型: 原理:
通过结扎胆管或注入硬化剂等方法人为地造成肝外胆 道梗阻,从而引起梗阻部位以上胆管扩张、胆汁淤积、 胆 道内压力增高,由于肝内血管受到扩张胆管的压迫及胆外 渗,肝细胞发生缺血和坏死,纤维组织增生向胆管伸展,包 绕肝小叶,形成肝纤维化。
肝纤维化动物模型的建立方法主要包 括:化学药物或毒物所致肝纤维化实验动 物模型,如:四氯化碳;胆管阻塞 (BCM)、 慢性酒精中毒性、实验性免疫法、致癌物 致肝纤维化动物模型等。
动物的选择:主要有小鼠、大鼠、鸭、 家兔、家犬、猕猴等,但从造模的成功性、 简便性、稳定性及经济性等方面考虑,目前 大多选择大鼠制备模型。
体外模型
肝脏细胞分为肝实质细胞和非实质细胞, 非实质细胞又可分为肝窦内皮细胞、 枯否 氏细胞、Ito细 胞和隐窝细胞。它们在整个 肝脏细胞中 (除外胆管细胞和血管细胞)所占 的细胞百分数和体积百分比见下表。
大鼠肝脏细胞的种类和比例
细胞数(﹪) 肝细胞 血窦内皮细胞 枯否细胞 肝星状细胞 隐窝细胞 60 19 15 5 1 体积(﹪) 92.2 3.3 2.5 1.7 0.3
方法:以基础饲料+100g/kg猪油+ 20g/kg胆固醇喂 养大鼠12wk,实验动物出现高胆固醇血症、中重度脂肪肝 伴以小叶内为主的肝脏炎症坏死,从而建立了高脂饲料诱 发的大鼠高脂饮食模型。
特点: 此大鼠脂肪性肝炎伴随肝纤维化模型与人类的脂肪性 肝炎肝纤维化在生化、病理等方面较为接近。且该造模方 法简便,仅需含有一定比例的猪油和胆固醇的高脂饲料, 造模过程中大鼠死亡率为零。 不足之处是,这些动物模型一般无明显的脂肪性肝炎, 更少出现肝纤维化,除非有内毒素等“二次打击”的作用。
复合模型的建立: (1)先用苯巴比妥诱导肝酶 (2)2周后加用CCl4建立肝纤维化模型,皮下注射四氯 化碳花生油溶液、高脂饮食、酒精等。此方法造模时间短, 肝纤维化形成率较高,死亡率较低。 (3)联合应用血管紧张素每100g体重0.3mg,分2次腹 腔注射及CCI4皮下注射每100g体重0.3ml,每3天1次,首剂 加倍,结果使原先单独使用CCl4需时8周的肝纤维化在4周 内完成,加速了大鼠肝纤维化进程,缩短了造模时间。
乙醇法:
原理: 肝脏是乙醇代谢的主要场所,90%以上的乙醇在 肝脏通过乙醇脱氢酶(ADH)和微粒体乙醇氧化酶系 统(MEOS)进行氧化代谢,乙醇脱氢酶和微粒体乙醇 氧化酶系统通路均可产生毒性代谢产物乙醛。乙醛 通过多种途径损害肝脏的结构和功能,直接刺激胶 原蛋白质的合成,从而促进肝纤维化的发生。 方法: 国外已经创建成型的有Lieber-Decarli模型 Tsukamoto-French模型和Lieber-Decarli液体饲料加 辅剂模型。
肝纤维化是肝脏对各种原因所致肝损 伤的创伤愈合反应,表现为肝内结缔组织 增生与沉积,是慢性肝病重要的病理特征, 也是进一步向肝硬化发展的重要环节。
在体外模型上,肝星状细胞(HSC)在肝 纤维化发病中的作用得到深入探讨。HSC梯度 离心分离和体外培养研究的建立与推广应用始 于上世纪八十年代,为研究肝脏基质的产生和 作用(如硬度、收缩性、组成、比较生物学等) 提供了有力工具,并证实HSC具有产生胶原等 细胞外基质的能力,在肝损伤和纤维化发病中 起重要作用。 研究证实,HSC体外激活模型可复制许多 但不是全部的体内激活特征。因此分离和培养 肝脏内其他细胞也极为重要。
HF造模:
CCl4 法制备HF动物模型 致癌物及毒物(化学性)HF动物模型 胆管阻塞法诱导HF模型 免疫性HF动物模型 高脂造HF模型 血吸虫性HF动物模型的制备 金属离子摄入建立HF模型 复合因素致肝纤维化模型
四氯化碳(CCI4)诱导的肝纤维化模型:
四氯化碳又称四氯甲烷,主要用于制造二氯二氟甲烷和 三氯氟甲烷,还可用于制造氯仿和其它药物,也可用作溶等。 CCl4法造模的途径有口服、腹腔注射及皮下注射,依据 药途径和剂量的不同,所需时间8周至4个月不等。动物实验 研究证明,四氯化碳除致急性肝损伤外,反复多次的刺激可导 致慢性肝损伤的发生,主要表现为肝细胞再生和肝纤维化。 临床研究表明,四氯化碳是引起人类肝损害的剧毒类化学药 物。
药理实验方法学 —肝纤维化
南京中医药大学药学院 郑仕中 教授、博导
2009年AASLD (American association for the study of liver diseases)主席、美国西奈山医学院肝病研 究中心主任弗里德曼(Friedman)教授在 专题会上介绍了肝纤维化模型的研究历史 和进展。肝纤维化主要的模型包括动物模 型和体外模型。 目前的肝纤维化动物模型可模仿人肝 硬化发生过程,是研究肝硬化发病机制和 药物疗效的重要方法。