・124・ 中国民族民间医药 Chinese joumal of ethnomedicine and ethnopharmacy 论著 Treatis 高尿酸血症动物模型研究 孟永会曾俞霖 贵阳中医学院中医一附院泌尿外科,贵州贵阳550001 【摘要】 近年来,随着高尿酸血症患病率不断上升,对高尿酸血症动物模型的研究也越来越多。从造模方法和实验动物的选择上 对其进行了系统的综述。并且对其中存在的问题进行了阐释。 【关键词】 高尿酸血症;动物模型 【中图分类号】11255.7 【文献标识码】A 【文章编号】1007—8517(2010)l1—0124—02 高尿酸血症是由各种原因引起的尿酸产生过多、或肾 脏排出尿酸减少、或两者兼有,使细胞外液的尿酸盐量呈 超饱和状态,一般认为不论男女,当血清尿酸值持续≥ 416t ̄nol/L(7.Omg/d1)被称为高尿酸血症 。高尿酸血 症是痛风最重要的生化基础,易于发生痛风性关节炎、痛 风石沉积和关节畸形,甚至会累及肾脏引起慢性间质性肾 炎和尿酸性肾结石,这已被多数学者公认。近年来,国内 外文献报道高尿酸血症与高血压、高脂血症、冠心病、脑 卒中、糖尿病等发生率有相关性,而且随着人民生活水平 的提高,高尿酸血症的患病率也在上升。为此,重视对高 尿酸血症的治疗已引起临床的关注。因而,在研究关于治 疗高尿酸血症的课题时,选择一种公认的科学、合理的动 物模型就成为一个至关重要的问题。现将高尿酸血症动物 模型的研究作一概述,以期能为此类课题的研究提供参考。 从现有对高尿酸血症动物模型的研究来看,目前尚缺 乏公认的高尿酸血症动物模型,不论在造模方法,还是实 验动物的选择上,都存在很大的差异。 1造模方法 1.1尿酸酶抑制剂法由于人类缺乏尿酸酶,而大多数动 物包括哺乳类动物,体内存在尿酸酶,可以将体内尿酸进 一步分解为尿囊素。尿囊素为无毒物质,水溶性良好,极 易随尿排出体外,很少在体内蓄积,也不会在组织内形成 造成损害。Fridovich在1965年发现氧嗪酸钾盐(potassium oxonate)无论在体内还是体外作为尿酸酶抑制剂都具有很 强的活性,都可以有效地提高血液和尿液中尿酸和降低尿 囊素的水平 J。 Johnson等 成功地用氧嗪酸钾盐(potassium oxonate) 造成了稳定持久地高尿酸血症的大鼠动物模型。他们用含 有5%的K—oxonate的饲料喂养大鼠3周,大鼠的血浆尿酸 盐水平在几天内就可达到对照组的3倍,尿液中尿酸水平 可到对照组的4倍,尿囊素可降至正常水平的一半。而当 上述饲料中再加入1%的尿酸喂养9天,血清中尿酸水平 可达对照组的6倍,尿中尿酸水平甚至可达22倍,并且随 着时间延长发生了类似于人类的尿酸性肾病。此后这种方 法成为国外高尿酸血症造模的主流方法,但给药途径、剂 量和实验动物有很大变化。Hall等 在研究抗痛风药时便 采用2%K一似一onate和3%的尿酸配成的饲料喂养 C57BL/6小鼠造成高尿酸血症的模型。Kazumi IVAKI 等 采用腹腔注射(250mg/kg)的方法给Wistar大鼠进行造模。 国内近年来也广为采用此种模型。如王海东、喻志峰等。。 在研究金钱草提取物和瑞香苷对高尿酸血症小鼠的影响时, 采用氧嗪酸钾盐作为尿酸酶抑制剂以300mg/kg剂量i.P 小鼠进行造模。 1.2破坏尿酸酶基因及基因重组法wu等 通过首先破 坏小鼠尿酸氧化酶基因,再用基因重组法,获得尿酸酶缺 乏的突变小鼠,从而造成高尿酸血症模型小鼠。但该方法 使半数以上突变的小鼠活期不到4周,因此不是理想的动 物模型。 1.3补充尿酸或尿酸前体法在体内,腺嘌呤核苷一次黄 嘌呤核苷一次黄嘌呤一黄嘌呤一尿酸一尿囊素,尿酸经肾 小管分泌排出体外,故增加体内尿酸、尿酸前体(腺嘌呤、 次黄嘌呤、黄嘌呤)的量或抑制肾小管尿酸的分泌均可导 致体内血尿酸含量的增高而致高尿酸血症。 陈光亮等 分别给小鼠腹腔注射尿酸125、250、500、 1000mg/kg,lh后取血测定血清尿酸水平,结果发现小鼠腹 腔注射尿酸可以形成高尿酸血症动物模型,以250mg/kg剂 量较好。并且观察到小鼠腹腔注射尿酸250mg/kg 10min后 血尿酸达高峰,高尿酸血症维持4h以上。 唐灿等¨。。采用尿酸生成的前体物质次黄嘌呤为模型药 物,制备了一种较为稳定的尿酸增多型高尿酸血症模型。 并对造模的量效、时效、动物性别、黄嘌呤氧化酶抑制剂 的影响等因素进行了考察。经过实验探索出以lO00mg/kg 剂量腹腔注射一次造模,0.5h后血尿酸值达高峰,且经实 验发现此方法造模对于昆明种小鼠无明显性别差异(P>0. O5),别嘌呤醇能降低尿酸值的高峰及延长尿酸的生成时 间,当别嘌呤醇药效消失后,尿酸生成仍明显增加。 熊湘明等” 采用腺嘌呤(Adenine)加以抑制尿酸的 排泄药物乙胺丁醇(Ethambuto1)灌胃进行造模,增加了 尿酸在体内的蓄积。分别给以A50mg/kg,E250mg,/ks; AlOOmg/kg,E250mg/kg;A200mg/kg,E250mg/kgo结果表 明低剂量组血尿酸升高不明显,高剂量组血尿酸升高较大, 但肾损害(BUN、CR)较为严重,中剂量组作为高尿酸血 症动物模型较为合适。 金沈锐等 探索建立小鼠高尿酸血症模型的方法。使 用黄嘌呤600mg/kg和乙胺丁醇250mg/kg,次黄嘌呤 600rag/kg和烟酸100mg/kg,i.g给药,连续5天。结果: 给药两组与正常对照组之间小鼠血尿酸有显著性差异(P< 0.05),以黄嘌呤和乙胺丁醇组更为明显。使用抑制尿酸合 成的药物(黄嘌呤氧化酶的抑制剂)别嘌呤醇,以及促进 尿酸排泄的药物丙磺舒进行治疗反证,结果两组小鼠血尿 酸均明显降低。 1.4酵母法超高蛋白饮食是引起嘌呤代谢紊乱的重要原 因。酵母含有丰富的蛋白质、核苷酸、B族维生索等。在 体内充分水解能产生含氮的有机碱(包括嘌呤碱类、嘧啶 碱类)和磷酸,当大剂量的酵母进入体内后,能干扰机体 正常的嘌呤代谢,致嘌呤代谢紊乱,其主要表现为黄嘌呤 氧化酶活性增加,加速了尿酸的生成,从而产生大量尿酸。 陈光亮等 采用酵母膏灌胃复制出小鼠高尿酸血症模 型,以15—30g/kg连续灌胃1—2周较好。不同性别、年 龄正常小鼠及模型组小鼠血尿酸值无明显差异。别嘌呤醇 及苯溴马龙均可降低此高尿酸血症模型小鼠的血清尿酸水 平。刘小青等 选择鹌鹑作为模型动物,以酵母食饵为造 模剂,动态观测鹌鹑血清尿酸,结果表明饲酵母食饵 (15 kg)7d,鹌鹑血清尿酸水平明显升高,持续5周。
论著 Treatis 中国民族民间医药 Chinese joumal of ethnomedieine and ethnopharmacy ・125・ 2实验动物 2.1 啮齿类动物 目前,多数造模动物都选用的是大鼠、 小鼠。一方面,大、小鼠是实验室的常用动物,操作、饲 养都较为方便,另外,在种属上与人类较为接近,都是哺 乳动物。但它们的尿酸的代谢途径由于存在尿酸酶,与人 类大为不同,使得造模极为困难。上述造模方法多选用大、 小鼠,此处不再累述。 2.2禽类 目前主要有鸡、鹌鹑。已有研究证实禽类与人 类的嘌呤核苷酸代谢途径相似。在尿酸合成和代谢方面与 人类有共同之处:其一,核蛋白水解后的核酸在降解过程 中也能产生嘌呤类化合物而生成尿酸,当饲料里蛋白质和 核蛋白过高时,体内尿酸的生成就大量增加;其二,与人 类一样缺乏尿酸酶,故尿酸是其嘌呤代谢的最终产物,但 种属上与人类差距较大,普通实验室饲养也不方便。1974 年小宫山氏在鸡的营养需求研究中心偶然发现频繁发生高 尿酸血症和痛风症的鸡,并成功的将其作为先天性痛风模 型动物分离出来,即埃及产的Fayoumi品系鸡。这种鸡在 出生后两周左右时,给以高蛋白(40%)饲料,4—5月内 即可在关节处出现痛风结节,让有这种变化的鸡互配,几 乎所有的鸡都可发生高尿酸血症甚至痛风结节 。刘小青 等 16 3选用鹌鹑塑造高尿酸血症模型,高量摄人尿酸(350 ~700mg/kg—dl1)、腺嘌呤(300~600rag/kg・d)可使鹌 鹑血尿酸水平显著升高。持续时间从5~15d。尿酸代谢过 程中的关键酶即黄嘌呤氧化酶也随尿酸水平升高而显著升 高,且造模后体重无明显降低,并且不造成动物肾脏损伤, 较为安全。 曹克光等l1 为建立高尿酸血症动物模型,以不同剂量 腺嘌呤分别饲喂鸡,设别嘌呤醇作为治疗组,检测血尿酸、 尿尿酸及肾功能变化,并进行肾组织病理形态学及超微结 构观察。结果中剂量组(4g/kg)鸡于实验第3周血尿酸水 平升高,且持续稳定升高8周以上,肾超微结构改变不明 显,经别嘌呤醇治疗后血尿酸水平降低。 3存在的问题与展望 以上就是高尿酸血症动物模型的研究概况。从中我们 可以看到,国外近年来并无新的造模方法的报道,国内近 年来所作的尝试较多,其中最新的造模方法当属酵母造模 的方法。在这一研究领域,存在的争议问题较多。 3.1与人类发病机理存在差距 目前,因两种先天遗传的 酶缺陷即次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核苷酸转移酶(I—IPRT)缺 乏和5磷酸核糖1焦磷酸合成酶(PRPP)活性过高所致的 高尿酸血症约占原发性高尿酸血症的20%,另外80%系多 基因遗传病,其发病与进食高嘌呤蛋白食物、嗜酒有密切 关系 】 。在临床上还常见到继发性高尿酸血症,即凡可导 致嘌呤合成或尿酸盐产生过多或肾脏对血浆尿酸盐清除率 降低的各种疾病和药物,均可导致继发性高尿酸血症的发 生。目前各种动物模型无论在造模方法还是在实验动物上 都与人类的发病机制存在很大差距,也会影响到对人体发 病机理的进一步深入研究。 3.2缺乏公认的评价指标造模成功与否,目前缺乏公认 的、统一的评价指标,往往是研究单位自行选择评价指标, 不能在行内取得广泛认可。现在的造模方法都考察了造模 药物的量效、时效关系,部分考察了对黄嘌呤氧化酶活性 的影响、肾损害程度以及性别、年龄、禁食、降尿酸药物 对造模的影响,我们看到最新的研究其评价指标较为齐全。 缺乏公认的动物模型又会进一步影响到抗高尿酸血症和抗 痛风药物的评价。 3.3 有无性别差异认识不一 多项遗传流行病学研究表 明¨ ,人群中,男性高尿酸血症患病率明显高于女性,约 为女性患病率的2倍。对于实验动物,是否存在同样的性 别差异,结论不一。金沈锐等在造模时均选用雄性动物, 原因是他们发现小鼠雌雄动物及同性动物之间,血尿酸正 常值差异较大,尤以雌鼠个体之间血尿酸值波动较大为明 显,考虑与雌鼠激素分泌波动有关,故本实验仅选雄鼠。 但唐灿、陈光亮等在实验中却发现动物的性别差异对造模 无明显影响,然而多数研究者在实验中多选择雌雄皆用。 选用雄鼠,还是雌雄皆用,两者何者为优,还需今后大量 的深入研究。 3.4造模导致的肾损害问题尚无定论使用造模药物后, 往往会出现不同程度的肾损害。是属于造模药物的副反应 还是由于高尿酸血症导致的并发症,在考察造模是否成功 时,存在肾损害是有利因素还是不利因素,这是个尚须商 榷的问题。 综上所述可见:现在虽然有很多种高尿酸血症的动物 模型,大有“百家争鸣”之势。而将这些造模方法进行对 比,从中发现更为稳定、可靠、合理的造模方法,还有大 量的工作要做。由于酵母造模的方法类似于人类进食高嘌 呤食物所导致的高尿酸血症,故笔者认为,用酵母造模法, 再加以一定剂量的尿酸酶抑制剂而致高尿酸血症动物模型, 可能会取得更好的效果。 参考文献 [1]孟昭亨.痛风[M]北京:北京医科大学出版社中国医科大学联合出 版社.1997.51. [2]I.Fridovich.The competitive inhibition of uricase by oxonate andby related derivatives of s-triazines[J j.J.Bio1.Chem.,1965,240:2491. [3]W.J Johnson,B.Stavrie,A.Chartrand,U bys-triazines:831 animal model for hyperuicemia and hypenL,'i-cosufia[J]. Proc.Soc.Expt1.Bio1.Med,1969,13l(1):8, [4]Iris H.Hall,John P.ScOVille,Dvid J.Reynolds,et a1.substitutedey・ clic imides as potential and—g0ut agents[Jj.Life sciense,1990,46 (26):1923. 『5]Kazumi IVAKI,Yukio YONETANI.hyperurieemie effects of eholinergica. gentsinrats[J].Japan.J.Pharmeol,1982,32:343. [6]王海东,葛飞,郭玉松,等.金钱草提取物对高尿酸血症小鼠的影响 [J].中国中药杂志,2002,27(12): 939. [7]喻志峰,杨澄,仇熙,等.瑞香苷对高尿酸血症小鼠的影响[J].中 国药科大学学报,2002,33(2):142. [8]wu—xeta1.Hyperuricemia and urate nephropathy in mate —d髂e—deft— eient mice[J].Proc.Nat1.AeM.Sci.U.S.A,1994,91(2):742. [9]陈光亮,孙秀霞,王钦茂,等.小鼠高尿酸血症模型的研究[J].中 国药理学通报,2001,17(3):350. [10]唐灿,杨奎.高尿酸血症动物模型初探[J].中药新药与临床药理, 2000,11(5):292. [11]熊湘明,曲竹秋.大鼠高尿酸血症模型建立[J].天津中医学院学 报。2001。20(4):28、 [12]金沈锐,郑军,刘绍唐.小鼠高尿酸血症模型初探[J].成都中医药 大学学报,1999,22(1):49. [13]陈光亮,张清林,马晓芹,等.酵母致高尿酸血症模型[J].中国药 理学通报。2003.19(4):467. [14]刘小青,张冰,胡京红,等.鹌鹑高尿酸血症模型建立及莴苣提取物 对其影响的实验研究[J].中国 中西医结合杂志,2003,23(I):44. [15]方厚华.医学实验模型动物[M].北京:军事医学科学出版社, 20o2.73. [16]刘小青,张冰,刘春梅,等.鹌鹑高尿酸血症模型建立初探[J].中 国病理生理杂志,2001。17(10):1038. [17]曹克光,臧力学,唐丽,等高尿酸血症动物模型的建立与应用 [J].实验动物科学与管理,2000,17(2):6. [18]南海荣,钱荣立.高尿酸血症和痛风的遗传学研究进展[J].国外医 学・内分泌学分册,2002,22(5):326. (收稿13期:2010.04.07)