小型豬腹壁拉鏈模型的建立

馬 雷，湯 球，劉志學，余琛琳，崔淑芳

（第二軍醫(yī)大學訓練部實驗動物中心，上海 200433）

小型豬作為一種新型實驗動物，在醫(yī)學教學和科學研究中的應(yīng)用越來越受到重視。小型豬在解剖學、生理學等方面同人類極其相似［1-3］，廣泛應(yīng)用于皮膚致敏試驗［4-6］、心血管系統(tǒng)［7-11］、消化系統(tǒng)［12-14］、泌尿系統(tǒng)［15］、免疫系統(tǒng)等的研究，在藥物毒理學和異種臟器移植領(lǐng)域［16-20］的應(yīng)用也在迅速增長。與其他實驗動物相比，小型豬諸多生理指標均與人類相似，是進行人類疾病研究的一種良好的模型動物。本試驗建立了小型豬腹壁拉鏈模型，并對其基礎(chǔ)生物學特性進行研究，擬為連續(xù)治療和某些醫(yī)學科研及教學中需要進行反復開腔手術(shù)提供理想的解決方案，并為以小型豬為實驗動物進行人類臟器相關(guān)研究創(chuàng)造更為廣闊的前景。

小型豬腹壁拉鏈模型是結(jié)合小型豬的生活習性和體型特點，通過外科手術(shù)將生物拉鏈安裝在小型豬的腹側(cè)建立的動物模型，該模型的應(yīng)用可以有效地節(jié)省反復開腔手術(shù)操作和術(shù)后觀察的時間，減輕動物痛苦，提高動物的利用率，確保實驗動物的福利，降低疼痛導致的實驗結(jié)果偏差。從外科教學和外科研究實驗實際應(yīng)用來看，該模型具有良好的穩(wěn)定性、實用性和通用性，同時操作的便利性在越復雜的手術(shù)上體現(xiàn)的愈加突出。

1 材料和方法

1.1 一般材料

1.1.1 實驗動物；廣西巴馬小型豬12頭，雌雄各半，購自上海妙迪生物科技有限公司［合格證號：SCXK（滬）2005-0002］提供，體重（10～15）kg，2～3月齡。動物單籠飼養(yǎng)，室溫（20～25）℃，相對濕度為60％～80％，每天定時、限量飼喂，自由飲水。實驗設(shè)施環(huán)境合格證號：SYXK（滬）2007-0003。

1.1.2 生物拉鏈

根據(jù)本實驗需要，由本課題小組選擇合適的醫(yī)用材料，通過合理的外形設(shè)計和一系列的功能測試、改進，制作的生物拉鏈，具有堅固耐用、無毒、透氣性好，并具有一定的抑菌特性等特點。本課題所研制生物拉鏈已申請并獲得國家實用新型授權(quán)（授權(quán)號：［200920207646.1］）

1.2 方法

1.2.1 小型豬腹壁拉鏈模型的建立：小型豬麻醉后，利用外科手術(shù)方法，打開動物腹腔，將生物拉鏈外側(cè)的下翼（22）（圖1）固定于腹腔內(nèi)壁；操作完畢后，進再將生物拉鏈外側(cè)的上翼（21）（圖1）固定于小型豬腹部外側(cè)，最終使動物的手術(shù)切口兩側(cè)的腹壁結(jié)構(gòu)完全獨立分開，避免接觸。手術(shù)結(jié)束后，通過拉合小型豬腹壁拉鏈關(guān)閉腹腔。

圖1 生物拉鏈外形模式圖Fig.1 A schematic diagram of the model of biological zipper

1.2.2 小型豬腹壁拉鏈模型體征生理數(shù)據(jù)測定：于小型豬腹壁拉鏈模型建立前（0 d）、建立后1、3、7、14、21、35、49、56 d將小型豬固定、待其安靜后，測定其呼吸頻率（respiratory rate，RR）、體溫（temperature，T）和心率（heart rate，HR），并用動物血壓儀測定其血壓（blood pressure，BP）。

1.2.3 小型豬腹壁拉鏈模型血液生理生化指標和尿液常規(guī)指標的測定：按步驟1.2.2中相同的時間點采集小型豬的血液，用全自動血細胞分析儀和全自動血液生化儀對血液生理指標如紅細胞計數(shù)（RBC）、白細胞計數(shù)（WBC）、血紅蛋白（Hb）、血小板計數(shù)（PLT）等，以及血液生化指標如總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、鈉離子濃度（Na+）、鉀離子濃度（K+）、氯離子濃度（Cl-）進行測定。

按步驟1.2.2中相同的時間點采集小型豬的尿液，用尿液分析儀測定葡萄糖（Glu）、尿蛋白（Pro）、膽紅素（BIL）、尿膽原（URO）、比重（SG）、酸堿度（pH）、白細胞（WBC）、紅細胞（RBC）、亞硝酸鹽（Nit）指標。

2 結(jié)果

2.1 小型豬腹壁拉鏈模型的構(gòu)建

研究結(jié)果表明：利用自發(fā)研制的生物拉鏈和試驗方法建立的小型豬腹壁拉鏈動物模型，制備效果好，成功率高，模型的可用時間較長，完全可以滿足常規(guī)實驗的應(yīng)用；并且應(yīng)用小型豬腹壁拉鏈模型進行研究可以顯著的減少動物的使用數(shù)量，提高動物的利用率；該模型的常規(guī)體征指標、血液生理及生化指標及尿液常規(guī)指標（表1～4）在模型建立后7～49 d較為穩(wěn)定；實驗觀察生物拉鏈在小型豬體表固定良好，具有較好的抗拉性，實驗過程中拉鏈無脫落現(xiàn)象；此外，生物拉鏈的抗菌、抑菌效果良好，固定在小型豬體表和體內(nèi)的部分試驗期間未見明顯的炎性反應(yīng)，和由此而帶來的動物不適感。

運用建立的模型制備效果評價體系，小型豬腹壁拉鏈模型的評分值為95.8，說明該模型制備成功，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

為了進一步驗證小型豬腹壁拉鏈模型的應(yīng)用性，本校上學期的手術(shù)外科教學對小型豬腹壁拉鏈模型進行了應(yīng)用，實踐表明：小型豬腹壁拉鏈模型可以方便教員的手術(shù)示教和學員的手術(shù)操作，并且這種操作的便利性和優(yōu)越性在越復雜的手術(shù)上體現(xiàn)的愈加突出，說明了該模型在教學應(yīng)用方面的實用性。關(guān)于小型豬腹壁拉鏈動物模型的時效性，運用該模型可以順利開展外科教學期間的所有手術(shù)實驗，有效使用時間為45～49 d左右，完全可以滿足常規(guī)外科教學和實驗的要求。

2.2 小型豬腹壁拉鏈模型生理學數(shù)據(jù)的測定

小型豬在腹壁拉鏈模型建立后的1～3 d精神萎靡，攝食和飲水下降，之后逐漸恢復，至7 d后基本達到正常；模型建立后49 d，未見生物拉鏈固定處出現(xiàn)感染，但56 d時可以觀察到固定生物拉鏈皮膚處出現(xiàn)輕微炎性癥狀，并有淺黃色的滲出性體液和炎性分泌物由生物拉鏈引流孔中流出。

實驗生理指標檢測方面，小型豬腹壁拉鏈模型的血壓（BP）、心率（HR）、體溫（T）和呼吸頻率（RR）與模型建立前相比無顯著性差異（表1）。

血液生理指標檢測結(jié)果表明，紅細胞計數(shù)（RBC）、血紅蛋白（Hb）、血小板計數(shù)（PLT）和嗜酸性粒細胞（EOS）同實驗前相比差異無顯著性，而白細胞計數(shù)（WBC）在模型建立后1 d和3 d出現(xiàn)輕微升高，7 d恢復至正常。此外，模型建立后56 d，白細胞計數(shù)（WBC）再次輕微升高，較正常對照差異顯著（表2），

實驗顯示，血液中的總蛋白、鈉、鉀、氯在試驗前后無顯著變化（表3），但模型建立后1 d和3 d血液中的總膽固醇、甘油三酯出現(xiàn)輕微浮動，隨之7 d后又恢復至正常水平。尿液常規(guī)指標檢測方面，模型建立前后尿液中葡萄糖（Glu）、尿蛋白（Pro）、膽紅素（BIL）、白細胞（LEU）、紅細胞（BLD）、亞硝酸鹽（Nit）均為陰性，且尿液的酸堿度和比重也無顯著變化（表4）。

試驗結(jié)果表明：小型豬腹壁拉鏈模型建立后7 d～49 d，體征指標、血液生理生化指標和尿常規(guī)指標均正常，可以用于科研教學試驗。

表1 小型豬腹壁拉鏈模型體征生理數(shù)據(jù)測定（n=12，±s）Tab.1 The values of physiological parameters in the mini-pig models of abdominal wall biological zipper（n=12，±s）

表1 小型豬腹壁拉鏈模型體征生理數(shù)據(jù)測定（n=12，±s）Tab.1 The values of physiological parameters in the mini-pig models of abdominal wall biological zipper（n=12，±s）

檢測指標Indexes建模前Pre-modeling建模后Post-modeling 1 d 3 d 7 d 14 d 21 d 35 d 49 d 56 d呼吸頻率Respiratory rate 36.5±1.3 39±1.5 37.8±2.2 37.7±1.4 38.7±1.8 36.8±1.5 36.9±1.7 37.9±2.1 37.5±2.1體溫Temperature 38.47±1.35 39.06±1.56 38.76±1.17 38.33±1.16 38.05±1.1 37.95±0.91 38.2±1.61 38.02±1.32 38.62±1.5心率Heart rate 72.7±2.1 73±1.8 72.5±3.3 73±3.3 70.3±3.3 72.8±2.7 72.3±3.2 71.2±2.0 71.5±2.5血壓Blood pressure 12.1±0.6 11.8±0.7 11.3±0.8 12±1.1 11.4±0.8 11.7±1.1 12.2±1 11.8±0.8 11.9±0.9

表2 小型豬腹壁拉鏈模型血液生理指標測定（n=12，±s） Tab.2 The blood physiological indexes in the mini-pig models of abdominal wall biological zipper（n=12，±s）

表2 小型豬腹壁拉鏈模型血液生理指標測定（n=12，±s） Tab.2 The blood physiological indexes in the mini-pig models of abdominal wall biological zipper（n=12，±s）

檢測指標Indexes建模前Pre-modeling建模后Post-modeling 1 d 3 d 7 d 14 d 21 d 35 d 49 d 56 d紅細胞計數(shù)RBC 7.52±0.04 7.49±0.05 7.49±0.04 7.49±0.03 7.5±0.06 7.5±0.04 7.49±0.06 7.51±0.05 7.52±0.04白細胞計數(shù)WBC 27.49±2.12 28.16±1.9 28.11±1.5 27.42±1.58 27.02±2.13 27.18±1.91 27.57±2.47 27.62±1.07 27.66±1.57血紅蛋白Hemoglobin 128.98±2 130.33±1.48 129.49±2.05 130.05±1.78 129.2±1.83 129.54±2.1 129.58±1.83 129.45±2.23 129.06±1.74血小板計數(shù)Platelet count 307.01±7.16 310.36±11.25 309.21±6.52 305.03±10.65 315.07±9.72 309.99±8.02 312.25±10.32 307.96±6.99 306.7±8.25嗜酸性粒細胞Eosinophils 0.48±0.02 0.48±0.02 0.46±0.03 0.47±0.03 0.48±0.03 0.46±0.03 0.47±0.03 0.48±0.02 0.47±0.03

表3 小型豬腹壁拉鏈模型血液生化指標測定（n=12，±s） Tab.3 The values of blood biochem ical indexes in the mini-pig models of abdom inal wall biological zipper（n=12，±s）

表3 小型豬腹壁拉鏈模型血液生化指標測定（n=12，±s） Tab.3 The values of blood biochem ical indexes in the mini-pig models of abdom inal wall biological zipper（n=12，±s）

檢測指標Indexes建模前Pre-modeling建模后Post-modeling 1 d 3 d 7 d 14 d 21 d 35 d 49 d 56 d總蛋白TP 71.00±0.03 71.02±0.04 71.01±0.05 71.01±0.05 70.97±0.04 70.99±0.04 70.99±0.05 71.02±0.04 71.00±0.05白蛋白Albumin 34.05±0.11 34.05±0.06 34.11±0.1 34.08±0.11 34.13±0.12 34.08±0.07 34.1±0.13 34.07±0.14 34.12±0.13總膽固醇TC 1.6±0.03 1.58±0.03 1.56±0.04 1.58±0.06 1.59±0.04 1.6±0.04 1.61±0.04 1.59±0.05 1.59±0.05甘油三酯TG 0.36±0.01 0.35±0.01 0.35±0.02 0.36±0.02 0.36±0.02 0.37±0.02 0.37±0.02 0.35±0.01 0.36±0.02鈉離子Na+ 157.46±0.59 157.76±0.69 157.85±0.83 157.86±0.92 158.3±0.68 158.4±0.82 158.35±0.74 157.94±0.8 158.25±0.99鉀離子K+ 5.99±0.05 5.98±0.04 5.98±0.05 5.96±0.05 5.98±0.06 5.99±0.04 5.99±0.04 5.99±0.04 5.97±0.07氯離子Cl- 109.44±0.39 109.67±0.36 109.72±0.55 109.39±0.5 109.57±0.35 109.56±0.36 109.58±0.46 109.36±0.37 109.53±0.46

表4 小型豬腹壁拉鏈模型尿液常規(guī)指標（n=12，±s） Tab.4 The values of routine urine indexes in the mini-pig models of abdominal wall biological zipper（n=12，±s）

表4 小型豬腹壁拉鏈模型尿液常規(guī)指標（n=12，±s） Tab.4 The values of routine urine indexes in the mini-pig models of abdominal wall biological zipper（n=12，±s）

檢測指標Indexes建模前Pre-modeling建模后Post-modeling 1 d 3 d 7 d 14 d 21 d 35 d 49 d 56 d葡萄糖Glucose ---------尿蛋白Urine protein - - - - - - - - -膽紅素Bilirubin - - - - - - - - -比重Specific weight 1.022±0.001 1.022±0.001 1.022±0.001 1.022±0.002 1.022±0.002 1.022±0.002 1.023±0.001 1.022±0.002 1.02±0.001酸堿度pH 7.54±0.02 7.55±0.07 7.53±0.05 7.55±0.07 7.54±0.04 7.53±0.04 7.53±0.06 7.56±0.05 7.55±0.01白細胞WBC- - - - - - - - -紅細胞RBC- - - - - - - - -

3 討論

小型豬在解剖學、生理學等方面同人類極其相似［18，21-25］，因此，在人體組織臟器功能研究和器官移植方面具有廣闊的應(yīng)用前景［18，26-29］。為了進一步推廣小型豬的應(yīng)用，為醫(yī)學研究和教學提供一種新型的工具，本試驗應(yīng)用課題組自行研制的生物拉鏈建立小型豬腹壁拉鏈模型。

實驗結(jié)果表明，小型豬腹壁拉鏈模型建立后7～49 d血液生理指標、血液生化指標、尿液生化指標與正常對照無顯著變化，表現(xiàn)了該模型生物學的穩(wěn)定性。此結(jié)果說明了兩方面的問題，首先是，生物拉鏈的生物相容性較好，該生物拉鏈對于小型豬無顯著的生物毒性，所以，小型豬的血液生理、生化指標和尿液生化指標在實驗前后并未受到影響；其次，小型豬腹壁拉鏈模型的應(yīng)用推廣性好，諸多的體征、生理和生化指標均保持良好，同時小型豬模型在實驗操作方面又具有高度的便利性、在實際應(yīng)用方面還可以顯著的簡化實驗操作環(huán)節(jié)、減少動物使用數(shù)量，極大地減少了實驗的人力、物力成本，以上體征、生理指標和實際應(yīng)用的優(yōu)越性必然有利于小型豬在實際應(yīng)用中的推廣。對于小型豬腹壁拉鏈動物模型在建模后1～7 d和49 d后白細胞水平的異常變化的情況，課題組經(jīng)過分析認為：①模型建立初期：由于建立模型需要實施較長時間的外科手術(shù)操作，該過程可能對小型豬體產(chǎn)生了一定的損傷作用；因此，此時白細胞水平輕微上升說明機體正處于自我修復過程，該現(xiàn)象與臨床患者術(shù)后白細胞水平變化的報道相一致。②模型應(yīng)用的后期（49 d后）：小型豬模型白細胞的水平的再次升高，這可能是由于課題組為探索模型的應(yīng)用性，故使用該批模型開展了部分外科教學相關(guān)的外科手術(shù)實驗；而反復的外科手術(shù)實驗和操作過程中衛(wèi)生環(huán)境控制不良可能是最終導致小型豬模型建模后期白細胞的水平升高的原因。因此，課題組認為，加強應(yīng)用小型豬動物模型開展相關(guān)實驗的操作規(guī)范性并嚴格控制操作過程中的環(huán)境衛(wèi)生，可能會有助于減少小型豬腹壁拉鏈動物模型的炎性感染，并有助于延長模型的使用時間。

課題組利用結(jié)合AHP法和Delphi法［30］，依據(jù)專家調(diào)研意見建立的小型豬腹壁拉鏈模型制備效果評價體系對小型豬腹壁拉鏈模型進行了評價。與常規(guī)人類疾病動物模型不同的是，小型豬腹壁拉鏈模型是一種動物正常狀態(tài)下的模型制備；而對這種情況下模型制備效果的評價，我們在專家調(diào)研建議體系中加引入了生物拉鏈安全性和模型制備過程中動物應(yīng)激次數(shù)等多個參數(shù)，對于模型制備的效果進行綜合性評價。同時利用計算機編程軟件結(jié)合以上模型評估體系的原則建立了EISAMHD.SMMU 1.0人類疾病動物模型評價軟件，利用該軟件通過計算機運算對于模型的制備效果進行系統(tǒng)、科學、客觀的評價，本模型制備效果的計算機評分為95.8分，說明該模型制備成功，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

為研究小型豬腹壁拉鏈模型的通用性、穩(wěn)定性和實用性，課題組將制備的模型推廣于本單位外科教學和醫(yī)院外科研究實驗中。反饋結(jié)果顯示，應(yīng)用同一小型豬腹壁拉鏈模型可以完成外科教學手術(shù)中的幾項甚至所有手術(shù)實驗，證明了該模型在實際應(yīng)用方面的通用性。通常，動物外科手術(shù)的教學周期為40 d，我們的實驗結(jié)果表明，應(yīng)用小型豬腹壁拉鏈模型可以完成教學期間的所有手術(shù)，證明了該模型的穩(wěn)定性和實用性。

本課題組采用小型豬建立腹壁拉鏈動物模型，并對其生物學特性進行了研究，在所檢國內(nèi)外文獻范圍內(nèi)未見與本課題相類似的文獻報道，本課題的創(chuàng)新性在于：（1）首次建立小型豬腹壁拉鏈模型，并通過對模型生物學特性等的研究建立該模型效果評價體系；（2）以該模型為對象開展外科手術(shù)是對動物福利精神的具體實踐，響應(yīng)了我國動物福利政策法規(guī)，加速了我國動物實驗標準與國際接軌。

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