失血性休克動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦x擇與應(yīng)用

張雪峰，呂 赤，張 成

沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院普通外科，遼寧沈陽(yáng) 110016

機(jī)體在遭受創(chuàng)傷及失血后極易導(dǎo)致失血性休克(hemorrhagic shock，HS)，進(jìn)而出現(xiàn)組織器官缺血及復(fù)蘇后缺血再灌注損傷等一系列病理生理改變。這一過(guò)程中機(jī)體產(chǎn)生并釋放眾多內(nèi)源性活性物質(zhì)，導(dǎo)致復(fù)雜的應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而引起多器官功能障礙甚至衰竭[1]。因此，闡明創(chuàng)傷及失血性休克的病理生理機(jī)制及這一過(guò)程中的免疫反應(yīng)甚為關(guān)鍵。失血性休克動(dòng)物模型是研究失血性休克發(fā)病機(jī)制及治療措施的重要平臺(tái)，了解失血性休克時(shí)不同動(dòng)物模型的特征，可正確解讀研究信息，為臨床救治失血性休克提供有價(jià)值的救治措施和理論依據(jù)。本文通過(guò)檢索相關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合我們自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)目前用于研究失血性休克的動(dòng)物模型，并分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，力爭(zhēng)為廣大醫(yī)務(wù)工作者在失血性休克動(dòng)物模型選擇與應(yīng)用方面提供有益參考。

1 不同種屬實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型

根據(jù)動(dòng)物的種屬，失血性休克的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型可分為如下類型。

1.1 大動(dòng)物失血性休克模型

1.1.1 非靈長(zhǎng)類(豬、狗、羊等)模型 相對(duì)于小動(dòng)物來(lái)講，豬、狗和羊的操作更為容易，因此被廣泛應(yīng)用于失血性休克的實(shí)驗(yàn)研究。另外，這些動(dòng)物可獲取的標(biāo)本較大也是被廣泛應(yīng)用的重要原因。從心血管系統(tǒng)和血流動(dòng)力學(xué)對(duì)失血性休克的反應(yīng)方面，豬和羊的失血性休克模型與人類更為相似，但狗的失血性休克模型則不盡然[2]。在心血管系統(tǒng)和胃腸道系統(tǒng)方面，只有豬和人類的許多生理特性十分相似[3]。然而大動(dòng)物模型比較昂貴，需要的研究經(jīng)費(fèi)較多，而且所能提供的反映免疫功能變化的檢測(cè)指標(biāo)較少。但是從遺傳學(xué)角度看，豬與人類還是有明顯差別的。

1.1.2 靈長(zhǎng)類模型 與小動(dòng)物模型和非靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型相比，靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型具有許多優(yōu)勢(shì)。靈長(zhǎng)類與人類在失血性休克發(fā)生后具有相似的生理反應(yīng)、血流動(dòng)力學(xué)變化和免疫反應(yīng)，而且從遺傳學(xué)角度來(lái)說(shuō)，靈長(zhǎng)類與人類最為接近[4，5]。因此，適用于人類研究的免疫學(xué)試劑，也同樣適用于靈長(zhǎng)類的實(shí)驗(yàn)研究。盡管靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型具有明顯優(yōu)勢(shì)，但靈長(zhǎng)類動(dòng)物獲取及飼養(yǎng)都非常困難，從效價(jià)比來(lái)看并不劃算。

1.2 小動(dòng)物失血性休克模型

1.2.1 小鼠模型 在研究疾病的分子機(jī)制方面小鼠的優(yōu)勢(shì)明顯，不但通過(guò)對(duì)小鼠進(jìn)行基因修飾能夠闡明某一特定基因的功能和作用，小鼠還使基因敲除動(dòng)物成為了可能。盡管小鼠易于操控，但由于體型較小，外科操作較為困難。與其他動(dòng)物相比，小鼠的體型小、總血容量少，這決定了其并不適于研究失血性休克的血流動(dòng)力學(xué)變化。在遺傳學(xué)方面，小鼠與人類的基因相似度為80%[6]。使用小鼠進(jìn)行的各種研究，尤其涉及失血性休克治療方法方面的研究，在得出最終結(jié)論前還需在大動(dòng)物模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

1.2.2 大鼠模型 使用大鼠模型研究失血性休克具有諸多優(yōu)勢(shì)。主要優(yōu)點(diǎn)為:便于飼養(yǎng)、價(jià)格低廉、容易操作及與小鼠相比血容量較多等。Ness等[7]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠失血性休克后的一些免疫反應(yīng)與人類非常相似，然而從遺傳學(xué)角度看，大鼠與人類只有89%～90%的相似度。盡管大鼠也是小動(dòng)物，但并不像小鼠那樣可以很容易實(shí)現(xiàn)基因敲除。此外，與小鼠相比大鼠可用于研究免疫學(xué)變化的檢測(cè)指標(biāo)也較少。

2 不同原理實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型

根據(jù)研究的原理和目的不同，目前可將失血性休克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型分為3類，即定容性失血性休克模型、定壓性失血性休克模型和非控制性失血性休克模型。

2.1 定容性失血性休克模型(控制性失血性休克) 這種模型是在動(dòng)物麻醉后，在設(shè)定的一段時(shí)間內(nèi)根據(jù)估計(jì)血容量放出一定比例的血液，因此，這種模型在評(píng)估血流動(dòng)力學(xué)(比如代償機(jī)制)方面具有優(yōu)勢(shì)，但這種模型最大的弊端是很難控制血壓的變化(如低血壓)程度[8]。Mackrell等[9，10]制作一種小鼠定容性失血性休克模型，失血性休克是通過(guò)股骨骨折并釋放估計(jì)總血容量的40%來(lái)實(shí)現(xiàn)的，目的是檢測(cè)脾臟巨噬細(xì)胞COX－2的表達(dá)及前列腺素E2和細(xì)胞因子的產(chǎn)生。Bumann等[11]使用大鼠定容性失血性休克模型(失血量12 mL/kg體重)評(píng)估失血性休克對(duì)骨折愈合的影響。制備豬定容性失血性休克模型時(shí)，放血量一般為估計(jì)總血量的25%～45%或 10～ 30 mL/kg 體重[12，13]。Starr 等[14]利用山羊制成了定容性失血性休克合并脛骨骨折模型，用以評(píng)估骨折的愈合。最近一項(xiàng)研究中，F(xiàn)rankel等[15]發(fā)現(xiàn)，制備豬定容性失血性休克模型時(shí)，先快速放血然后慢速放血比恒速放血(傳統(tǒng)方法)的生理反應(yīng)更為劇烈(心率、血清乳酸和所需復(fù)蘇液體量)，這種模型是到目前為止最為先進(jìn)的定容性失血性休克模型。

2.2 定壓性失血性休克模型(控制性失血性休克) 定壓性失血性休克模型的優(yōu)勢(shì)在于研究者可以通過(guò)監(jiān)測(cè)血壓來(lái)控制低血壓的程度和時(shí)間，因此常用于研究失血性休克時(shí)不同程度的低血壓對(duì)病理生理機(jī)制和器官損傷的影響，但定壓性失血性休克模型的最大缺點(diǎn)是與臨床實(shí)際差別較大[8]。制備這種模型，動(dòng)物需要麻醉和插管，然后通過(guò)放血將血壓控制在預(yù)定的范圍內(nèi)，并維持一定的時(shí)間。Schneider等[16－19]利用小鼠定壓性失血性休克模型[平均動(dòng)脈壓(mean artery pressure，MAP):(35±5)mmHg，90 min]研究了年齡和性別對(duì)免疫反應(yīng)的影響。Claridge等[20]也利用小鼠定壓性失血性休克模型(MAP:35～45 mmHg，30 min)研究了機(jī)體對(duì)失血性休克和復(fù)蘇后二次打擊(剖腹手術(shù))的反應(yīng)。Rupani等[21－23]利用大鼠定壓性失血性休克模型(MAP:30 mmHg，90 min 及 MAP:40 mmHg，30 min)做了許多實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)主要圍繞失血性休克后的腸道和肺損傷進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)失血性休克及缺血再灌注后，腸系膜的淋巴液在其后的病情演變過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用，是導(dǎo)致急性肺損傷和多器官功能衰竭的主要原因。Shi等[24]利用大鼠定壓性失血性休克模型(MAP:30 mmHg，90 min)研究L－精氨酸對(duì)組織愈合的影響。研究發(fā)現(xiàn)，L－精氨酸可以改善大鼠失血性休克后的組織愈合。Hirano等[25]利用大鼠定壓性失血性休克模型(MAP:40 mmHg，20 min)研究了失血性休克條件下全肝缺血再灌注損傷后的反應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞主要集聚在腎皮質(zhì)。利用豬制備定壓性失血性休克模型，MAP一般控制在 20～40 mmHg，維持 30～180 min。在研究腸系膜淋巴液在失血性休克中的作用、失血性休克的復(fù)蘇方法及治療策略等方面多以豬作為研究動(dòng)物，狗和羊也可用于制備定壓性失血性休克模型(狗:MAP，40 mmHg，5 min;羊:MAP，40 mmHg，120 min)[26－28]。Deitch 等[29]還用狒狒制作定壓性失血性休克模型(MAP:40 mmHg，40 min)，驗(yàn)證了他們前期關(guān)于腸系膜淋巴液在失血性休克中作用的相關(guān)研究。失血性休克的嚴(yán)重程度不但與失血量有關(guān)，而且與休克期的長(zhǎng)短有關(guān)。因此，定壓性失血性休克模型填補(bǔ)了定容性失血性休克模型的不足，而且這種模型應(yīng)用廣泛，重復(fù)性好。

2.3 非控制性失血性休克模型 非控制性失血性休克模型的建立方法多種多樣，為研究的可重復(fù)性和標(biāo)準(zhǔn)化，一些學(xué)者建議建立一種標(biāo)準(zhǔn)化的非控制性失血性休克模型(如肝臟或脾臟撕裂、主動(dòng)脈損傷等)。這種失血性休克模型非常貼近創(chuàng)傷患者或嚴(yán)重出血患者的臨床表現(xiàn)，因此應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其在研究失血性休克液體復(fù)蘇方面更為突出。Watters等[30]利用豬采用肝撕裂傷的方法建立非控制性失血性休克模型，研究乳酸鹽林格液和等滲氯化鈉溶液復(fù)蘇對(duì)肺臟炎癥反應(yīng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者在白細(xì)胞介素6(IL－6)、粒細(xì)胞集落刺激因子(GCSF)和腫瘤壞死因子－α(TNF－α)mRNA表達(dá)上并沒(méi)有差異。采用相同模型的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，與等滲氯化鈉溶液復(fù)蘇相比，乳酸鹽林格液復(fù)蘇可導(dǎo)致血液黏稠度增高和繼發(fā)出血減少;而與乳酸鹽林格液復(fù)蘇相比，等滲氯化鈉溶液復(fù)蘇所需的液體量更多[31]。此外，與乳酸鹽林格液相比，生理鹽水復(fù)蘇更容易出現(xiàn)多尿、高氯性酸中毒和稀釋性凝血功能障礙。Krausz等[32]采用大鼠廣泛脾臟損傷及脾切除的非控制性失血性休克模型發(fā)現(xiàn)，連續(xù)大劑量乳酸鹽林格液復(fù)蘇比小劑量乳酸鹽林格液復(fù)蘇更容易出現(xiàn)腹腔內(nèi)出血，而且死亡率明顯增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，乳酸鹽林格液連續(xù)靜脈滴注比單純靜脈注射出血概率明顯減少。Bruscagin等[33，34]分別用狗采用髂動(dòng)脈撕裂和脾破裂的方法建立非控制性失血性休克模型，研究大劑量乳酸鹽林格液和小劑量高滲鹽溶液復(fù)蘇對(duì)血流動(dòng)力學(xué)及繼發(fā)出血的影響，發(fā)現(xiàn)兩者均在穩(wěn)定血流動(dòng)力學(xué)的同時(shí)并不增加繼發(fā)出血的發(fā)生率。相反，Abu-Hatoum等[35]利用大鼠廣泛脾損傷方法建立的非控制性失血性休克模型進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)輸注乳酸鹽林格液和高滲鹽水可導(dǎo)致腹腔內(nèi)出血增加。Lomas-Niera等[8]建議為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的均一性，需要將非控制性失血性休克模型在低血壓程度、持續(xù)時(shí)間和失血量方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。Sondeen等[36]比較了控制性和非控制性豬失血性休克模型在失血量和血壓變化方面的差異發(fā)現(xiàn)，定壓性失血性休克模型需要更多的失血才能達(dá)到與非控制性失血性休克模型相似的血壓變化;相反，在喪失同樣多血容量的條件下，定容性失血性休克組比大多數(shù)非控制性失血性休克組的MAP要高得多。研究表明，非控制性失血性休克模型彌補(bǔ)了控制性失血性休克模型在血容量喪失和血壓變化上的不足。

3 結(jié)語(yǔ)

盡管目前有各種各樣為不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)的失血性休克動(dòng)物模型，但種屬差異和不同的臨床實(shí)際情況不可逾越。因此，也就無(wú)法設(shè)計(jì)出一種與臨床實(shí)際非常接近的理想化的失血性休克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。在選擇研究失血性休克動(dòng)物模型時(shí)既要考慮每種動(dòng)物模型之間的差異，又要考慮研究問(wèn)題是否需要一種與人類創(chuàng)傷失血性休克生理機(jī)制非常相似的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。尤其需要?qiáng)調(diào)的是，只有選準(zhǔn)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并充分模擬人體所處的客觀環(huán)境，才能將研究成果更好地應(yīng)用于臨床與戰(zhàn)爭(zhēng)，救治更多的生命。如果要闡明失血性休克的分子機(jī)制，選擇小鼠較為合適，因?yàn)樾∈蟮倪z傳基因可以根據(jù)需要進(jìn)行加工，更便于模擬人類的病理過(guò)程。豬、羊和靈長(zhǎng)類等大動(dòng)物的血流動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)與人類更為相似，因此更適于研究失血性休克對(duì)心血管系統(tǒng)的影響。相信隨著廣大研究人員對(duì)每種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物特性更加深入與全面的了解，并靈活有效地應(yīng)用于各種模擬環(huán)境，未來(lái)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中會(huì)有更多傷員得到有效的醫(yī)治。

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