非人靈長類動物慢性腎病模型研究進展

陳 波，譚睿陟，王 麗，樊均明*

(1.西南醫(yī)科大學中西醫(yī)結(jié)合研究中心，四川瀘州 646000；2.西南醫(yī)科大學人體解剖學教研室，四川瀘州 646000)

?

非人靈長類動物慢性腎病模型研究進展

陳 波1,2，譚睿陟1，王 麗1，樊均明1*

(1.西南醫(yī)科大學中西醫(yī)結(jié)合研究中心，四川瀘州 646000；2.西南醫(yī)科大學人體解剖學教研室，四川瀘州 646000)

慢性腎病(Chronic kindey disease，CKD)作為高發(fā)病率、低防治率的常見疾病之一，目前尚無非人靈長類動物在CKD模型中應用的進展報告。建立CKD模型的非人靈長類動物主要是獼猴屬中恒河猴、食蟹猴和豚尾猴3種。從造模方式看，主要采用的方法有誘導性模型和自發(fā)性模型兩種。誘導型造模可分為藥物誘導、免疫誘導、重金屬化合物誘導、輻射損傷、生物誘導等不同方法。從腎臟病理改變看，有以腎小球病理改變?yōu)橹?，如豬尾猴瘧原蟲、牛丙種球蛋白等誘導者；有以腎小管病理改變?yōu)橹?，如氯化鎘、順鉑等誘導者；有兼顧腎小球和腎小管損傷，如猴免疫缺陷病毒(SHIV)誘導者。為利用非人靈長類動物進行CKD相關(guān)研究提供了方法學匯總，具有一定參考價值。

非人靈長類；慢性腎病模型；研究進展

各種病理因素導致的慢性腎病(Chronic kindey disease，CKD)是人類心血管疾病、早衰及終末期腎病的主要風險因素之一。成年人慢性腎病發(fā)病率為8%～12%。西方國家，慢性腎病患病率在65歲以上老年人中達到25%[1]；中國11.5%左右，城市(13%)高于農(nóng)村(10%)[2]。在CKD患者中，僅8.7%被診斷，4.9%患者得到治療[2]。CKD具有發(fā)病率高、伴發(fā)心血管病患病率高、病死率高，對CKD的知曉率低、防治率低、伴發(fā)心血管病知曉率低“三高三低”特點。隨我國人群飲食結(jié)構(gòu)和生活習慣的改變，其他的繼發(fā)性慢性腎病正不斷增多，如糖尿病腎病、高血壓腎病等使慢性腎病的防治工作面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

目前針對慢性腎病的應用基礎(chǔ)研究實驗對象主要是嚙齒類動物，研究結(jié)果的應用有很大局限性，非人靈長類動物作為目前動物界最高等種群，在解剖結(jié)構(gòu)、生理代謝及免疫系統(tǒng)等與人類有高度相似性，大概有98.5%的基因與人類具有同源性，是級別最高的非人慢性腎病模型使用物種。國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫檢索發(fā)現(xiàn)尚無系統(tǒng)介紹非人靈長類動物在慢性腎病模型中應用的綜述性文獻。因此，本文從非人靈長類動物建立慢性腎病模型方法學、腎組織病理角度做一綜述。

1 非人靈長類動物及醫(yī)學研究應用概況

1.1 非人靈長類動物的一般生物學特征

非人靈長類具有許多與人類相似的生物學特征，主要有以下幾點：猴為雜食性動物，具有一般哺乳動物的共同特征；兩頰有頰囊，可貯存食物；體內(nèi)不能合成維生素C，需從食物中攝?。挥休^發(fā)達的智力和神經(jīng)控制，能用手操縱工具；血型分兩類，一類同人的A、B、O和Rh型相同，另一類是獼猴屬特有的；性成熟雄性3歲，雌性2歲，性周期28(21～35)d。適配年齡，雄性4.5歲，雌性3.5歲，壽命為20～30年；染色體21對。

1.2 非人靈長類動物在醫(yī)學研究中的應用

在醫(yī)學研究中，使用量最多的是舊大陸猴,其中以獼猴屬最為重要，獼猴屬作為醫(yī)學實驗動物的主要品種，包括恒河猴、食蟹猴、豚尾猴(平頂猴或豬尾猴)、短尾猴、臺灣巖猴等，其他品種還包括狨猴、獺猴、夜猴、松鼠猴等。不同猴根據(jù)其解剖和生物學特點適用不同的研究目的，非人靈長類建立的慢性腎病模型中，文獻報道中使用最多的是恒河猴、食蟹猴，其次是豚尾猴，這3種常用于慢性腎病研究非人靈長類的解剖及生理學特點見表1[3-4]。

普通獼猴即恒河猴，因其適應性強，容易馴養(yǎng)繁殖，解剖結(jié)構(gòu)及生理代謝上與人類較接近，是研究心血管疾病、血液循環(huán)、呼吸生理、內(nèi)分泌、神經(jīng)生理、生殖生理、疫苗、傳染病學、病毒學、寄生蟲學、行為學和精神病學、神經(jīng)生物學及老年學等研究的重要非人靈長類種屬；食蟹猴是一種對飲食環(huán)境要求較高的猴類，常用來進行腎臟、心血管、腫瘤、免疫、內(nèi)分泌、中樞神經(jīng)系統(tǒng)等相關(guān)疾病研究；豚尾猴，又叫豬尾猴，是一種研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌、免疫、心血管-呼吸反射、艾滋病(AIDS)等疾病的常用猴種。其他如獺猴、夜猴、松鼠猴因其夜視能力出色，因此是研究視覺生理的較好非人靈長類動物模型；狨猴適用于生殖生理、寄生蟲、甲型肝炎等研究。

表1 3種常用于慢性腎病研究非人靈長類動物的解剖及生理學特點

2 臨床慢性腎病的主要分類及治療現(xiàn)狀

臨床診斷為腎小球腎炎(Glomerulonephritis)、腎盂腎炎(Nephropyelitis/pyelonephritis)、膜性腎病(Membranous nephropathy)、高血壓腎病(Hypertensive nephropathy)、糖尿病腎病(Diabetic nephropathy)、IgA腎病(IgA nephropathy/IgAN)、腎病綜合征(Nephrotic syndrome)、紅斑狼瘡腎炎(Systemic lupus erythenlatosus nephritis)、多囊腎(Polycystic kidney)、隱匿性腎炎(Latent glomerulonephritis)、過敏性紫癜腎炎(Henoch-schonlein purpura nephritis)、痛風腎(Gouty nephropathy)等，當上述腎病的發(fā)病時間超過3個月，病人尿液和相關(guān)的血液指標出現(xiàn)異常，腎臟病理學、影像學發(fā)現(xiàn)異常，或腎臟的腎小球有效濾過率低于60%，都可統(tǒng)稱為“慢性腎病”。慢性腎病如未能及時有效救治，導致病情惡化進展，則隨病程遷延，慢性腎病患者將發(fā)展成為慢性腎功能不全、腎衰竭，最終形成尿毒癥。

慢性腎病發(fā)病有“三高三低”特點，調(diào)查顯示我國40歲以上人群慢性腎病的患病率大于10%，知曉率卻不足5%。在我國，發(fā)生腎小球腎炎的慢性腎病患者最多，占40%。隨我國人群飲食結(jié)構(gòu)和生活習慣的改變，其他的繼發(fā)性慢性腎病正不斷增多，導致我國慢性腎病的防治工作形勢面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

3 非人靈長類動物慢性腎病的構(gòu)建與應用

3.1 非人靈長類動物慢性腎病的建模方法及病理表現(xiàn)

從動物種屬看，造模用非人靈長類種屬以獼猴屬為主，報道最多的是恒河猴和食蟹猴、其次是豚尾猴(表2)。從造模方式看，主要采用的方法有誘導型造模和自發(fā)性模型兩種。誘導型造模又可分為藥物誘導(如鏈脲佐菌素、順鉑、甲氧萘丙酸鈉等)、免疫誘導(猴免疫缺陷病毒等)、重金屬化合物誘導(氯化鎘等)、輻射損傷(γ射線等)、生物誘導(瘧原蟲、牛分支桿菌、牛白蛋白、牛丙種球蛋白等)等不同誘導；自發(fā)性慢性腎病模型種類較少，如膠原纖維化性腎小球腎病、自發(fā)性肥胖2型糖尿病腎小球腎病等。

從造模時間看，輻射損傷較快，一次全身4.5 Gy～8.5 Gy的輻照劑量即可導致腎小球系膜基質(zhì)增加、輕度小管萎縮、間質(zhì)纖維化及毛細血管擴張等腎臟病理改變，但這種快速的輻照損傷模型是否和人類繼發(fā)性的慢性腎病在病理發(fā)生是否類似需要進一步研究證明，其他方法短者數(shù)周或數(shù)月，長者1年左右。

從腎臟病理改變看，有的以腎小球病理改變?yōu)橹?，如利用豬尾猴瘧原蟲、牛丙種球蛋白、牛白蛋白誘導者；有的以腎小管病理改變?yōu)橹?，如氯化鎘、順鉑、甲氧萘丙酸鈉及225Ac-HuM195等誘導者；有的同時損傷腎小球和腎小管，如猴免疫缺陷病毒及其突變體誘導者。有意思的是，在大鼠慢性腎病造模過程中常用的誘導藥物如阿霉素、腺嘌呤在非人靈長類動物慢性腎病造模中尚未看到相關(guān)文獻報道，這值得進一步研究。在實際利用非人靈長類動物建立慢性腎病模型中，需根據(jù)實驗目的和腎臟病理改變要求可以針對性的選擇不同的誘導方法。

表2 非人靈長類慢性腎病造模方法及腎臟主要病理變化

3.2 非人靈長類動物慢性腎病模型的應用

利用非人靈長類動物建立慢性腎病相關(guān)疾病模型最早開始于20世紀60年代，利用恒河猴建立的腎病綜合征相關(guān)的腎小球腎炎[22]。自2000年以來，用非人靈長類動物進行腎病研究逐年增多，近5年更為明顯(圖1)，其中排前5的慢性腎病病種依次為腎盂腎炎、腎小球性腎炎、膜性腎病、高血壓腎病和糖尿病腎病；其次為IgA腎病、腎病綜合征、系統(tǒng)紅斑狼瘡性腎炎及多囊腎；目前尚未見到利用非人靈長類進行隱匿性腎小球腎炎、痛風性腎病、紫癜性腎炎等慢性腎病相關(guān)研究(圖2)，也是可以進行探索性研究的方向。

圖1 利用非人靈長類動物進行腎病研究趨勢

1.Chronic kidney disease; 2.Nephropyelitis; 3.Glomerulonephritis; 4.Membranous nephropathy; 5.Hypertensive nephropathy; 6.Diabetic nephropathy; 7.Renal interstitial fibrosis; 8.LgA nephropathy; 9.Nephrotic syndrome; 10.Systemic lupus erythenlatosus nephritis; 11.Polycystic kidney; 12.Latent glomerulonephritis; 13.Gouty nephropathy; 14.Henoch schonlein purpura nephritis

4 展望

腎臟是調(diào)節(jié)人體水、鹽平衡的重要器官。目前，臨床各種慢性腎病發(fā)病機制復雜，非人靈長類動物作為等級最高的實驗動物，有著其他類型哺乳動物所不具備的諸多優(yōu)勢。從上述資料可見，利用非人靈長類動物研究慢性腎病相關(guān)文獻報道量少，除常見慢性腎病外，其他類型的慢性腎病報道更少甚至尚未開展。原因可能與國外嚴格限制利用非人靈長類動物進行醫(yī)學研究外，價格昂貴、飼養(yǎng)條件、手術(shù)操作、麻醉等方面導致實驗成本較高，難以常規(guī)開展。但我們也看到非人靈長類動物在慢性腎病上的重要科研價值，利用非人靈長類動物進行慢性腎病研究的方法學和病理表現(xiàn)就顯得格外重要，這是進行臨床治療各種慢性腎病新藥機制探索和療效驗證的重要前提；針對終末期腎病，利用非人靈長類動物進行干細胞移植和器官移植等修復重建相關(guān)研究也更有說服力。同時，利用非人靈長類動物進行慢性腎病研究尚有許多工作待開展，如各類慢性腎病建模方法所建模型與臨床對應的慢性腎病在機制、病理、癥狀、功能改變是否一致，有何差異？除現(xiàn)有的造模方法外尋找新的模擬各類型慢性腎病的造模方法，尤其是臨床少見病種？各類慢性腎病的新藥療效和機制研究？干細胞及器官移植的效果和機制如何等？而且利用非人靈長類動物進行慢性腎病相關(guān)研究將會更有效地把實驗研究成果轉(zhuǎn)化為臨床應用。

[1] Mc Cullough K,Sharma P,Ali T.et al.Measuring the population burden of chronic kidney disease:a systematic literature review of the estimated prevalence of impaired kidney function[J].Nephrology,2012,27(5):1812-1821.

[2] Wang S,Chen R,Liu Q,et al.Prevalence,awareness and treatment of chronic kidney disease among middle-aged and elderly:The China health and retirement longitudinal study[J].Nephrology，2015,20(7):474-484.

[3] 陳元霖,曾中興,白壽昌.獼猴[M].北京 科學出版社，1985.

[4] 葉智彰,彭燕章,張耀平.獼猴解剖[M].北京:科學出版社，1985.

[5] Liu J,Wang D,Chen Y.et al.1H NMR-based metabonomic analysis of serum and urine in a nonhuman primate model of diabetic nephropathy[J].Mol Bio Systems[J].2013 ,9(11):2645-2652.

[6] Gattone V H,Tian C,Zhuge W,et al.SIV-associated nephropathy in rhesus macaques infected with lymphocyte-tropic SIVmac239[J].AIDS Res Human Retroviruses,1998,14(13):1163-1180.

[7] Stephens E B,Tian C,Li Z,et al.Rhesusmacaquesinfected with macrophage-tropic simian immunodeficiency virus (SIVmacR71/17E) exhibit extensive focal segmental and global glomerulosclerosis[J].J Virol，1998 ,72(11):8820-8832.

[8] Moghadasali R,Hajinasrollah M,Argani H,et al.Autologous transplantation of mesenchymal stromal cells tends to prevent progress of interstitial fibrosis in a rhesusMacacamulattamonkey model of chronic kidney disease[J].Cytotherapy,2015,17(11):1495-1505.

[9] Nimri L F,Lanners H N.Glomerulonephropathies inPlasmodiuminui-infected rhesus monkey:a primate model and possible applications for human quartan malaria[J].Parasitology,2014 ,15:1-8.

[10] Najafian B,Masood A,Malloy P C,et al.Glomerulopathy in spontaneously obese rhesus monkeys with type 2 diabetes:a stereological study[J].Diabetes Metab Res Rev，2011,27(4):341-347.

[11] Torrealba J R,Fernandez L A,Kanmaz T,et al.Immunotoxin-treated rhesus monkeys:a model for renal allograft chronic rejection[J].Transplantation，2003,76(3):524-530.

[12] Clarke C L,Eckhaus M A,Zerfas P M,et al.Peripheral edema with hypoalbuminemia in a nonhuman primate infected with simian-human immunodeficiency virus:a case report[J].J Am Asso Lab Anima Sci,2008,47(1):42-48.

[13] van Kleef E M,Zurcher C,Oussoren Y G ,et al.Long-term effects of total-body irradiation on the kidney of Rhesus monkeys[J].Int J Radia Biol,2000 ,76(5):641-648.

[14] Mahan J D,Hebert L A,McAllister C,et al.Platelet involvement in experimental immune complex-mediated glomerulonephritis in the nonhuman primate[J].Kidney Int,1993 ,44(4):716-725.

[15] Stills H F,Bullock B C,Clarkson T B.Increased atherosclerosis and glomerulonephritis in cynomolgus monkeys (Macacafascicularis) given injections of BSA over an extended period of time[J].Am J Pathol,1983 ,113(2):222-234.

[16] Adachi K,Mori T,Ito T,et al.Collagenofibrotic glomerulonephropathy in a cynomolgus macaque (Macacafascicularis) [J].Vet Pathol,2005,42(5):669-674.

[17] Kurata Y,Katsuta O,Doi T,et al.Chronic cadmium treatment induces tubular nephropathy and osteomalacic osteopenia in ovariectomized cynomolgus monkeys[J].Vet Pathol,2014 ,51(5):919-931.

[18] Miederer M,McDevitt M R,Sgouros G,et al.Pharmacokinetics,dosimetry,and toxicity of the targetable atomic generator,225Ac-HuM195,in nonhuman primates[J].J Nuclear Med,2004,45(1):129-137.

[19] Leach M W,Frank D W,Berardi M R,et al.Renal changes associated with naproxen sodium administration in cynomolgus monkeys[J].Toxicol Pathol,1999 ,27(3):295-306.

[20] Sellers R S,Senese P B,Khan K N.Interspecies differences in the nephrotoxic response to cyclooxygenase inhibition[J].Drug Chem Toxicol,2004 ,27(2):111-122.

[21] Borda J T,Pauley D R,MacKey J J,et al.Immunoglobulin-A nephropathy with crescentic glomerulonephritis in a pigtailed macaque (Macacanemestrina) [J].Vet Pathol,2004 ,41(1):44-49.

[22] Feldman D B,Bree M M.The nephrotic syndrome associated with glomerulonephritis in a rhesus monkey (Macacamulatta)[J].J Am Vet Med Asso,1969 ,155(7):1249-1252.

Progress on Nonhuman Primates for Chronic Kidney Disease Model

CHEN Bo1,2,TAN Rui-zhi1,WANG Li1,FAN Jun-ming1

(1.ResearchCenterofCombinedTraditionalChineseandWesternMedicine,AffiliatedTraditionalMedicineHospitalofSouthwestMedicalUniversity,Luzhou,Sichuan,646000,China; 2.DepartmentofHumanAnatomy,SouthwestMedicalUniversity,Luzhou,Sichuan,646000China)

CKD is one of the common diseases with higher incidence and lower cure.There has not been reported about the research progress of nonhuman primates for CKD model so far.Rhesus monkey,cynomolgus monkey and pig-tailed monkeys were the common primates for CKD model.There are two main methods for CKD model,including a variety of induced methods,such as drug,immunity,heavy metal compounds,radiation and biological induction and so on.The another model is spontaneous CKD model.From the perspective of renal pathological lesions，there has been given priority to glomerular lesions,such as,plasmodium inui,bovine γ-globulin induced model,or given priority to tubule injury,such as cadmium chloride and cisplatin induced model,or compound injury model,such as simian immunodeficiency virus induced model.This review provided a methodology summary of the usage of nonhuman primates for CKD model.

nonhuman primate; chronic kidney model; research progress

2016-10-17

宜賓縣院合作項目(2011JTD0014)

陳 波(1979-)，男，四川瀘州人，講師，博士，主要從事慢性腎病模型建立和治療相關(guān)研究。*通訊作者

S852.4

A

1007-5038(2017)05-0103-05