郭繼光，白楊，周廣濱

（1.河北大學(xué)醫(yī)學(xué)部微生物學(xué)教研室，河北保定071002；2.河北大學(xué)公共外語教研部，河北保定071002；3.高碑店市醫(yī)院神經(jīng)外科，河北高碑店074000）

阿霉素腎病動物模型的研究進(jìn)展

郭繼光1，白楊2，周廣濱3

（1.河北大學(xué)醫(yī)學(xué)部微生物學(xué)教研室，河北保定071002；2.河北大學(xué)公共外語教研部，河北保定071002；3.高碑店市醫(yī)院神經(jīng)外科，河北高碑店074000）

阿霉素；動物模型；局灶節(jié)段性腎小球硬化癥；慢性腎病

大多數(shù)慢性腎病的特征是出現(xiàn)腎小球硬化癥、腎小管間質(zhì)炎癥和纖維化。阿霉素是一種經(jīng)典的嚙齒類腎炎損傷誘發(fā)劑，能夠引發(fā)初期局灶節(jié)段性腎小球硬化癥，可很好地模擬人體的慢性腎炎狀況。1970年Sternberg首次報道蒽環(huán)類抗生素能夠引起腎炎［1］。阿霉素誘導(dǎo)的大鼠腎炎模型在1976年首次被報道［2］，之后小鼠的阿霉素腎炎模型在1998年被報道［3］。1977年，Burke等［4］報道了1例78歲老人在使用阿霉素后產(chǎn)生了腎功能衰竭癥狀。從此，阿霉素腎炎大鼠模型就引起了學(xué)者們廣泛和深入的研究，以進(jìn)一步揭示腎臟損傷的病理機(jī)制。

1 阿霉素腎炎動物模型的優(yōu)缺點

阿霉素腎炎作為一種腎炎實驗?zāi)Ｐ陀性S多優(yōu)點。該模型的典型特征是用藥幾天之內(nèi)就發(fā)生腎臟的嚴(yán)重?fù)p傷，機(jī)體體質(zhì)量減輕，但損傷發(fā)生的時段很穩(wěn)定，而且可以預(yù)料，因此死亡率較低（5%）［5］。這種損傷的狀況和發(fā)生時間的可預(yù)見性，使其成為檢測腎臟損傷惡化或者減輕的合適模型。該模型損傷的結(jié)構(gòu)和功能與人類慢性蛋白尿腎病的狀況非常近似。此外，該模型在大鼠和小鼠中的情況也相似［6］。目前有許多病理學(xué)研究都使用了阿霉素誘導(dǎo)的腎炎動物模型［7－8］，表明嚙齒類模型對科學(xué)研究是十分便利的。

但該模型的應(yīng)用也存在一些不足。不同批次的阿霉素的效果存在波動。在使用中常常會碰到某些批次的阿霉素腎臟損傷效果低下導(dǎo)致造模失敗的情況。所以通常購買到新的批次阿霉素時，最好先測試一下藥效再大量使用。由于模型的制作要求操作人員具備一定的技術(shù)，對初學(xué)者具有一定的難度。一般來說，多數(shù)采用大鼠尾靜脈注射藥物，需要注意掌握一些技巧，比如，注射過程中可以使用白熾燈溫暖尾巴以維持血管的舒張狀態(tài)。另外，未經(jīng)麻醉的大鼠尾靜脈注射效果更明顯，但大鼠的掙扎增加了操作難度，因此需要兩名操作者配合完成注射。阿霉素的治療濃度范圍較窄，使用的劑量偏大或者偏小0.5mg／kg，就能導(dǎo)致動物死亡或者腎臟損傷不足。即使模型制作使用穩(wěn)定的批次、操作妥當(dāng)且用藥劑量精確，還有最后一道關(guān)卡就是個體差異。有時候，同一批同品種的大鼠之間也存在較大的個體差異，甚至導(dǎo)致造模失敗。實驗動物的不同種系對阿霉素的敏感性存在差異，也使得該模型的應(yīng)用受到限制。盡管存在上述問題，該模型用于慢性腎病的研究仍具備很多便利因素，并有助于進(jìn)一步揭示慢性腎病的發(fā)病機(jī)制和治療方法。

2 阿霉素腎炎動物模型的藥代動力學(xué)機(jī)制

阿霉素是一種蒽環(huán)類抗生素，同時也是使用廣泛的人類抗腫瘤藥物。道諾霉素和阿霉素是最早出現(xiàn)的兩種蒽環(huán)類抗生素，在20世紀(jì)60年代即投入生產(chǎn)。人們已經(jīng)詳盡地研究了它們在人類和動物體內(nèi)的藥物代謝動力學(xué)，并發(fā)現(xiàn)它們存在一些差異。阿霉素進(jìn)入機(jī)體后，血漿清除快并且有顯著的組織結(jié)合，主要由肝臟進(jìn)行代謝。人體通過尿液5 d能排出4%～5%的阿霉素，通過膽汁7 d內(nèi)排出給藥量的40%～50%［9］。大鼠和小鼠接受靜脈給藥后，阿霉素會從血漿中快速清除，在組織中沉積，并能夠經(jīng)過尿液和膽汁緩慢排泄。阿霉素代謝緩慢，主要累積在腎臟，部分見于肝臟、心臟和小腸［10］。這可能是阿霉素比道諾霉素具有更強(qiáng)的腎臟毒性和更廣泛的治療指數(shù)的原因。

3 阿霉素腎炎動物模型的給藥方式

3.1 動物品系

一般根據(jù)大小鼠具體的種系、雌雄、年齡、來源和批次，選擇阿霉素最佳給藥方式。多數(shù)品種的大鼠對阿霉素腎臟損傷十分敏感。雄性Wistar大鼠的阿霉素有效劑量范圍在1.5～7.5 mg／kg［11］。BALB／c小鼠需要9.8～10.4 mg／kg，而雄性BALB／c SCID小鼠（一種淋巴細(xì)胞被敲除的BALB／c近交系小鼠）僅需要5.3 mg／kg［12］。C57BL／c小鼠對阿霉素導(dǎo)致的腎臟損傷具有高度的抗性，但高劑量（13～25 mg／kg）能夠誘導(dǎo)腎損傷［13－15］。

3.2 給藥方式和途徑

在多數(shù)的研究中都是進(jìn)行單次注射，但是也存在其他的多種給藥方式（20 d內(nèi)每2天注射2 mg／kg，7 d內(nèi)每天注射1 mg／kg，14 d內(nèi)每隔6 d注射2.5 mg／kg）。靜脈注射是最常用的給藥途徑，包括尾靜脈、陰莖靜脈［16］、股靜脈［17］和臀靜脈［18］，但以尾靜脈最常見。尾靜脈注射的主要問題是組織液外滲導(dǎo)致的表皮壞死。阿霉素的治療劑量范圍十分狹窄，因此操作上的微小計量的偏差就能夠?qū)е孪喈?dāng)?shù)乃幮Р町?。另外一個給藥途徑是胸部心臟直接注射，如雄性的Wistar大鼠可注射7 mg／kg［19］，但是需要事先進(jìn)行麻醉。腎臟直接注射阿霉素結(jié)合對側(cè)腎臟切除手術(shù)，可以在4周內(nèi)誘發(fā)腎臟損傷。直接通過腎臟動脈給藥的方式只在研究藥物動力學(xué)時對狗實施過［20］。盡管有關(guān)這些方法有報道說比較安全，但是心臟和腎臟直接給藥的方式會產(chǎn)生較大的損傷，因而限制了它們的廣泛使用。大多數(shù)研究在選用小鼠造模時，多選擇便捷的腹腔給藥途徑［21］，但是由于腹膜吸收的差異性，導(dǎo)致該方法不如靜脈注射的效果穩(wěn)定。

3.3 影響因素

阿霉素運(yùn)送到靶器官的過程可能會受到多種因素的影響。暫時性的切斷一側(cè)腎動脈，能夠保護(hù)靜脈注射阿霉素時對該側(cè)腎臟的損傷［22］。另外，NO對血流的抑制能夠阻止腎小球腎炎的發(fā)生。這些研究也證明了阿霉素對于腎臟的損傷是通過與腎臟直接作用而誘發(fā)的［23］。雄性大鼠比雌性大鼠對阿霉素誘導(dǎo)的腎病更加敏感。閹割的雄性大鼠比起假手術(shù)的雄性大鼠對阿霉素的易感性降低［24］。由于腎臟損傷的嚴(yán)重程度存在差異，在考慮用阿霉素腎病作為腎臟損傷模型進(jìn)行實驗設(shè)計時，雌雄的選擇也是一個重要因素。

4 阿霉素腎炎動物模型主要特征

阿霉素腎病動物模型中的組織改變與人類局灶節(jié)段性腎小球硬化癥相類似，包括足細(xì)胞損傷以及隨后發(fā)生的腎小球硬化癥、腎小管間質(zhì)炎癥和纖維化［25］。阿霉素導(dǎo)致的腎小球上皮變薄和足細(xì)胞的消失會降低腎臟對血漿蛋白質(zhì)的濾過功能［13］。這些變化在阿霉素注射后1～2周就能觀察到，在第4周時相當(dāng)明顯。腎功能的變化和慢性腎病特征相一致，包括血液肌酐含量增加、肌酐清除率下降、清蛋白減少、脂代謝紊亂、蛋白尿。進(jìn)一步的組織化學(xué)檢查表明，損傷后的腎臟出現(xiàn)嚴(yán)重的腎間質(zhì)炎癥，并可見大量的T細(xì)胞、B細(xì)胞和巨噬細(xì)胞浸潤［25］。在阿霉素?fù)p傷后的腎皮質(zhì)和髓質(zhì)中，CD4＋和CD8＋細(xì)胞數(shù)目明顯增加。這種T細(xì)胞的增多僅在腎臟中出現(xiàn)，而在脾臟中未出現(xiàn)，說明這些細(xì)胞在調(diào)節(jié)腎臟損傷的過程中起直接作用。

4.1 基因易感性

阿霉素腎病的易感性是品系特異的，例如，BALB／c小鼠對阿霉素高度敏感，而C57BL／6小鼠則具有高度耐受性［11］。通過繁育實驗已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個和阿霉素腎病易感性有關(guān)的基因座，位于16號染色體，屬于隱性遺傳。與易感性有關(guān)的基因座的等位基因與8號染色體上的蛋白精氨酸甲基化轉(zhuǎn)移酶（protein arginine methyltransferase）的表達(dá)抑制有關(guān)，而該蛋白又與化療試劑的細(xì)胞敏感性有關(guān)［26］。此外，遺傳背景的不同對阿霉素腎病的發(fā)病程度有明顯影響。研究表明8號染色體上的一個基因座與腎病發(fā)展程度和嚴(yán)重性相關(guān)［26］。

最近的研究表明，機(jī)體對阿霉素的易感性與免疫系統(tǒng)的差異有關(guān)。例如，BALB／c小鼠和C57BL／6小鼠的Th1／Th2模式存在差異，C57BL／6小鼠的免疫反應(yīng)更傾向于Th1類型，而BALB／c小鼠則與之相反。因此C57BL／6的免疫系統(tǒng)對細(xì)胞內(nèi)感染的準(zhǔn)備更足，從而獲得了更強(qiáng)的抵抗性。有研究對不同品系的小鼠與阿霉素腎病的易感性進(jìn)行了總結(jié)［27］，其中易感的小鼠品系包括BALB／Cj、129sVj、129s1／sViMj和BALB／CbYj，有抗性的品系包括C57BL6／J、FVB／NJ、CAST／EiJ、AKR／J、C3H／HeJ、CBA／J、C57BL／10J、LP／J、SWR／J、SJL／J和129S6／SvEvTac。

4.2 發(fā)病機(jī)制

阿霉素通過對腎小球的直接毒性損傷以及隨后的腎小管間質(zhì)損傷誘發(fā)腎病。阿霉素對腎小球濾過屏障各個組成部分（腎小球內(nèi)皮細(xì)胞、基底膜和足細(xì)胞）均可造成影響。阿霉素還能導(dǎo)致多糖包被厚度減小、腎小球血管內(nèi)皮細(xì)胞的孔隙增大、腎小球電荷選擇性減少以及足細(xì)胞的足突融合。腎小球內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白多糖包被是由蛋白聚糖和黏多糖組成，其減少與上述的腎小球濾過屏障的改變相關(guān)［13］。研究表明阻斷腎動脈能夠使腎臟免受阿霉素的損傷，證明阿霉素腎病的產(chǎn)生是阿霉素直接作用于腎臟所致［22］。

進(jìn)一步的研究已經(jīng)深入到阿霉素誘導(dǎo)的腎臟損傷的分子機(jī)制中，自由基的增多已被提出作為其中的一個發(fā)病機(jī)制。通過隔離灌注研究八目鰻（Myxine glutinosa）腎小球的結(jié)果支持了這一觀點；在此研究中發(fā)現(xiàn)阿霉素能夠降低腎小球ATP酶活性，從而引起透水性的下降，這一作用可以被巰基供體N-乙酰半胱氨酸（sulfhydryl donor N-acetylcysteine）逆轉(zhuǎn)［28］。此外，阿霉素會導(dǎo)致肝臟、腎臟和心臟中的谷胱甘肽（一種抗氧化劑）耗竭，而脂類過氧化物水平升高［29］。

晚期糖基化終末產(chǎn)物也參與了阿霉素的發(fā)病機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)阿霉素不會導(dǎo)致RAGE敲除小鼠的足細(xì)胞損傷和蛋白尿。進(jìn)一步的研究表明，阿霉素會誘導(dǎo)產(chǎn)生RAGE配體，而RAGE配體參與了煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸化酶和p44／p42 MAP激酶信號的激活，并引起促纖維化生長因子的上調(diào)［30］。

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R965.1

B

1671－7783（2014）02－0181－04

10.13312／j.issn.1671-7783.y130255

保定市科學(xué)研究與發(fā)展計劃資助項目（11ZF009）

2013－11－06 ［編輯］陳海林