張丹參 張健美
河北科技大學(xué),石家莊,050000,中國
肺炎(pneumocystis carinii pneumonia,PCP)是由流感病毒引起的一種急性呼吸道傳染性疾病,是指終末氣道、肺泡和肺間質(zhì)的炎癥,可由病原微生物、免疫損傷、理化因素、過敏等因素所致[1]。通常所講的肺炎主要是指細(xì)菌感染引起的肺炎,是最常見一種,典型臨床表現(xiàn)主要有寒顫與高熱,咳嗽咳痰,呼吸困難,胸痛,嚴(yán)重者可出現(xiàn)神志模糊、煩躁、嗜睡、昏迷等[2],具有流行廣、傳染性強(qiáng)的特點(diǎn),嚴(yán)重威脅人類的健康,因此建立合適的肺炎動(dòng)物模型對人類臨床研究具有重大意義。本文對誘導(dǎo)肺炎動(dòng)物模型進(jìn)行了整理,希望為肺炎相關(guān)機(jī)制的研究及抗肺炎制劑的開發(fā)提供一定的參考和依據(jù)。
肺炎的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對象多為鼠科類,包括大鼠、小鼠、倉鼠、豚鼠、裸鼠,但也有人用豬、犬、猴和新西蘭白兔[1]。研究顯示大鼠是建立肺炎模型較為理想的動(dòng)物,具有死亡率低、陽性率高、易得到較多數(shù)量菌體等優(yōu)點(diǎn)。肺炎是威脅人類健康的重要疾病,隨著社會(huì)人口的老齡化、免疫受損宿主的增加、病原體的變遷和抗生素耐藥性的上升,肺炎的治療表現(xiàn)為治療困難、病死率高、預(yù)后差等特點(diǎn)。在肺炎的動(dòng)物模型方面,國內(nèi)外學(xué)者先后建立了多種類型的肺炎模型,這些模型的建立為研究肺炎的發(fā)病機(jī)制和評價(jià)治療水平奠定了基礎(chǔ)[3]。
大鼠是建立肺炎動(dòng)物模型常用的動(dòng)物之一,經(jīng)皮肺穿刺法和經(jīng)皮氣管穿刺法適合大鼠肺炎模型的建立,一是操作時(shí)直接用胰島素注射器插入大鼠右肺中葉后注入肺炎鏈球菌,二是用微量注射器吸取一定量菌液于環(huán)狀軟骨之間插入氣管后注射菌液,后直立動(dòng)物,使得菌液均勻到達(dá)兩肺,此兩種方法用大鼠更容易操作更快速建立動(dòng)物模型[3]。
小劑量、反復(fù)式鼻腔吸入接種更適用于小鼠造模,損傷小,死亡率低,操作簡單,目前小鼠是建立衣原體肺炎模型的最佳實(shí)驗(yàn)對象[4]。
李斌等[5]采用經(jīng)皮氣管穿刺法和鼻噴霧吸入法反復(fù)感染家兔,其結(jié)果均成功建立肺炎模型,采用新西蘭白兔此種方法具有可操作性、可控性、可適性等優(yōu)點(diǎn)。
肺炎的接種方式中,不同細(xì)菌攻擊方式對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有明顯差異。文獻(xiàn)報(bào)道不一,常用的有氣管插管法、經(jīng)鼻腔滴入法、腹腔注射感染法、吸煙感染法、放射性感染法等。國外文獻(xiàn)有密閉定流量細(xì)菌噴霧箱及氣管切開細(xì)菌注入等。
經(jīng)鼻感染法就是將一定濃度的細(xì)菌混懸液經(jīng)一側(cè)鼻腔滴入,動(dòng)物處于垂直位約1~2 min,使菌液進(jìn)入肺內(nèi),此操作簡單[1]。滴鼻法制備肺炎模型操作簡單,可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的病原體選擇不同種屬、不同狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。但其可控性差,菌液可停留在鼻咽部、進(jìn)入消化道或者因呼氣、打噴嚏而丟失,使劑量難以確定,導(dǎo)致模型不穩(wěn)定。經(jīng)鼻吸入法多采用密閉定流量細(xì)菌噴霧箱,將一定濃度的菌液置超聲霧化器中,以一定的霧化速度開啟霧化器,霧化器接入塑料容器其中1個(gè)入口,從另外一端的出口排出,霧化一定時(shí)間,此可大批量同時(shí)操作,動(dòng)物間差異小,相似性、重復(fù)性、可靠性、適用性、可控性均較高,操作較簡易,傷口感染、出血等并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)小,更符合真實(shí)的感染途徑,可模擬臨床細(xì)菌感染性肺炎的整個(gè)過程,利于臨床研究,實(shí)用性強(qiáng),但設(shè)備較復(fù)雜,且易造成對環(huán)境及實(shí)驗(yàn)人員的污染和傷害[1]。
這些實(shí)驗(yàn)方法在操作過程中各有優(yōu)缺點(diǎn):①氣管插管法,操作相對復(fù)雜;②經(jīng)鼻滴入,操作簡便,但接種動(dòng)物通過咽喉反射致部分接種菌液進(jìn)入消化道,致使劑量難以確定;③氣管穿刺能準(zhǔn)確把握接種菌液劑量,但難以準(zhǔn)確定位穿刺部位,因此有一定難度;④密閉定流量細(xì)菌噴霧箱需要較為復(fù)雜的設(shè)備,而且易造成對環(huán)境的污染;⑤直視下氣管穿刺法,雖操作簡單、劑量易控制、效果肯定,但應(yīng)注意正規(guī)無菌操作,否則以免引起大鼠局部或全身感染,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
2.1.1 小鼠經(jīng)鼻感染法
清潔級(jí)BALB/c 小鼠,8~9周齡,體質(zhì)量20~25 g,先將動(dòng)物用乙醚吸入麻醉,然后用加樣器吸取相應(yīng)體積的肺炎支原體菌液或生理鹽水緩慢滴入小鼠的鼻腔引發(fā)肺炎[6]。研究表明鼻黏膜滴注是模仿自然感染的最佳途徑,胡起波等[7]通過滴鼻法成功制備了BALB/c小鼠肺炎支原體(mycoplasma,MP)肺炎模型,并證實(shí)小劑量、間隔式的反復(fù)滴鼻接種方法更易于造成小鼠MP 感染。孟一鳴等[8]通過實(shí)驗(yàn)證明小鼠淺麻醉狀態(tài)下,破損鼻黏膜,滴注一定量肺炎鏈球菌菌液。于3 d、7 d、14 d 和21 d 分別處死小鼠,取肺臟進(jìn)行組織病理學(xué)觀察,確定肺炎小鼠模型制備的最佳方式。結(jié)果鼻黏膜破損組小鼠3 d 時(shí)肺泡間隔內(nèi)毛細(xì)血管擴(kuò)張,肺泡腔內(nèi)以紅細(xì)胞和纖維素滲出為主;7 d 時(shí)病變以纖維素和中性粒細(xì)胞浸潤為主;14 d 時(shí)肺泡腔內(nèi)滲出減少,炎癥開始減輕;21 d 時(shí)肺臟外觀趨于正常,肺泡腔內(nèi)滲出物質(zhì)基本溶解吸收。
2.1.2 恒河猴經(jīng)鼻感染致肺炎法
黎東明等[9]用H5N1 病毒感染恒河猴,建立非致死性流感病毒性肺炎模型,以H5N1 病毒液經(jīng)鼻滴入恒河猴,染毒后第0 h、12 h、1 d、2 d、3 d、4 d、6 d、10 d、12 d 和14 d 采血作血液學(xué)和流感特異抗體檢測,實(shí)驗(yàn)前恒河猴麻醉后將體溫芯片植入其頸部后方、肩胛骨上方的背中線位置,用數(shù)據(jù)收集器掃描芯片來測量猴的體溫,觀察是否出現(xiàn)流感相關(guān)癥狀和體征,每天2次。感染前按照0.2 mL·kg-1氯胺酮肌肉注射麻醉恒河猴后,經(jīng)鼻向1~4 號(hào)恒河猴滴入H5N1 病毒液2 mL,結(jié)果表明經(jīng)鼻感染后可成功建立非致死性流感病毒性肺炎模型。
分為器官穿刺和氣管插管,穿刺通常將麻醉動(dòng)物的頸部切開,暴露氣管后,進(jìn)樣針穿刺氣管注射菌液;插管操作相對復(fù)雜,有內(nèi)窺鏡輔助插管、氣管切開下插管、直視下鋼絲引導(dǎo)插管、盲插[10]。該法可以直接有效地將細(xì)菌接種到肺內(nèi),劑量控制準(zhǔn)確,但難以準(zhǔn)確定位穿刺部位,刺穿法導(dǎo)管完全進(jìn)入氣管,可以使菌液快速到達(dá)肺氣管,避免了模型動(dòng)物因菌液堵塞下段氣管造成的窒息,雖快速簡便,但操作對動(dòng)物機(jī)體傷害比較大。
2.2.1 新西蘭白兔經(jīng)氣管感染法
李斌等[5]采用經(jīng)皮氣管穿刺法,用新西蘭大白兔成功制備了銅綠假單胞菌肺炎動(dòng)物模型,將 48只兔隨機(jī)分為4組,每組12只:經(jīng)皮氣管穿刺組(A組)、經(jīng)鼻噴霧吸入組(B組)、穿刺對照組(C組)、吸入對照組(D組),于上海市公共衛(wèi)生臨床中心 P2 實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物房內(nèi)分籠飼養(yǎng)。經(jīng)耳緣靜脈注射 2 % 戊巴比妥鈉1 mL·kg-1麻醉后,A組用 2 mL 一次性無菌注射器吸取1.5×108CFU·mL-1的菌懸液 1.5 mL 采用經(jīng)皮氣管穿刺法接種,B組用噴霧吸入器使家兔經(jīng)鼻咽吸入等量菌懸液;C、D組接種感染方式分別與 A、B組相同,以 1.5 mL 無菌生理鹽水替代菌懸液。所有兔均隔日施以處理因素,35 d 后停止。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明使用經(jīng)皮氣管穿刺法和噴霧吸入法接種 PA 至新西蘭兔肺部均可成功建立兔 PA 急慢性病程演變的原發(fā)肺部感染模型。
2.2.2 大鼠經(jīng)氣管感染法
郭向華等[11]探討人工綠膿桿菌(pseudomonas aruginosa,PA)生物膜肺部感染大鼠模型肺部細(xì)胞因子水平的變化,由支氣管內(nèi)直接注入PA(菌種為PAO579)藻酸鹽微粒(1×109CFU·mL-1),建立慢性PA 生物膜肺部感染大鼠模型,以支氣管內(nèi)注入生理鹽水作為對照,兩周后評估各組動(dòng)物肺部白細(xì)胞介素(interleukin-4,IL-4)、γ-干擾素(interferon-γ,IFN-γ)及肺腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)水平及肺組織病理學(xué)的變化,結(jié)果成功建立大鼠肺炎動(dòng)物模型。姚澤忠等人[12]將SD 大鼠用異氟醚麻醉,迅速綁扎在固定臺(tái)上,用止血鉗拉舌固定于口外。接種時(shí)在小兒喉鏡提供光源情況下,一人用長葉鼻鏡暴露聲門,并且用帶內(nèi)芯的切合大鼠氣管直徑(1 mm 左右)的導(dǎo)管緩緩插入氣管,待插入適當(dāng)(0.5 cm 左右)的深度后;另一人緩緩拔出導(dǎo)絲,用注射器把已準(zhǔn)備好的0.2 mL 菌液經(jīng)導(dǎo)管注入模型組大鼠氣管,再注入少許空氣,使菌液盡可能全部進(jìn)入氣管。立即豎立固定臺(tái),使大鼠保持直立位約20 s,并左右搖晃,使菌液均勻分布于兩肺,建立肺炎模型。
2.2.3 小鼠經(jīng)氣管感染法
肖舒心等[13]建立耳窺鏡直視下氣管插管法構(gòu)建小鼠鮑曼不動(dòng)桿菌肺炎模型,采用美國Braintree 公司工具盒建立在耳窺鏡直視下小鼠氣管插管方法。采用1.25% 2,2,2-三溴乙醇(25 mg·kg-1)腹腔注射,待小鼠麻醉后仰臥位固定小鼠于嚙齒動(dòng)物工作臺(tái)上,采用門齒環(huán)一端鉤住小鼠門齒,另一端固定于操作臺(tái),緩慢傾斜工作臺(tái)至45°,操作者右手持直頭鑷牽拉小鼠舌頭,左手持帶電池手柄的耳窺鏡,耳窺鏡尖端深入小鼠舌上,透過耳窺鏡的放大鏡,操作者可觀察到小鼠的聲門隨呼吸而開啟、閉合。在小鼠聲門開啟的瞬間,操作者迅速將已安裝氣管插管的氣管內(nèi)導(dǎo)管插入氣道,并退出導(dǎo)管。將喉鏡緊貼氣管插管口,喉鏡表面有霧氣形成表明插管成功。
給小鼠腹腔注射細(xì)胞病毒建立間質(zhì)性肺炎模型[14]。構(gòu)建的模型表現(xiàn)出肺泡壁增厚、水腫,以大量單核細(xì)胞為主的炎性細(xì)胞浸潤,肺泡腔內(nèi)有蛋白滲出,肺組織細(xì)胞壞死,正常細(xì)胞器結(jié)構(gòu)消失,該法雖然能構(gòu)建出肺炎模型,但其與生理情況感染方式大不同,實(shí)用性不強(qiáng)。候舒[15]等人取4周齡SPF 級(jí)BALB/c 小鼠60只隨機(jī)分成6組,建立人巨細(xì)胞病毒HCMV 小鼠肺炎模型。
將小鼠在密閉玻璃吸煙箱內(nèi),每天被動(dòng)吸煙其吸入量與干濕肺重比、白細(xì)胞數(shù)目以及炎癥因子值呈線性關(guān)系。小鼠對于吸煙暴露有較好的耐受性與敏感性,是急性吸煙建模的良好選擇。將ICR 小鼠,在密閉玻璃吸煙箱內(nèi),每天被動(dòng)吸煙3次,一次2 支,每次持續(xù)20 min,ICR 小鼠急性吸煙3 d為急性炎癥的高峰,干濕肺重比、白細(xì)胞數(shù)目以及炎癥因子MPO、TNF-α、MMP-12 的活性均在3 d 達(dá)到峰值,之后遷延轉(zhuǎn)入慢性炎癥[9]。
胸部照射選擇全胸照射,照射方法采用直線加速器大劑量單次照射[1]。用濃度為10%的水合氯醛對大鼠麻醉處理之后,讓其保持仰臥狀態(tài),將大鼠四肢固定在照射臺(tái)之上,確保胸部處于暴露狀態(tài),且用鉛板將頭部和腹部進(jìn)行遮擋,調(diào)整照射的范圍,使照射范圍自大鼠雙上肢兩腋窩中點(diǎn)連線至劍突水平[16-17]。放射性感染法:一般于放療后的第1 到第3個(gè)月開始出現(xiàn)。放射性肺炎的發(fā)生、嚴(yán)重程度主要與照射方法、照射劑量、照射面積和照射速度有關(guān)[17]。
2.5.1 大白兔放射性感染法
用新西蘭大白兔制備放射性肺炎模型,家兔麻醉后仰臥位固定,先CT 掃描定位全肺,勾畫出照射靶區(qū),用鉛塊遮擋靶區(qū)以外區(qū)域,6 MV-X 射線單次大劑量照射單側(cè)肺,前后對穿射野,總劑量為25 Gy,吸收劑量率2 Gy·min-1,照射距離100 cm。實(shí)驗(yàn)組兔的肺在照射1 h 后即出現(xiàn)炎性細(xì)胞浸潤,12~24 h 肺泡壁開始明顯增厚;肺組織觀察顯示照射2周后,在肺組織表面和切面出現(xiàn)出血點(diǎn),照射16周后的兔肺組織明顯皺縮,色澤蒼白,各葉分界不清,中量混濁胸水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,單肺單次MV-X 射線25 Gy 劑量照射能制作可靠、穩(wěn)定的兔放射性肺炎模型。
2.5.2 小鼠放射感染致肺炎
用6 MV-X 射線對C57BL/6 小鼠進(jìn)行單次全胸照射建立放射性肺炎模型,照射劑量18 Gy,照射野30 cm×1.8 cm(1.8 cm為小鼠頸部至胸段距離),吸收劑量率200 c Gy.min-1,距離100 cm[16]。
李惠德等[20]建立了大腸桿菌肺炎動(dòng)物模型,大腸桿菌于營養(yǎng)瓊脂斜面存種,4℃冰箱保存,使用前在無菌操作臺(tái)用內(nèi)接種環(huán)勾取,轉(zhuǎn)種于普通肉湯培養(yǎng)基內(nèi),置37℃恒溫箱內(nèi)增菌48 h,用0.9%氯化鈉稀釋計(jì)數(shù),滴定濃度為每毫升3.8×106個(gè),用于感染動(dòng)物。
新西蘭白兔,體重1.7~2.3 kg,背位固定,用細(xì)繩牽引門齒,充分暴露頸部,剪去頸周兔毛,用75% 乙醇消毒,將抽取大腸桿菌液的注射器經(jīng)皮膚插入環(huán)狀軟骨下的氣管內(nèi),回抽見有大量氣泡后注入菌液0.8~1.2 mL·kg-1,然后抬高兔頭頸部,使菌液緩慢流入氣管下段及肺部。
家兔接種后0.5~1 h 出現(xiàn)噴嚏、喉鳴、拒食、聳毛、蜷縮、顫抖,持續(xù)1~3 h,于5~6 h 體溫上升,聳毛、蜷縮、顫抖消失,并開始飲水。12 h 體溫顯著升高,呼吸增快,煩躁不安。部分動(dòng)物出現(xiàn)紫紺。病理檢查肺臟明顯充血、水腫,有瘀點(diǎn)、出血點(diǎn)或出血,斑點(diǎn)、斑片彌漫兩側(cè)肺葉。病灶區(qū)肺泡腔內(nèi)充滿大量中性粒細(xì)胞及少許嗜酸性粒細(xì)胞。病灶中央或周邊可見發(fā)炎的細(xì)支氣管,管壁充血,有少量中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞浸潤。部分粘膜上皮細(xì)胞壞死、脫落[21]。
陳業(yè)民等[18]將肺炎克雷伯桿菌菌種、增毒、鑒定、培養(yǎng)后稀釋成1×107CFU·mL-1的混懸液,用于感染動(dòng)物。Wistat 大鼠,180~240 g,乙醚麻醉,垂直固定,顯露聲門,用12 號(hào)鈍頭針頭插入氣管內(nèi),注入細(xì)菌混懸液0.1 mL(含細(xì)菌量1×106CFU),保持垂直體位5 min。動(dòng)物在感染后約5~12 h 后出現(xiàn)不活潑、納差、對外界反應(yīng)遲鈍、背部微弓,繼而四肢癱瘓,肺部病變嚴(yán)重者出現(xiàn)呼吸表淺而急促,最后呼吸微弱而死亡。免疫學(xué)檢查顯示細(xì)胞免疫功能低下,CD3+、CD4+細(xì)胞減少,巨噬細(xì)胞吞噬功能明顯降低。肺組織病理學(xué)檢查可分為三度,輕度表現(xiàn)為支氣管和細(xì)支氣管周圍及肺泡內(nèi)有滲出和中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞浸潤,間質(zhì)毛細(xì)血管充血。中度表現(xiàn)為多個(gè)細(xì)支氣管及肺泡灶性炎細(xì)胞浸潤、充血、出血。重度表現(xiàn)為片狀炎細(xì)胞浸潤、充血、出血。部分動(dòng)物肺門淋巴結(jié)反應(yīng)性增生,個(gè)別肺內(nèi)出現(xiàn)小膿腫。肺水腫表現(xiàn)不明顯。
3.3.1 肺炎支原體致小鼠肺炎動(dòng)物模型
劉曉紅等[22]BALB/c 小鼠按體重隨機(jī)分組,在0、1、2 d 滴鼻感染肺炎支原體菌液,在0~21 d 分批宰殺,并分批設(shè)立滴注培養(yǎng)基的對照組,以0~26 分的組織病理學(xué)評分來確定肺部的炎癥反應(yīng)程度,所有實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物的病原學(xué)診斷均作了肺勻漿支原體培養(yǎng)或肺勻漿的支原體PCR 鑒定,于感染1、3、4、6、8、14 d 以 ELISA方法檢測了血清干擾素-γ的含量。
3.3.2 肺炎支原體致大鼠肺炎動(dòng)物模型
李繼昌等[23]利用Wistar 大鼠,180~200 g,經(jīng)1周飼養(yǎng)觀察后,挑取健康者40只,雌雄各半,按體重和性別隨機(jī)分成2組,正常對照組15只,肺炎支原體感染組25只。置于3 級(jí)清潔動(dòng)物室,在標(biāo)準(zhǔn)條件下分籠飼養(yǎng)。將106CFU·mL-1的肺炎支原體培養(yǎng)液緩慢地滴入鼻孔內(nèi),利用其自然吸氣式動(dòng)作,將菌液吸入氣道至肺部。每日1次,每次0.2 mL。接種后每日觀察其活動(dòng)、進(jìn)食等情況。
3.3.3 肺炎支原體致金黃地鼠肺炎動(dòng)物模型
金黃地鼠,體重85~100 g,苯巴比妥鈉10 mg 腹腔注射麻醉[24]。取對數(shù)生長期肺炎支原體液0.2 mL 鼻腔內(nèi)滴入。肺組織病理學(xué)檢查可見,間質(zhì)水腫、毛細(xì)血管擴(kuò)張、淋巴細(xì)胞浸潤等間質(zhì)性肺炎的典型改變。超微病理學(xué)檢查可發(fā)現(xiàn)支原體,在透射電鏡下其形態(tài)多樣化,有球形、橢圓形、長絲狀及不規(guī)則狀,表面為單位膜所包繞,膜內(nèi)可見3 mm 大小電子密度高的絲狀結(jié)構(gòu),與電子密度高、大小約14 mm 的顆粒相連,它們和核糖體組成支原體的主要成分。
李軍等[25]研究結(jié)果,家兔,體重2~2.5 kg,于實(shí)驗(yàn)第1~5 d,每天耳緣靜脈注射阿糖胞苷440 mg·m-2,6 天后隔日1次維持低免疫狀態(tài)。第4 日起,給予萬古霉素15 mg·kg-1、頭孢他定150 mg·kg-1靜脈注射,每日1次;慶大霉素5 mg·kg-1靜脈注射,隔日1次,預(yù)防細(xì)菌感染。
采用分區(qū)劃線法將復(fù)活后的白色念珠菌接種于科瑪嘉顯色培養(yǎng)基上,放入37℃溫箱,孵育24 h,平皿上可見密度不等、表面光滑、圓形翠綠色菌落。將分離培養(yǎng)的白念菌接種于50 mL 沙保羅液體培養(yǎng)基中,置于37℃振蕩培養(yǎng)箱中振蕩培養(yǎng)18 h。以3 000 r·min-1離心5 min,棄上清,反復(fù)加入無菌生理鹽水10 mL 沖洗2次。將離心后的沉淀物加入生理鹽水5 mL 混勻,制成菌液,顯微鏡下,用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)菌液的濃度。調(diào)整原菌液濃度為每毫升5×108個(gè),置于4℃冰箱保存?zhèn)溆?。于? 日采用經(jīng)皮氣管穿刺法接種:將麻醉后的動(dòng)物固定于手術(shù)操作臺(tái)上,以左手拇指示指固定氣管,向氣管內(nèi)注入白色念珠菌菌液0.2 mL(含白色念珠菌1×108個(gè)),立即將家兔取頭高腳低位,使菌液易進(jìn)入氣管下部。
肺組織病理變化可見,d1 鏡下氣道內(nèi)可見真菌孢子。d3 肺組織表面可見大小不一的灰白色病灶,柔軟、無硬節(jié);支氣管內(nèi)見少許分泌物,氣道周有淋巴、單核細(xì)胞浸潤,肺組織充血、瘀血,部分肺泡內(nèi)有蛋白樣物及炎細(xì)胞滲出,部分肺泡代償性擴(kuò)張,肺泡間質(zhì)有少許陳舊性出血(含鐵血黃素);肺組織內(nèi)有片狀壞死灶,界限較清晰,肺組織呈干酪樣壞死,肺泡結(jié)構(gòu)尚存,腔內(nèi)為壞死物及少量孢子。d5 肺組織表面可見大小不一的圓形、灰黑色病灶,觸之呈結(jié)節(jié)狀,質(zhì)硬;部分支氣管內(nèi)為脫落的上皮細(xì)胞,粘膜下見淋巴細(xì)胞聚集,部分小支氣管內(nèi)含孢子及菌絲的壞死物,部分氣管粘膜及氣道壁軟組織破壞,小氣管周圍大量淋巴細(xì)胞增生、包繞,巨噬細(xì)胞增生,肺組織內(nèi)有大量灰白結(jié)節(jié)病灶,鏡下病灶界限清晰,中心為干酪樣壞死,內(nèi)含大量孢子、菌絲,肺泡結(jié)構(gòu)消失,周圍大量淋巴細(xì)胞包繞,周圍組織之間多個(gè)小灶狀病灶,肺泡上皮部分脫落,肺泡腔內(nèi)見多數(shù)巨噬細(xì)胞,部分肺泡代償性擴(kuò)張,部分肺泡破裂融合成肺大泡。
田曼等[26]建立呼吸道合胞病毒模型。雌性豚鼠,月齡1個(gè)月左右,體重225~300 g,適應(yīng)環(huán)境3 d。①病毒懸液制備:RSV 毒株接種于Hep-2 細(xì)胞上,按常規(guī)培養(yǎng),在細(xì)胞融合病變最明顯時(shí),用力振蕩細(xì)胞瓶,使細(xì)胞從瓶壁脫落,反復(fù)凍融3次,4℃離心(800×g,10 min),去除細(xì)胞散片。收集病毒懸液,進(jìn)行病毒滴定,用于動(dòng)物接種。②動(dòng)物接種:動(dòng)物麻醉完全后,鼻腔內(nèi)緩慢滴入100TCID50病毒懸液0.5 mL,每天1次,連滴3 d。③肺組織標(biāo)本處理:采用急性失血法處死豚鼠,無菌條件下取出部分肺組織置于滅菌Hank’s 液中,做病毒分離用,其余肺組織做光鏡與電鏡檢查。④肺組織病毒分離:無菌條件下,剪碎新鮮的肺組織標(biāo)本,研磨后接種到Hep-2 細(xì)胞瓶中,觀察細(xì)胞病變,待細(xì)胞融合病變時(shí),收取標(biāo)本,用免疫熒光法鑒定RSV。⑤免疫熒光法:含有病毒抗原的Hep-2 細(xì)胞制成抗原片,冷丙酮固定20 min,取出晾干。每孔加入1 滴RSF/FITC 抗體試劑,37℃溫盒孵育30 min,晾干后用基質(zhì)液封片,移至熒光顯微鏡下觀察。
結(jié)果表明,病毒接種后6 d 的肺組織標(biāo)本,病毒培養(yǎng)后均在第一、二代內(nèi)出現(xiàn)細(xì)胞融合病變,病毒接種后14 d,部分動(dòng)物肺組織分離出RSV。病毒分離陽性的標(biāo)本,熒光顯微鏡下可以觀察到細(xì)胞胞漿內(nèi)出現(xiàn)發(fā)熒光的結(jié)構(gòu)物,顆粒狀或彌散狀分布,呈蘋果綠色。
光鏡下可見,RSV 接種后d 6,豚鼠均患間質(zhì)性肺炎。小氣道、血管周間質(zhì)及實(shí)變區(qū)中有大量淋巴細(xì)胞浸潤;細(xì)支氣管的微血管內(nèi)出現(xiàn)大量淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性及嗜酸性粒細(xì)胞,上皮細(xì)胞增生肥大或壞死、脫落;肺泡隔增寬,肺泡隔中有淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞及嗜酸性粒細(xì)胞浸潤,肺泡上皮腫脹、間質(zhì)水腫。RSV 接種后d14,以上病理改變基本消失。
電鏡下可見,RSV 接種后d 6,肺泡Ⅰ型上皮細(xì)胞腫脹,核周胞質(zhì)中線粒體、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)減少,線粒體基質(zhì)變淡,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輕度擴(kuò)張。肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞顯著增生、融合,板層小體結(jié)構(gòu)松散、空泡化,多數(shù)板層小體被排出,堆積于肺泡表面或散落于肺泡腔內(nèi)。釋放于肺泡腔內(nèi)完整的病毒顆粒,直徑約150~200 nm,呈不規(guī)則的表面粗糙的球形或絲狀體,表面有脂蛋白包膜,包膜內(nèi)有等螺距盤繞的核衣殼。
3.6.1 卡氏肺孢子蟲致大鼠肺炎模型
陳勝霞等[27]建立了卡氏肺孢子蟲肺炎大鼠模型,Wistar 大鼠或SD 大鼠,清潔級(jí),雄性,體質(zhì)量為200~250 g,于腹股溝皮下注射醋酸可的松注射液每只25 mg,每周2次,共8周,同時(shí)飲用含四環(huán)素1 g·mL-1的冷開水以預(yù)防細(xì)菌感染,給予通常含蛋白質(zhì)23%顆粒飼料喂養(yǎng),飲水量不加限制。誘導(dǎo)8周后,腹腔注射40 mg·kg-1苯巴比妥鈉麻醉大鼠,消毒頸部及腹部,剖開腹腔,經(jīng)腹主動(dòng)脈采血致死;切開頸部,部分剪開氣管,用連有10 mL 注射器的引流管插入氣管下端并固定,注入5 mL 生理鹽水,反復(fù)抽吸收集支氣管肺泡灌洗液(broncho-alveolar lavage fluid,BALF);解剖分離取出整肺,將氣管、支氣管近端不同肺葉的肺組織切開,作印片3 張;BALF 于2 000 r·min-1離心15 min,留取沉淀物作涂片3 張。BALF 涂片及肺印片作Giemsa 染色,油鏡下觀察100個(gè)視野檢查Pc 包囊與滋養(yǎng)體。
顏蘋蘋等[28]將大鼠經(jīng)醋酸可的松誘導(dǎo)后,從第3周開始出現(xiàn)消瘦、被毛蓬松、精神萎靡、呼吸急促,開始出現(xiàn)死亡。在肺印片和BALF 涂片中查見含有2~8個(gè)囊內(nèi)小體的Pc 包囊以及成簇出現(xiàn)的滋養(yǎng)體,但肺印片中的蟲體數(shù)量多于BALF 涂片,故易于檢獲。死亡鼠前5周以查見包囊為主,5周后(包括第5周)滋養(yǎng)體的數(shù)量明顯多于包囊,且滋養(yǎng)體、包囊的數(shù)量明顯多于5周前,死亡鼠以滋養(yǎng)體更為多見。
倪小毅等[29]建立了一種改良卡氏肺孢子蟲肺炎動(dòng)物模型。為了縮短誘發(fā)大鼠卡氏肺孢子蟲肺炎的時(shí)間,減少二重感染,采用地塞米松2.5 mg 皮下注射Wistar大鼠,每周2次,共4周。第2周時(shí),氣管內(nèi)注入凍存的卡氏肺孢子蟲,4周后剖殺大鼠。結(jié)果表明,在抑制大鼠免疫功能的同時(shí)氣管內(nèi)注入凍存的卡氏肺孢子蟲,可縮短大鼠發(fā)生卡氏肺孢子蟲肺炎的時(shí)間,并明顯減少二重感染。液氮凍存的卡氏肺孢子蟲種,可凍存三個(gè)月以上,隨時(shí)解凍取用。李自慧[30]等人綜述了卡氏肺抱子蟲肺炎動(dòng)物模型及蟲體體外培養(yǎng)研究,一般采用免疫抑制劑誘導(dǎo)的傳統(tǒng)方法,同時(shí)給予抗生素預(yù)防感染。糖皮質(zhì)類激素是最常用的免疫抑制劑。其給藥途徑,既可經(jīng)口(將激素加在動(dòng)物的飲水中,讓其自行飲用),也可經(jīng)皮下注射。經(jīng)口給予的藥物有醋酸地塞米松、強(qiáng)的松龍等,其誘導(dǎo)成功率較低;而皮下注射的成功率較高,其藥物有地塞米松、醋酸可的松和氫化可的松等,誘導(dǎo)劑量每次 25 mg(大鼠),2次/周,共6~12周。無論口服或注射給藥,在給予激素的同時(shí),飲水中需加四環(huán)素(0.5~1 mg·mL-1)或其他抗生素,以防止細(xì)菌感染。
3.6.2 卡氏肺孢子蟲致小鼠肺炎模型
陳錫慰等[31]用口服腎上腺皮質(zhì)激素的方法在國產(chǎn)昆明小鼠體內(nèi)成功誘導(dǎo)卡氏肺孢子蟲感染,體質(zhì)量10 g左右,雄性小鼠 30只,雌性24只 。免疫抑制劑采用醋酸氫化潑尼松,每支含125 mg·5 mL-1。對實(shí)驗(yàn)中途死亡的小鼠予以剖胸取肺制作涂片;對出現(xiàn)消瘦、蓬毛、運(yùn)動(dòng)遲緩和呼吸困難的小鼠,則予處死后取肺制備涂片。
仙臺(tái)病毒雞胚傳代,保存于-30℃,1個(gè)月內(nèi)使用。ICR 小鼠,18~20 g,乙醚麻醉,從鼻腔內(nèi)滴入仙臺(tái)病毒液50~100 μL。
第2 天起小鼠出現(xiàn)聳毛、蜷縮、少食、少動(dòng)、呼吸急促、飲水增加、大便干燥、體重減輕。10 d 左右慢慢恢復(fù)。d4~7,肺表面顏色不均,有明顯充血和大塊凝血,肺重量和肺指數(shù)增加,在水中半沉浮,切開有紅色液體流出,鏡檢符合以出血和壞死性變化為主的病毒性肺炎急性早期改變。第2周時(shí)肺部充血明顯減輕,肺表面仍可見點(diǎn)狀瘀血。肺重量和肺指數(shù)逐漸降低,切開無紅色液體流出,鏡檢符合病毒性肺炎的中晚期病理改變。d24,肺外觀和肺重、肺指數(shù)基本恢復(fù)正常,鏡檢仍可見終末細(xì)支氣管周圍有淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞、吞噬細(xì)胞浸潤。肺泡間隔增寬,血管擴(kuò)張,散在的淋巴細(xì)胞浸潤,肺泡內(nèi)有吞噬細(xì)胞、巨細(xì)胞和含鐵血黃素沉著,為病毒性肺炎晚期修復(fù)性改變[32]。
注入菌液過程中應(yīng)緩慢,過快易致菌液咳出。接種劑量和濃度太小,易致接種不成功,接種劑量太大,易致動(dòng)物過早死亡。因此,應(yīng)經(jīng)過反復(fù)預(yù)實(shí)驗(yàn),確定接種的最適濃度和劑量,成功建立重癥肺炎動(dòng)物模型,更符合生理要求。經(jīng)鼻滴入時(shí),動(dòng)物易打噴嚏,經(jīng)氣管感染易使皮膚感染,氣管穿刺法難以準(zhǔn)確定位穿刺部位,需要嫻熟的手術(shù)技巧和嚴(yán)格的無菌操作,以免導(dǎo)致模型動(dòng)物局部或全身感染而死亡。
總之,建立合適的誘導(dǎo)肺炎動(dòng)物模型對肺炎發(fā)病相關(guān)機(jī)制研究,以及肺炎治療藥物的研發(fā)具有重要意義。