王豆豆 胡杰 袁萌 高婷婷 董紅霖

030000 太原，山西醫(yī)科大學第二醫(yī)院血管外科

對比劑急性腎損傷(contrast-induced acute kidney injury，CI-AKI)根據(jù)2018年歐洲泌尿生殖放射學會(ESUR)CI-AKI防治指南定義為：使用碘對比劑后48～72 h內發(fā)生的血肌酐(serum creatinine，Scr)升高超過0.3 mg/dL(26 μmol/L)，或大于基線值的1.5～1.9倍[1-2]，其病理改變基礎是腎髓質缺血缺氧、腎小管上皮細胞直接損傷以及腎小管阻塞[3]。病理生理變化為急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)的代謝終產物及內源性有害物質保留在體內，導致水電解質及酸堿平衡紊亂和內分泌功能障礙，最終可出現(xiàn)心腎綜合征(cardiorenal syndrome，CRS)，是指對于心臟或腎臟來說，各種原因導致兩個器官出現(xiàn)的急慢性臟器功能不全，可互為影響，互為因果[4]。臨床上多表現(xiàn)為非少尿型AKI，易漏診，其發(fā)生與晚期心血管事件、死亡風險增加有關[5]。CI-AKI已成為院內獲得性AKI的第三大病因，發(fā)病率僅次于腎灌注不足和腎毒性藥物所致AKI，其發(fā)病率急劇上升，尤其在高齡、糖尿病、高血壓等高危患者中的發(fā)病率達40%，其中約11%發(fā)展為慢性腎臟病、終末期腎病。本文通過總結幾種CI-AKI動物模型的制備方法，為進一步研究CI-AKI提供新視角。

一、吲哚美辛及N-硝基-L-精氨酸甲酯聯(lián)合應用誘導CI-AKI模型

1.病理損傷機制 研究發(fā)現(xiàn)，在正常小鼠腹腔注射碘克沙醇對比劑，腎功能、Scr水平未見明顯改變；而在已存在腎損傷的基礎條件下注射碘克沙醇對比劑，Scr水平則顯著升高，可達到CI-AKI診斷標準，表明在已存在基礎腎損傷的情況下應用對比劑較正常條件下更容易發(fā)生AKI[6]。

吲哚美辛為非甾體抗炎藥，是環(huán)氧化酶(cyclooxygenase，COX)的抑制劑，而COX是機體產生前列腺素的限速酶，吲哚美辛通過抑制前列腺素的產生從而發(fā)揮鎮(zhèn)痛、抗炎、解熱作用。在腎臟中，COX-1和COX-2這兩種酶的亞型都參與維持腎灌注，故吲哚美辛可導致腎灌注減少，從而導致功能障礙。實驗結果顯示：吲哚美辛可導致腎臟中激活的一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)活性二聚體水平降低，從而導致腎臟一氧化氮(NO)合成減少，表現(xiàn)為腎臟亞硝酸鹽水平降低，腎灌注減少，繼而腎小球和腎小管損傷[7]。長期使用非甾體抗炎藥可作用于血管內皮細胞，影響血管的生成，亦可通過抑制促血管生成因子如血管內皮生長因子等的表達而阻斷血管的生成[8]。

N-硝基-L-精氨酸甲酯為NOS抑制劑。Godo等[9]在文章中描述NO是由細胞內左旋精氨酸(L-arginine，L-Arg)經NOS作用合成，在生理狀態(tài)下，L-Arg作為前體物質在細胞內固有型NOS的作用下，經氧化、脫氫、裂解、水解等反應，最終生成NO和L-瓜氨酸。NO具有許多良性心血管生理效應，如舒張血管、調節(jié)局部血流、抑制血管平滑肌細胞增殖、抑制血小板黏附聚集、防止血栓形成等。NOS抑制劑與NO合成底物L-Arg競爭NOS，使NO合成減少，從而造成腎功能不全。

2.模型構建 Jeong等[6]在研究氧化應激在CI-AKI發(fā)病中的作用中選用雄性C57BL/6J小鼠，隔夜脫水16 h后，間隔15 min依次腹腔注射吲哚美辛(10 mg/kg，溶于乙醇)、N-硝基-L-精氨酸甲酯(10 mg/kg，溶于0.9%生理鹽水)、碘海醇(4 000 mg碘/kg)，24 h后安樂死，收集血清尿素氮并摘除腎臟。Yue等[10]在CI-AKI藥物篩選實驗中使用8～10周齡SD大鼠，在禁水12 h后，腹腔注射10%水合氯醛(0.32 mL/100 g)麻醉，小鼠左股靜脈插管固定，間隔15 min依次注射吲哚美辛(10 mg/kg)，N-硝基-L-精氨酸甲酯(10 mg/kg)、76%泛影葡胺(10 mL/kg)，泛影葡胺注射時間不少于5 min，對比劑注射24～48 h后，收集大鼠尾靜脈血檢測Scr水平，結果顯示Scr水平較注射前相對升高25%，符合CI-AKI診斷標準(2003年ESUR指南標準)，提示造模成功。

二、脫水加呋塞米注射誘導CI-AKI模型

1.病理損傷機制 研究發(fā)現(xiàn)，脫水患者發(fā)生AKI的風險增加[11]。呋塞米是一種常用的利尿劑，可抑制髓袢升支上皮細胞管腔內側的Na-K-Cl轉運體導致尿鈉排泄和利尿[12]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，在充分水化的基礎上給予小劑量呋塞米可以預防CI-AKI，水化可保證患者有充足的血容量，不僅能改善腎臟缺血，還能加速對比劑排泄，減輕對比劑對腎小管的毒性。呋塞米可直接擴張腎血管，降低腎血管阻力，并增加腎血管血流量，尤其是腎皮質深部血流量，且由于其袢利尿作用可預防過度水化引起的水腫。但是血容量不足的患者應用利尿劑，可能導致腎前性缺血，加重腎髓質的缺血、缺氧[13]。持續(xù)輸注呋塞米并不能降低AKI發(fā)生率或有AKI風險患者的病死率[14]。

2.模型構建 Sun等[15]在實驗中使用250～300 g大鼠，脫水3 d后肌內注射呋塞米(10 mL/kg)，20 min后尾靜脈注射對比劑碘海醇(350 mg碘/mL，10 mL/kg)，結果顯示：Scr水平較基礎值升高了42.9%，符合對比劑腎病診斷標準；Cheng等[16]在研究中使用250～300 g大鼠，脫水48 h后肌內注射呋塞米(10 mL/kg)，30 min后尾靜脈注射對比劑碘海醇(350 mg碘/mL，15 mL/kg)，結果顯示：在對比劑應用24 h后Scr水平較基礎值升高50%，達到了CI-AKI的診斷標準。

三、腎切除術加脫水誘導CI-AKI模型

1.病理損傷機制 5/6腎切除后的大鼠腎功能不全以及高血壓導致大鼠對CI-AKI的易感性增加，但是單一干預不能產生可靠的模型，因此對大鼠進行額外損傷預處理是建立CI-AKI大鼠的關鍵，通過實驗發(fā)現(xiàn)大鼠術后6周腎功能穩(wěn)定，既往預處理多采用腎毒性藥物及缺血損傷，但是會影響研究結果，而脫水48 h幾乎不會影響大鼠的血容量，脫水48 h后未注射對比劑前大鼠的Scr、血尿素氮以及尿肌酐水平沒有變化[17]。

2.模型構建 Liu等[17]在研究中使用180～200 g大鼠，腹腔注射4%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)麻醉后行右腎切除+左腎2/3切除術，術后6周脫水48 h，尾靜脈注射對比劑碘克沙醇(10 mL/kg)，結果顯示：對比劑應用24 h后Scr水平較基線水平增加25%，達到了CI-AKI的診斷標準。

四、應用糖尿病小鼠誘導CI-AKI模型

1.病理損傷機制 CI-AKI在糖尿病、慢性腎臟病人群中發(fā)生率超過50%，其病死率高達34%[18]。CI-AKI的危險因素包括急性腎功能不全、糖尿病、高齡、腎毒性藥物、充血性心力衰竭及血流不穩(wěn)定等，而糖尿病被認為是CI-AKI的獨立危險預測因子，發(fā)生CI-AKI的概率是5.7%～29.4%[19]。

2.模型構建 王明秋等[18]在研究中使用250～300 g雄性SD大鼠，適應性飼養(yǎng)1周，禁食12 h后給予腹腔一次性注射鏈脲佐菌素(STZ，60 mg/kg)，72 h后尾靜脈采血，血糖儀測定血糖，血糖≥16.7 mmol/L、空腹胰島素水平不低于正常范圍最低值表示2型糖尿病大鼠模型造模成功，將造模成功的大鼠納入實驗組，給予尾靜脈注射碘普羅胺(12 mL/kg)，構建CI-AKI模型，實驗結果顯示：糖尿病CI-AKI大鼠Scr水平在48～72 h時升高大于25%，且其腎組織病理改變有腎小管管腔擴張變形、空泡形成及部分腎小管上皮細胞壞死性改變，提示糖尿病CI-AKI模型成功建立。陳軍[20]在研究中使用180～200 g雄性SD大鼠，適應性飼養(yǎng)1周后，禁食24 h，腹腔注射2%的STZ(60 mg/kg，3 mL/kg)，3 d后測定隨機血糖，若血糖≥16.7 mmol/L提示造模成功，繼續(xù)飼養(yǎng)第10周末，留取24 h尿液后，連續(xù)2 d，分別經雙側股靜脈每天注入76%的復方泛影葡胺(10 mL/kg，10 min內緩慢打入)，脫水24 h后處死大鼠，進行指標檢測，結果顯示：造模后Scr顯著升高，達到CI-AKI診斷標準。

五、總結

綜上所述，在以上幾種CI-AKI模型中，每種造模方法各有其優(yōu)缺點(表1)。吲哚美辛及N-硝基-L-精氨酸甲酯聯(lián)合應用加對比劑造模所用時間比較短，花費相對比較少，但是由于對大鼠腎損傷較重，創(chuàng)傷較大，大鼠死亡率稍高，且模型中所用的泛影葡胺非臨床上常用的對比劑，但眾多研究仍采用此對比劑進行實驗研究，因此本研究仍可反映CI-AKI的基本過程，新型CI-AKI的研究有待進一步進行，且由于應用血管損傷藥物，對于研究對比劑腎病的發(fā)生機制有一定局限性。

應用5/6腎切除術+脫水+對比劑造模，廣泛地用于研究慢性腎臟病，由于腎臟組織大部分被切除，死亡率較高，操作復雜，成模率低，且對于應用腎臟組織進行后續(xù)實驗研究的影響較大，因此限制了其在實驗研究中的應用。

應用糖尿病大鼠加對比劑進行造模，由于在臨床上患有糖尿病的患者日漸增多，進展到糖尿病腎病的患者也在增多，因此在糖尿病腎病基礎上建立CI-AKI模型更符合臨床實際情況，且對大鼠創(chuàng)傷較小、死亡率較低、模型組成模率高、腎損傷較輕，然而腎損傷較輕可能和糖尿病腎病造模時間相對較短，未發(fā)展到腎衰竭的終末階段有關，大鼠在發(fā)生糖尿病10周后雖然腎功能出現(xiàn)損傷，此時按照病程考慮此時大鼠處于糖尿病腎病的代償階段，腎臟處于高代謝狀態(tài)，因此延長糖尿病造模時間可能會增加CI-AKI的程度。此外，單次腹腔大劑量注射STZ建立的糖尿病更接近于1型糖尿病，這和臨床上糖尿病以2型糖尿病患者居多的情況仍存在差異，且由于糖尿病會對血管、神經造成一定影響，會影響實驗研究。

表1 對比劑急性腎損傷各造模方法的比較

脫水+呋塞米注射+對比劑造模，操作步驟簡單，不需要進行復雜的手術操作，容易復制，且脫水48 h不影響老鼠的血容量致低灌注以及對Scr沒有影響，不會導致腎功能惡化。由于對比劑是通過尾靜脈注射的，黏稠度較高，如果注射速度過快或者因尾靜脈穿刺失敗注射到皮下組織，24 h后鼠尾會因缺血而壞死，因此應熟練操作以及接受相關專業(yè)培訓。脫水加呋塞米注射由于對腎臟血管損傷作用較小，可用于CI-AKI發(fā)病機制的研究。研究者可根據(jù)自己的研究目標選擇最適合的動物模型，并且將各種模型的優(yōu)缺點考慮在內，將不會影響模型的使用。

隨著實驗動物科學的不斷發(fā)展，各種CI-AKI動物模型的制備從實驗動物的選擇到實驗方法、實驗手段等將會日臻完善，從而為人類更深刻地認識CI-AKI的發(fā)病機制和病理生理過程以及預防和研究新的治療藥物提供重要的實驗手段。