失血性休克動物模型研究進(jìn)展

受傷后，水體容易因失血而導(dǎo)致出血，導(dǎo)致一些病理和生理變化，如組織和器官缺氧和恢復(fù)后的缺氧、組織和器官缺氧等。這一過程中機(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。因此,闡明創(chuàng)傷及失血性休克的病理生理機(jī)制及這一過程中的免疫反應(yīng)甚為關(guān)鍵。失血性休克動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,了解失血性休克時不同動物模型的特征,可正確解讀研究信息,為臨床救治失血性休克提供有價值的救治措施和理論依據(jù)。本文通過檢索相關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合我們自己的實踐經(jīng)驗,總結(jié)目前用于研究失血性休克的動物模型,并分析了各自的優(yōu)缺點,力爭為廣大醫(yī)務(wù)工作者在失血性休克動物模型選擇與應(yīng)用方面提供有益參考。1不同類型的實驗動物模型根據(jù)動物的種屬,失血性休克的實驗動物模型可分為如下類型。1.1動物失血性休克模型1.1.1豬和羊失血性休克的反應(yīng)動力學(xué)模型相對于小動物來講,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驗研究。另外,這些動物可獲取的標(biāo)本較大也是被廣泛應(yīng)用的重要原因。從心血管系統(tǒng)和血流動力學(xué)對失血性休克的反應(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。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。然而大動物模型比較昂貴,需要的研究經(jīng)費較多,而且所能提供的反映免疫功能變化的檢測指標(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對克氏原螯蝦的免疫反應(yīng)與小動物模型和非靈長類動物模型相比,靈長類動物模型具有許多優(yōu)勢。靈長類與人類在失血性休克發(fā)生后具有相似的生理反應(yīng)、血流動力學(xué)變化和免疫反應(yīng),而且從遺傳學(xué)角度來說,靈長類與人類最為接近。因此,適用于人類研究的免疫學(xué)試劑,也同樣適用于靈長類的實驗研究。盡管靈長類動物模型具有明顯優(yōu)勢,但靈長類動物獲取及飼養(yǎng)都非常困難,從效價比來看并不劃算。1.2動物失血性休克模型1.2.1基因敲除動物的檢測在研究疾病的分子機(jī)制方面小鼠的優(yōu)勢明顯,不但通過對小鼠進(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%。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)論前還需在大動物模型上進(jìn)行實驗加以驗證。1.2.2失血性休克后大鼠的免疫反應(yīng)使用大鼠模型研究失血性休克具有諸多優(yōu)勢。主要優(yōu)點為:便于飼養(yǎng)、價格低廉、容易操作及與小鼠相比血容量較多等。Ness等研究發(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。盡管大鼠也是小動物,但并不像小鼠那樣可以很容易實現(xiàn)基因敲除。此外,與小鼠相比大鼠可用于研究免疫學(xué)變化的檢測指標(biāo)也較少。2失血性休克實驗動物模型的分類根據(jù)研究的原理和目的不同,目前可將失血性休克實驗動物模型分為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定容性失血性休克這種模型是在動物麻醉后,在設(shè)定的一段時間內(nèi)根據(jù)估計血容量放出一定比例的血液,因此,這種模型在評估血流動力學(xué)(比如代償機(jī)制)方面具有優(yōu)勢,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。Mackrell等制作一種小鼠定容性失血性休克模型,失血性休克是通過股骨骨折并釋放估計總血容量的40%來實現(xiàn)的,目的是檢測脾臟巨噬細(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等使用大鼠定容性失血性休克模型(失血量12mL/kg體重)評估失血性休克對骨折愈合的影響。制備豬定容性失血性休克模型時,放血量一般為估計總血量的25%~45%或10~30mL/kg體重。Starr等利用山羊制成了定容性失血性休克合并脛骨骨折模型,用以評估骨折的愈合。最近一項研究中,Frankel等發(fā)現(xiàn),制備豬定容性失血性休克模型時,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定壓性失血性休克的治療定壓性失血性休克模型的優(yōu)勢在于研究者可以通過監(jiān)測血壓來控制低血壓的程度和時間,因此常用于研究失血性休克時不同程度的低血壓對病理生理機(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是與臨床實際差別較大。制備這種模型,動物需要麻醉和插管,然后通過放血將血壓控制在預(yù)定的范圍內(nèi),并維持一定的時間。Schneider等利用小鼠定壓性失血性休克模型[平均動脈壓(meanarterypressure,MAP):(35±5)mmHg,90min]研究了年齡和性別對免疫反應(yīng)的影響。Claridge等也利用小鼠定壓性失血性休克模型(MAP:35~45mmHg,30min)研究了機(jī)體對失血性休克和復(fù)蘇后二次打擊(剖腹手術(shù))的反應(yīng)。Rupani等利用大鼠定壓性失血性休克模型(MAP:30mmHg,90min及MAP:40mmHg,30min)做了許多實驗,這些實驗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等利用大鼠定壓性失血性休克模型(MAP:30mmHg,90min)研究L-精氨酸對組織愈合的影響。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等利用大鼠定壓性失血性休克模型(MAP:40mmHg,20min)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20~40mmHg,維持30~180min。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物,狗和羊也可用于制備定壓性失血性休克模型(狗:MAP,40mmHg,5min;羊:MAP,40mmHg,120min)。Deitch等還用狒狒制作定壓性失血性休克模型(MAP:40mmHg,40min),驗證了他們前期關(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),而且與休克期的長短有關(guān)。因此,定壓性失血性休克模型填補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乳酸鹽林格液和其他分析方法復(fù)蘇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。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等分別用狗采用髂動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)蘇對血流動力學(xué)及繼發(fā)出血的影響,發(fā)現(xiàn)兩者均在穩(wěn)定血流動力學(xué)的同時并不增加繼發(fā)出血的發(fā)生率。相反,Abu-Hatoum等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等建議為保證實驗結(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)時間和失血量方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。Sondeen等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失血性休克生理模型的選擇盡管目前有各種各樣為不同實驗?zāi)康脑O(shè)計的失血性休克動物模型,但種屬差異和不同的臨床實際情況不可逾越。因此,也就無法設(shè)計出一種與臨床實際非常接近的理想化的失血性休克實驗動物模型。在選擇研究失血性休克動物模型時既要考慮每種動物模型之間的差異,又要考慮研究問題是否需要一種與人類創(chuàng)傷失血性休克生理機(jī)制非常相似的實驗?zāi)Ｐ汀Ｓ绕湫枰獜娬{(diào)的是,只有選準(zhǔn)動物實驗?zāi)Ｐ?并充分模擬人體所處的客