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动物模型建立详细方法第六期|小鼠肾纤维化模型(UUO、FA注射)
发布时间:2025-10-20 发布者: 浏览次数:

动物模型建立详细方法第六期|小鼠肾纤维化模型(UUO、FA注射)

ScienceBench Science Bench
2025年09月20日 14:20

肾纤维化研究中两种最经典和常用的动物模型:单侧输尿管梗阻(UUO)模型叶酸(FA)注射模型。这两种模型通过不同的机制诱导肾纤维化,各有其优缺点和适用场景,是研究肾纤维化发病机制和药物干预效果的强大工具。


1. 单侧输尿管梗阻 (UUO) 模型

这是应用最广泛肾纤维化模型,主要通过手术方式实现。

建模机制

通过外科手术将小鼠或大鼠的一侧输尿管完全结扎,造成该侧肾脏的尿液流出道梗阻。

  • 机械压力和缺氧:梗阻导致肾盂内压力急剧升高,压迫肾小管和周围毛细血管。

  • 肾小管损伤:高压直接导致肾小管上皮细胞损伤、凋亡和坏死。

  • 炎症反应:损伤的细胞释放大量炎症因子和趋化因子(如TGF-β1, MCP-1, TNF-α),招募巨噬细胞、淋巴细胞等炎症细胞浸润。

  • 肌成纤维细胞活化与ECM沉积:间质中的成纤维细胞被激活分化为肌成纤维细胞(主要来源),同时上皮细胞可通过上皮-间质转化(EMT)参与其中。这些活化的细胞大量合成和分泌胶原蛋白等细胞外基质(ECM),最终导致不可逆的间质纤维化。

结扎手术方法:
上三分之一结扎,下三分之一结扎,中间用剪刀剪断,结扎时间14天可取材

优点

  1. 高度可重复性:手术成功与否直接决定模型成败,操作标准化后,模型成功率极高,个体差异小。

  2. 病变快速且严重:纤维化进程非常迅速。通常在手术后7-14天即可形成非常显著的肾间质纤维化,适合短期药效学研究。

  3. 内在对照:对侧肾脏未做处理,可作为完美的内部对照(假手术组通常只分离不结扎输尿管)。

  4. 机制研究明确:病理生理过程清晰,是研究梗阻性肾病和纤维化核心信号通路(如TGF-β/Smad)的“金标准”模型。

缺点

  1. 非生理性:这是一种急性、严重的机械损伤模型,与人类常见的慢性进行性肾病(如糖尿病肾病、高血压肾损害)的起病方式不同。

  2. 不适用于长期研究:由于梗阻侧肾功能迅速丧失,且可能因严重肾积水导致动物出现全身并发症,不适合进行长期的慢性病程观察。

  3. 需要外科手术技巧:对操作者的外科技术有一定要求,手术创伤本身也是一个应激因素。

主要应用

  • 研究肾纤维化的核心机制(如炎症、EMT、细胞凋亡)。

  • 快速筛选抗纤维化药物的疗效

  • 研究梗阻性肾病的病理改变。

2. 叶酸 (Folic Acid, FA) 注射模型

这是一种通过化学药物诱导的模型,模拟了肾小管损伤后的修复性纤维化过程。

建模机制

给小鼠或大鼠一次性大剂量腹腔注射或皮下注射叶酸(通常溶解在碳酸氢钠溶液中)。【剂量:280mg/kg,28天可取材】【注意不要使用DMSO溶解】

  • 晶体沉积与直接肾毒性:叶酸在肾小管腔酸性环境中溶解度降低,形成结晶,直接堵塞肾小管并损伤肾小管上皮细胞。

  • 急性肾损伤(AKI):导致急性肾小管坏死,表现为血肌酐和尿素氮急剧升高。

  • 不完全修复与纤维化:肾脏具有强大的修复能力,但如果损伤过于严重或持续存在,修复过程会失调。活化的成纤维细胞和炎症细胞导致过度的ECM沉积,在损伤后2-4周逐渐形成慢性纤维化瘢痕。

优点

  1. 模拟AKI向CKD转变:这是该模型最大的优势。它完整地再现了急性损伤后修复不良导致慢性纤维化的过程,与临床上由缺血、中毒等因素导致的急性肾损伤后继发慢性肾脏病(CKD)的情景非常相似。

  2. 操作简单:无需复杂手术,仅需一次注射,技术门槛低。

  3. 双侧肾脏受累:模型会导致双侧肾脏同时出现病变,更适合研究全身性用药对整体肾功能的影响。

缺点

  1. 变异性较大:模型成功率受动物品系、年龄、体重和叶酸批次的影响较大,个体差异比UUO模型更明显。

  2. 有自我恢复趋势:动物肾脏具有较强的再生能力,在注射后早期可能会出现一定程度的自我修复,纤维化程度可能不如UUO模型稳定和严重。

  3. 急性期死亡率:大剂量叶酸注射可能导致严重的急性肾衰竭,引起动物死亡,需要注意剂量控制和支持治疗。

主要应用

  • 研究急性肾损伤向慢性肾脏病转化的机制。

  • 研究肾小管损伤后修复与再生的调控机制。

  • 评估药物在延缓CKD进展方面的长期疗效。

如何选择模型?

  • 如果你的研究重点是快速验证某个基因或药物在纤维化通路中的作用,希望模型稳定、高效,UUO模型是首选。

  • 如果你的研究关注急性损伤后如何发展为慢性纤维化(即AKI-to-CKD transition),希望更贴近临床某些情景,FA模型更为合适。

在许多高水平研究中,科学家会同时使用这两种模型来相互验证结论的普适性,从而证明其发现的机制或治疗方法不仅在急性梗阻模型中有效,在毒性损伤导致的慢性化模型中也同样有效,这极大地增强了结论的说服力。



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