标准化结肠升支支架腹膜炎大鼠模型——一种诱导脓毒症急性肾损伤的简单可行的动物模型

摘要

急性肾损伤（AKI）是危重患者中一种严重的并发症，与死亡率升高相关。本文介绍了一种可靠且可重复的方法 体内 用于模拟炎症条件下急性肾损伤的模型，可能有助于理解脓毒症相关急性肾损伤的发病机制。

摘要

脓毒症患者的急性肾损伤（AKI）与病死率升高及不良预后相关，尽管在深入理解其病理生理机制方面已做出大量努力。本文介绍一种 体内 介绍了一种结合标准化腹腔感染灶以诱导急性肾损伤（AKI）和重症监护（ICU）设置以提供高级血流动力学监测与治疗的模型，该模型可模拟人类脓毒症的临床情况。脓毒症通过标准化升结肠支架腹膜炎（sCASP）方法诱导。AKI的功能性评估通过血液和尿液样本检测进行，同时通过组织病理学评分进行组织学分析。此外，高级血流动力学监测及重复动脉血气采样的可行性，使得对所诱导脓毒症严重程度的差异化分析成为可能。

sCASP 方法是一种标准化、可靠且可重复的诱导脓毒症急性肾损伤（AKI）的方法。该方法具有重症监护设置、持续的血流动力学和气体交换监测、低死亡率，以及能够对肾功能和损伤进行详细分析等优势。因此，所述方法可作为脓毒症急性肾损伤实验研究的新标准。

引言

脓毒症仍然是非心脏重症监护病房（ICU）死亡的首要原因，其死亡率高达 ≈ 30 - 50%^1,2,3严重脓毒症和脓毒性休克的一个特征是急性肾损伤，当其伴随心脏衰竭和呼吸衰竭等远端器官功能障碍时，会导致死亡率进一步升高^4,5,6重症监护病房患者急性肾损伤的总体发生率在20%至50%之间⁷尽管急性肾损伤（AKI）在脓毒症的预后和死亡率中具有关键作用，但其潜在的发病机制仍远未完全阐明。

总体而言，急性肾损伤（AKI）的发生涉及三个主要因素：炎症、毒性损伤以及血流动力学改变⁷。血流动力学改变包括肾血流量（RBF）减少以及整体或局部肾脏缺血。需要注意的是，脓毒症也可能因全身性低血压和/或内皮屏障破坏而导致肾脏微循环障碍⁸。因此，对脓毒性AKI的研究应始终包含血流动力学监测。近期关于AKI的体内研究多采用动物模型，如肾脏缺血-再灌注损伤或双侧肾切除....

方案

所有动物实验程序均经德国下弗兰肯行政区实验动物护理与使用委员会批准，并依照《赫尔辛基宣言》进行。

1. 外科准备及侵入性监测和持续用药的安装

1. 使用经当地机构动物研究监管机构和/或兽医团队批准的浓度和流速，通过精密挥发器以异氟烷麻醉Sprague-Dawley大鼠。通过观察呼吸频率（呼吸变慢且加深）确认麻醉深度，并在尾部或足趾夹捏后验证无反应性。用剃须刀剃除 throat 和腹部的毛发。
   注意： 呼吸频率显著降低可能是麻醉过量的征兆，并最终导致呼吸过缓、低血压甚至死亡。
2. 将大鼠仰卧位放置于加热垫上。在眼睛上涂抹兽用眼膏，以防止眼睛干燥。 根据术中对大鼠的监测结果和/或当地机构动物研究监管机构和/或兽医团队的建议，通过调节异氟烷浓度和气流速率来维持适当的麻醉深度。将大鼠置于自动控温加热垫上，呈仰卧位。
   注意：低温与热损伤影响巨噬细胞 以及微血流动力学参数，应避免此类情况以获得可靠结果。建议使用带有控制机制的加热垫，并通过柔性直肠探头连接大鼠，以维持其体温在生理范围内。
3. 在使用适当的消毒剂对颈部和咽喉进行消毒后 溶液，用手术刀在喉部正中切开皮肤，做一个约2 cm的切口。将大鼠翻转，用手术剪在枕骨下方约1 cm处的颈部做一约1 cm的切口。
4. 将大鼠放回仰卧位。用剪刀和棉签轻轻分离右侧颈静脉和左侧颈总动脉，仔细解剖血管周....

结果

正如 Schick 等人先前发表的研究⁸所示，我们展示了以下结果。

无死亡率的脓毒症诱导
在CASPP模型中，脓毒症由升结肠腔内细菌持续泄漏至腹腔引起，导致粪性腹膜炎和菌血症。植入导管的尺寸可调节粪便排出量，从而控制腹膜炎和脓毒症的严重程度。在上述实验方案中，采用14G针头结合特制10 FR吸引导管的尖端，以产生足够的腹膜炎反应。较小的导管仅导致局部炎症和脓肿形成，因为精囊通常会堵塞较小的支架，阻止持续的粪便排出。

对照组和sCASP组动物均存活至实验结束，但sCASP组需要进行液体复苏以维持平均动脉压（MAP）≥ 70 mmHg。sCASP处理的动物出现弥漫性粪性腹膜炎，无脓肿形成，并表现出严重脓毒症的临床体征，包括活动减少、警觉性下降、毛发.......

讨论

脓毒症急性肾损伤（AKI）的病理生理机制仍极为复杂，尚未完全阐明。针对患者的临床研究和试验无法在组织病理学改变、微循环障碍或药物在细胞水平的相互作用方面获得新的认识¹⁵。此前已有研究提出，亟需建立更优且新型的动物模型，以研究与脓毒症相关的急性肾损伤¹⁹。因此，我们建立了一种由升结肠支架植入性腹膜炎（colon ascendens stent peritonitis）诱导的脓毒症AKI新型动物模型。

CASP 模型是一种具有临床相关性的模型，可模拟外科患者中由粪性腹膜炎引发的人类脓毒症。CASP 的主要优势在于，它不像广泛使用的 CLP 模型那样以缺血性损伤为起始点，后者需对盲肠进行结扎¹⁴。此外，Maier 等人的研究显示，CLP 模型更倾向于表现为腹腔内脓肿的情况，而非伴有全身性菌血症的弥漫性腹膜炎¹⁴。通过在升结肠中植入不同尺寸的支架，可调控脓毒症的严重程度和动物存活率，这一点已在先前的多.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Sprague-Dawley 大鼠	法国 Janvier Labs
异氟烷 CP	cp-pharma，德国布尔戈多夫
聚乙烯导管 PE 10；30米	A. Hartenstein，德国维尔茨堡		0.58×0.96 mm
Swivel (375/D/20)	美国宾夕法尼亚州普利茅斯会合市Instech公司		(375/D/20)
塑料纽扣固定装置	美国宾夕法尼亚州普利茅斯会合市Instech公司		LW105S
Perfusor	B. Braun；德国美尔松根		Perfusor fm
吸痰管 ch. 10	德国 B.Braun Melsungen AG		吸痰管类型 „理想“第10章
缝合线	Syneture；美国		Surgipro；单丝聚丙烯 4-0
缝合线	Ethicon；苏格兰		Prolene；聚丙烯 5-0
14G-静脉导管	BD Insynte；BD Vialon；马德里；西班牙		14GA 静脉导管
棉签	NOBA Verbandmittel Danz GmbH u Co KG；韦特尔；德国
啮齿类动物呼吸机	德国 Hugo Sachs Elektronik KG		啮齿类动物呼吸机，型号：7025
咪达唑仑	德国Ratiopharm		咪达唑仑
热稀释导管	ADInstruments，德国斯佩希巴赫
对氨基马尿酸	Sigma-Aldrich；圣路易斯；美国		对氨基马尿酸钠盐；A3759-25G
菊粉	Sigma-Aldrich；St. Louis；美国		菊粉-FITC；F3272-1G
甲醛	Otto Fischar GmbH & CoKG；萨尔布吕肯ü肯恩，德国		甲醛 3.5%
环戊烷	默克公司；达姆施塔特；德国		Uvasol：2-甲基丁烷
酒精类消毒剂	Schülke & Mayr GmbH，诺德施泰特；德国		kodan Tinktur forte；每100克含45克2-丙醇、10克1-丙醇
聚维酮碘溶液	德国 B.Braun Melsungen AG		Braunol，每100克含7.5克聚维酮碘