通过电凝法建立的梗阻性慢性胰腺炎模型

摘要

本实验方案描述了一种新型的慢性阻塞性胰腺炎建模方法，该方法通过可视化胰管并对其实施电凝，从而导致胰管阻塞。

摘要

慢性胰腺炎（CP）是一种严重的炎症性疾病，可破坏胰腺，导致糖尿病，并增加胰腺癌风险，严重影响患者的生活质量。CP 的研究是胃肠病学领域的重要课题。我们建立了一种新的动物模型，以克服现有模型的局限性，该模型采用 8 周龄雄性 C57BL/6 小鼠。

在对麻醉小鼠进行腹部手术暴露胰腺后，我们在靠近肝脏的位置夹闭胆总管，以防止亚甲蓝进入其中。将毛细管插入胆总管以注入染料，直至胰管被染色。在观察到胰管显影后，选择胆总管与胰十二指肠上动脉之间区域的中下2/3部分胰腺进行电凝处理。当无法再观察到蓝色染色液时，停止电凝。随后关闭腹腔，正常饲养小鼠。术后第7、14、21和28天，对胰腺组织进行苏木精-伊红染色（HE染色）、Masson染色及免疫组织化学检查，并分析血清生化指标。术后14天的病理表现与慢性胰腺炎特征高度一致，血清生化参数亦符合慢性胰腺炎的表现。

引言

慢性胰腺炎（CP）是一种严重的进行性炎症性疾病，可导致胰腺破坏，并表现为腹痛和消化系统紊乱。随着病程进展，可能引发糖尿病，并增加胰腺癌的发病风险。因此，建立慢性胰腺炎的动物模型并开发有效的治疗策略至关重要。

胰腺外分泌腺泡细胞可产生并分泌大量消化酶。当细胞器和蛋白质稳态调节受到破坏时，可导致细胞内胰蛋白酶原的异常激活，最终引起腺泡细胞损伤并促进胰腺炎的发生¹。

既往研究表明，小鼠模型，尤其是通过重复注射雨蛙素²以及手术结扎胰管所建立的模型^3,4，在慢性胰腺炎（CP）研究中发挥了重要作用。雨蛙素可诱导急性胰腺炎，并可能进展为慢性状态，但由于缺乏特异性的胰管阻塞，其在模拟梗阻性胰腺炎方面的临床意义有限。尽管手术结扎能更好地模拟人类慢性胰腺炎的梗阻特性，但该方法侵入性强、操作困难，且常导致严重的全身性影响，从而阻碍了对局部胰管病变的研究。

针对这些局限性，研究人员提出了一种通过电凝法建立梗阻性慢性胰腺炎（CP）的新模型。该方法类似于胰管结扎的原理，可阻断胰管，但操作更简便且成功率更高。有研究提出，在猪的主要胰管中应用射频消融是一种安全有效的诱导胰腺萎缩的方法⁵，这提示通过高频电凝切断主胰管可能产生类似效果。该技术包括逆行性胰管穿刺并注射亚甲蓝溶液以显示胰管结构，随后进行电凝以诱导局部胰管梗阻(图1)。该方法可引发类似于人类梗阻性CP的炎症和纤维化改变，同时避免广泛的炎症反应和全身性并发症。与传统模型相比，电凝模型具有多项优势：可特异性靶向胰管、减少实验变异性，并降低全身性并发症的发生率。该模型为研究CP中胰管梗阻的发病机制及其在疾病进展中的作用，提供了一种更具疾病特异性、可重复性强且应用灵活的研究手段。

方案

所述的所有动物实验均已获得海军军医大学动物使用与护理委员会的批准。确保所有外科手术材料均为无菌状态。

1. 开腹手术

1. 通过腹腔注射给予氯胺酮（80 mg/kg）和赛拉嗪（10 mg/kg）混合物以诱导麻醉。通过评估足底反射和角膜反射的消失情况来监测麻醉深度。根据需要追加给药（初始剂量的20%），以在整个手术过程中维持足够的麻醉深度。通过轻捏脚趾确认麻醉深度是否足够。将动物置于加热垫上以维持体温。
2. 使用剃毛器剃除胸部至下腹部区域约2 cm²的毛发。用氯己定/碘液和酒精交替进行三次消毒手术区域。
3. 使用手术胶带将小鼠固定在手术板上，并覆盖无菌手术单。
4. 使用剪刀在腹部中央做一道2 cm长的切口，随后在上腹部与剑突之间做一道1 cm长的切口。

2. 定位并暴露胰腺

1. 借助腹腔扩张器，定位将进行电凝的胰腺区域。
2. 使用无菌棉签，从左上腹后方辨认十二指肠，并翻转十二指肠以清晰观察连接肝脏的胆管。

3. 标记手术部位

1. 使用微血管夹暂时阻断近端胆总管，防止逆行灌注液渗漏至肝脏。
2. 将内径为0.25 mm、外径为0.35 mm的聚乙烯管连接至外径为0.25 mm的针头上。用此装置围绕壶腹部插入，对准十二指肠大乳头，将导管插入其中，进入胆总管约一半深度时停止插入。
3. 启动输液泵，以50 µL/min的速度在2分钟内通过微量泵注入0.2%亚甲蓝溶液（用0.9%生理盐水稀释），剂量为50 µL/10 g。胰管将逐渐变为蓝色。
4. 操作结束后，拔出聚乙烯管并移除微血管夹。

4. 电凝程序的诱导

1. 使用无菌棉签辅助固定胰腺，并将电凝刀对准蓝色部分进行电凝。电凝部位位于胆总管与胰十二指肠上动脉之间的中下2/3处。
   1. 为遵循本研究方案，请采用以下电凝操作参数：电压：220 V；电极材料：纯铜；处理时间：在胰腺部位避开血管电凝2–3秒，直至亚甲蓝标记位置的蓝色被电凝后的黄色或棕色取代；操作区域大小：根据小鼠个体情况而定，电凝区域位于胰腺背侧，选择胆总管与胰十二指肠前上动脉之间的位置；温度：300 °C。
2. 当观察不到蓝色染色液时，终止电凝操作。
3. 使用4-0可吸收缝线关闭腹腔，使用4-0不可吸收单丝聚丙烯缝线缝合皮肤。从开腹至缝合完成的时间不得超过20分钟。
4. 对照组小鼠的处理方式与实验组相同，但确保灌注成分仅包含亚甲蓝。在对照组（假手术组）中给予亚甲蓝注射，但不进行电凝手术。

5. 保持动物存活

1. 小鼠腹部手术后的伤口护理，需每天检查切口是否有出血或发红现象：若出现出血，应用无菌纱布轻轻按压止血，然后更换敷料；若出现发红，应每天涂抹一次红霉素软膏，同时采取措施防止小鼠啃咬伤口。关于镇痛处理，术后立即通过腹腔注射给予卡洛芬（5 mg/kg），之后每24 h 给药一次，连续使用3天。

6. 分析方法

1. 测定第7、14、21天的血清生化指标，并观察胰腺组织的病理学变化^st电凝后的第28天
2. 通过腹腔注射给予动物氯胺酮（80 mg/kg）和赛拉嗪（10 mg/kg）混合物以进行麻醉 通过眶后静脉丛采集约 500 µL 血液。
3. 轻轻固定背部皮肤，以使眼球轻微突出。
4. 将毛细管末端置于眼角处，以约30°–45°的角度轻轻插入眼球下方。旋转毛细管，直至血液开始流出。
5. 收集结束后，用纱布轻轻按压以保持眼睑闭合。
6. 离心血清（1,200 × g，15 分钟）并收集上清液用于淀粉酶、胆红素和透明质酸的测定（步骤 6.10）。
7. 用氯胺酮-赛拉嗪麻醉小鼠，确认其处于深度麻醉状态（无足底反射或角膜反射），随后进行颈椎脱位以实施安乐死。
8. 将安乐死的小鼠置于4 °C的手术台上，使用剪刀和镊子进行操作 "V" 在腹壁做切口以暴露腹腔。取出小鼠胰腺，并将器官分为三部分用于染色。
9. 将胰腺组织用4%多聚甲醛溶液固定后进行石蜡包埋。将胰腺石蜡块切成0.5 mm厚的切片，用苏木精-伊红（HE）染色及Masson染色，以便在光学显微镜下观察。采用石蜡包埋的胰腺组织进行免疫组织化学分析。
10. 检测淀粉酶（U/dL）、胆红素 （mmol/L）和透明质酸（µg/L）的浓度，所用试剂盒均为商用产品，并按照生产商的说明进行操作。

结果

将动物分为对照组（仅注射亚甲蓝用于电凝）和电凝组，每组共20只小鼠。对照组死亡率为0%，电凝组死亡率为15%；建模成功率（存活模型小鼠数量）为71%。每组各选取12只动物进行病理学评估。于术后第7、14、21^st和28天，每组随机选取3只小鼠进行HE染色、Masson染色及免疫组化染色。建模过程见图1。在使用亚甲蓝示踪后，我们对小鼠胰腺上胆总管与胰十二指肠前上动脉之间的区域进行电凝。若电凝区域选择在该位置中下部且面积小于三分之一，则效果可能达不到预期；然而，若电凝范围超过三分之二，小鼠很可能在电凝后72小时内死亡，这可能与胰管完全阻塞后引发的严重急性胰腺炎有关。

由此我们得出结论：在电凝术后第14天，小鼠胰腺中可观察到慢性胰腺炎的组织学特征（如图1所示），该病变并非胰管完全阻塞所致，而是由胰管部分阻塞后形成。术后第7天的组织显示轻微的组织水肿，尚未出现慢性胰腺炎的证据。第14天时，胰腺组织的HE染色显示胰腺腺泡细胞呈散在分布。至第21天，胰腺组织中腺泡细胞的炎症程度逐渐减轻。到第28天时，组织病理学改变已出现逆转迹象（图2）。这可能是由于电凝过程中胰管电凝不充分，以及胰管部分阻塞后残余胰管的代偿作用所致。

Masson染色显示，手术组的纤维化程度明显比假手术组更为严重。Col-1和α-平滑肌肌动蛋白（alpha-smooth muscle actin，SMA）染色的免疫组化评分更高（图3）。病理分析在第14天观察到胰腺组织中存在慢性胰腺炎，并在后续仅通过HE染色比较病理分析前后的变化。通过对血清生化指标的分析发现，电凝组的血清淀粉酶、胆红素和透明质酸浓度均高于对照组，提示慢性胰腺炎已被诱发（图4）。

图1：通过电凝法在小鼠中诱导梗阻性慢性胰腺炎的示意图。 请点击此处查看此图的放大版本。

图 2：胰腺组织随时间变化的苏木精-伊红染色。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3：胰腺的苏木精-伊红染色、Masson 染色及免疫组织化学分析。 缩写：Col-1 = I型胶原α-1；SMA = α-平滑肌肌动蛋白。 请点击此处查看该图的放大版本。

图4：不同时间点小鼠血清生化指标的代表性结果。（A） 血清透明质酸浓度（µg/L）。（B）血清胆红素浓度（mmol/L）。（C）血清淀粉酶浓度（U/dL）。请点击此处查看该图的放大版本。

讨论

胰腺炎的风险和严重程度由遗传和环境因素共同决定⁶。临床胰腺炎的彻底治愈是胃肠病学领域的一个目标，而建立动物模型则是实现这一目标的第一步。目前存在多种建立此类模型的方法，每种方法均有其优缺点^7,8,9,10,11。

外科医生已使用高频电凝技术对主胰管进行腔内热消融（ETHA），以减少胰腺外分泌，从而降低胰十二指肠切除术（PD）后术后胰瘘（POPF）的发生率¹²。这表明，通过热消融诱导胰腺萎缩的方法已在临床实践中得到应用。我们开发了一种新的梗阻性胰腺炎模型，利用亚甲蓝显影胰管，并对其进行精确的电凝处理。

选择8周龄雄性C57BL/6小鼠用于本实验。雌性小鼠具有生殖周期，体内激素水平可能对实验数据产生影响。在8周龄时，小鼠处于生命旺盛期，器官发育成熟，健康状况良好，且同龄雄性小鼠体型更为健壮。在术后1个月的观察期间，我们在第7、14、21和28天采集了小鼠胰腺组织；其中第14天获得的结果最符合胰腺炎的病理特征。

该方法存在若干注意事项。首先，应尽可能靠近肝门处夹闭胆总管，以便将染料注入胰管。其次，需注意亚甲蓝染料注入胰管的速度和时间。染料溶液过少则无法显示胰管，而过多则会妨碍术野中主胰管位置的辨认。第三，当无法观察到蓝色染色溶液时，应停止电凝操作。在这些实验中，手术操作需在亚甲蓝染色指示的区域内进行，因为小鼠胰腺电凝的区域可能有所不同，因此使用亚甲蓝染色来追踪胰管的走行。第四，术中胰腺任何出血均应立即止血。同时，应使用电凝刀切开胰腺。若电凝刀因任何原因与胰腺粘连，应延长电凝时间。这是预防术后胰液漏所导致严重并发症的最常用方法。

然而，该方法存在一些缺点。操作者的熟练程度直接影响实验结果，且不同小鼠之间手术的一致性会影响模型的成功率。该模型模拟了胆结石或胰管阻塞的影响，导致反复发作的急性胰腺炎，最终引发慢性胰腺炎。这可以解释胆红素水平的升高。因此，根据电凝程度的不同，该模型也可开发为急性胰腺炎模型。电凝后3天小鼠胰腺的早期实验显示出了急性胰腺炎的特征，但术后并发症降低了该模型在急性胰腺炎研究中的成功率。然而，不能排除电凝过程中电灼产生的热量可能扩散至胆总管。如何通过电凝稳定地诱导急性胰腺炎，值得进一步探讨。

与需要在数周内反复注射的传统雨蛙素注射方法相比，电凝法更节省时间且操作更为便捷。尽管雨蛙素注射具有良好的稳定性和操作简便性，但电凝法仅需约20分钟，可节省后续实验时间。

开发新模型旨在研究疾病自然史并开发靶向治疗。我们的新型动物模型有助于模拟小鼠因胰管阻塞引起的慢性胰腺炎，包括内镜逆行胰胆管造影术后胰腺炎（ERCP）¹³。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
16 mm 显微血管夹	Stronger, 宁波, 中国
可吸收缝合线	扬州金环医疗器械厂	4-0	-
卡洛芬	上海麦克林生化科技有限公司	C830557-5g	-
毛细玻璃管	Tygon, 美国	AAQ(AAD)04091	0.25 x 0.3 mm
电凝刀	顺业医疗设备有限公司, 宁波, 中国	Shun Ye BDD-YE-DF-1
眼科剪
盐酸氯胺酮注射液 (Ketaset CIII)	硕腾公司 (Zoetis Inc.)	S5564	-
亚甲蓝染色液	索莱宝, 上海, 中国	G1303
非吸收性 4-0 单股聚丙烯缝合线	金环, 上海, 中国
手术显微镜	穆瑞泽, 广东, 中国	MSD203
眼科镊
圆头棉签	Olga Sherer, 华熙医疗, 中国
注射器针头	敏安克, 浙江, 中国		0.25 mm
组织镊
组织剪	上海浦新仪器科技有限公司
盐酸赛拉嗪注射液	拜耳动物保健	XYL-50-20	-