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多器官功能障礙綜合征(mods)動物模型是研究MODS發(fā)病機制和臨床防治的基礎，同時也是MODS研究的一個難點。MODS是多因素誘發(fā)的臨床綜合征，發(fā)病機制復雜，再加上治療因素的干擾，使得模擬MODS的病理變化和臨床特征十分困難。因此，建立標準化的和符合臨床實際的MODS動物模型一直是國內外學者在探索的課題〔13〕。在本文中，作者將根據國內外MODS模型研究的進展，結合本人的研究經驗，對MODS模型的標準化、致傷因素等問題進行討論，并介紹一些實用的MODS模型，供讀者參考。

1MODS模型的標準

復制MODS模型的目的在于：模擬MODS的發(fā)病因素、病理過程和臨床特征，研究MODS的發(fā)病機制及防治方法。根據90年代的最新認識，MODS是全身炎性反應綜合征(SIRS)的常見并發(fā)癥，多器官衰竭(MOF)僅是MODS的終末表現(xiàn)；而SIRS是機體對各種致病因素〔包括感染和(或)非感染因素〕的全身炎癥反應，膿毒癥僅指感染引起的SIRS。正確理解上述概念，對于成功的復制MODS動物模型具有重要意義。因此，作者認為，一個符合臨床實際的理想的MODS實驗模型應具備的標準是：①致傷因素與臨床MODS常見誘因基本一致；②發(fā)病在致傷24小時以后；③有SIRS的表現(xiàn)；④有2個以上器官或系統(tǒng)的功能障礙；⑤有足夠的發(fā)病率和死亡率。

1.1致傷因素：即在MODS模型復制時，對動物施加的各種可能誘發(fā)或加重MODS的損傷性因素。采用何種致傷因素，主要根據MODS臨床常見誘因、不同研究目的、動物種屬和實驗條件決定。根據臨床常見MODS誘因，MODS模型的致傷因素主要包括各種休克、再灌注損傷、創(chuàng)傷和燒傷、感染或膿毒癥、過度炎癥、肺或腸屏障功能損害等。這些因素可以單獨或復合使用，采用一次或多次打擊施加于動物。必要的器官支持(主要是循環(huán)、呼吸和代謝支持)在復制符合臨床實際的MODS模型過程中(尤其是雙相遲發(fā)MODS模型)，也是一種不可缺少的關鍵因素。此外，不同種屬的動物對各種MODS致傷因素的耐受力和反應性差別較大，不同的研究目的和實驗條件對致傷因素也有一定的要求。

1.2MODS的診斷依據：根據臨床MODS的定義，發(fā)病或較傷后24小時以上出現(xiàn)MODS方可診斷，而24小時內發(fā)生MODS或死亡者，應視為復蘇失敗，與休克和創(chuàng)傷造成器官的直接損傷和死亡相區(qū)別。同樣，動物MODS診斷也定在致傷后24小時。實驗動物MODS的診斷依據與人類基本一致〔1，4〕，即：誘發(fā)因素+SIRS+多器官功能障礙。

1.3SIRS的表現(xiàn)：目前尚缺乏動物SIRS的診斷標準。作者根據復制MODS模型的實踐，在人類SIRS臨床診斷依據的基礎上，提出以下動物SIRS的診斷依據：①直腸溫度較正?；騻吧呋蚪档?℃；②呼吸頻率超過對照值2倍或PaCO2較對照值降低25%；③白細胞總數(shù)超過對照值的2倍或減少50%；④心率較對照值增加50%。值得注意的是，受動物麻醉或緊張等因素的影響，常難于測得準確的呼吸和心率。因此，上述幾項中，采用直腸溫度、PaCO2、白細胞計數(shù)和分類的變化進行診斷相對較為準確。若實驗條件許可，最好能持續(xù)監(jiān)測動物的血流動力學和氧代謝指標的變化以及炎性介質的水平，以便更全面和精確地判斷SIRS發(fā)生的時間和程度。動物發(fā)生SIRS時，心排血量減少，外周阻力增加，氧耗量和氧攝取增加，血漿急性期蛋白和多種炎性介質(如腫瘤壞死因子、白細胞介素和磷脂酶A2等)水平升高；多臟器組織呈炎癥改變。

1.4多器官功能障礙：動物的多器官功能障礙的診斷依據與人類基本一致，所采用的實驗室診斷指標也大致相同。目前，國內外還沒有統(tǒng)一和公認的動物器官功能障礙的診斷標準。各實驗室往往根據其對MODS模型的認識、研究目的以及檢測條件，制定各自的診斷標準。作者根據長期從事MODS動物模型研究的經驗，也提出動物的多器官功能障礙診斷和評分標準供讀者參考〔1，57〕。動物的診斷標準與人類比較有如下特點：①以實驗室檢查為主，以排除主觀和治療因素的影響；②動物標準多采用對照值(尤其是自身對照)，能減少種屬和個體差異的影響；③采用功能評分方法，以反映器官功能障礙的程度。

1.5發(fā)病率和死亡率：一個理想的MODS動物模型應有較高的發(fā)病率和死亡率，根據MODS早期診斷和防治研究的要求，較適宜的MODS發(fā)病率和死亡率應在50%以上。多次打擊、復合致傷，特別是進行器官功能監(jiān)護和支持能提高MODS模型成功率。

2常用的MODS動物模型

2.1一次打擊模型(singlehitmodel)：一次打擊模型又稱單相打擊模型，是指用單一致傷因素一次實施或者2個以上致傷因素同時或相繼實施復制MODS模型，是目前國內外最常見的MODS動物模型復制方式，此類模型主要模擬單相速發(fā)MODS的發(fā)病過程和臨床特征〔8〕。其特點是致傷因素相對簡單，多采用小動物，病程短(數(shù)小時至數(shù)日)；復制出的單相速發(fā)MODS與原發(fā)打擊關系密切；實驗結果容易分析；常用于MODS機制研究和防治藥物的篩選。

2.1.1創(chuàng)傷復合低血容量性休克模型：低血容量性休克及其復蘇與再灌注過程是創(chuàng)傷和燒傷后最基本的病理生理過程，也是MODS常見誘因或前置狀態(tài)。由于低血容量性休克模型較好地模擬了上述過程，常作為復制創(chuàng)傷后MODS模型的基礎方式。但作者的研究表明，用單純低血容量性休克復制MODS動物模型成功率很低，動物的反應常表現(xiàn)出類似“全或無”的特點〔1，5，9〕。輕度休克對器官功能影響很小，而重度休克在可逆期及時復蘇，雖然動物存活率高，但MODS發(fā)生率低(小于15%)；不可逆休克時，95%動物在休克后24小時內死亡。此外，動物的表現(xiàn)為低排高阻、低代謝和輕度的炎癥反應，與臨床MODS不同，此時的氧自由基損傷和腸道細菌易位也是一過性的。因此，一些學者多在低血容量性休克基礎上施加創(chuàng)傷或感染等因素，提高MODS的發(fā)生率。

Chaudry等〔10〕在1989年復制出一種具有MODS臨床特征的創(chuàng)傷休克模型，即：使用SD大鼠經乙醚輕度麻醉，在1分鐘內用電刀作5cm腹壁正中切口，然后造成低血容量性休克，血壓維持在5.3kPa(1kPa=7.5mmHg)1小時。之后輸入4～5倍失血量的乳酸林格氏液進行復蘇并維持。整個實驗過程，動物基本處于清醒狀態(tài)，沒有進行全身肝素化，通過持續(xù)少量輸液維持血壓，液體復蘇過程也與臨床抗休克補液過程基本相似。傷后3～5日，動物體重顯著降低，伴有全身炎癥反應和心、肝、肺以及腸屏障功能障礙，死亡率高達50%。Schlag等〔11〕在1990年采用狒狒先造成動物股骨和脛骨骨折，并在骨折部位的軟組織重錘100次，低血容量性休克復制方法與Chaudry的方法相似，未進行全身肝素化，但休克較重(4.0～6.0kPa，維持4小時)。3日內，大多數(shù)動物出現(xiàn)典型的創(chuàng)傷性休克的血流動力學和代謝變化，同時有全身炎癥反應和多器官衰竭的功能和形態(tài)改變。Schlag認為，狒狒的創(chuàng)傷性休克模型尤其適用于創(chuàng)傷性休克誘發(fā)全身炎癥反應失控和多器官衰竭研究。付小兵等〔12〕設計了一種狗槍彈傷復合失血再灌注致創(chuàng)傷性休克模型，動物多臟器衰竭發(fā)生率達30.8％。

2.1.2膿毒癥模型：感染或膿毒癥雖然是臨床MODS的最常見的誘發(fā)因素，研究人員也常采用制作感染病灶或注射內毒素的方法造成膿毒癥或內毒素血癥。但遺憾的是，使用這些方法復制出的MODS模型成功率并不高〔13〕。作者曾分別觀察了家兔肌肉感染灶、腹膜后感染灶、盲腸結扎穿孔致腹腔感染和山羊門靜脈大劑量輸注內毒素(O55B5，1.0～1.5μg．kg－1．h－1)以及持續(xù)微量輸注內毒素(30ng．min－1．kg－1，持續(xù)5日)5種感染模型動物的臨床特征、存活率和MODS發(fā)生率〔1，5〕。結果顯示：只有盲腸結扎穿孔和門靜脈持續(xù)微量輸注內毒素模型動物能存活5～10日，并表現(xiàn)出高代謝、高排低阻和全身炎癥反應等SIRS的臨床特征，其他3組存活時間都較短。動物單器官衰竭發(fā)生率雖能達到50%，但如若不進行器官支持，多器官衰竭發(fā)生率難于超過30%。國內外其他學者的研究結果也基本相似〔5，14，19〕。

從上述模型的研究得出以下經驗：①動物對感染因子的作用也表現(xiàn)出類似“全或無”的特點。②不同種屬和批號的細菌和內毒素對實驗結果影響很大，即使用完全相同的細菌或內毒素攻擊，動物也表現(xiàn)出明顯的種屬和個體差異。③不同劑量的內毒素及給藥途徑可造成動物兩種完全不同的反應。大劑量快速輸入能造成內毒素休克，動物在數(shù)小時內死亡，與MODS臨床表現(xiàn)不同。而持續(xù)小劑量輸入內毒素能模擬人類膿毒癥時內毒素持續(xù)小量釋放入血的特點，動物表現(xiàn)出諸如高動力循環(huán)、持續(xù)高代謝和全身炎癥反應等SIRS的臨床特征。④羊是復制SIRS和MODS模型的比較理想的動物。首先，羊對內毒素十分敏感，實驗證明，僅用0.6μg/kg的內毒素就能造成羊肺血管損傷和PaO2降低，同時表現(xiàn)出高動力循環(huán)和全身炎癥反應。而大鼠、家兔和狗對內毒素攻擊則表現(xiàn)出較強的耐受性，需要比羊大幾十至幾百倍劑量的內毒素(0.6～40.0mg/kg)才能出現(xiàn)膿毒癥和器官損傷。其次，羊性情溫順，肺部淋巴系統(tǒng)豐富，特別適用于制作肺淋巴瘺和慢性實驗。

2.1.3過度炎癥模型：Maier和Fry〔20〕認為，MODS是針對創(chuàng)傷和感染的刺激而產生的免疫反應過于強烈損傷自身細胞的結果。根據這一假說，Goris等〔21〕將酵母多糖注入大鼠腹腔，能造成嚴重的腹腔炎癥和多器官病理損害，并且在無菌動物身上重復了這一結果。之后經Steinberg〔22〕和陸江陽等〔23〕國內外學者加以完善后，現(xiàn)已被廣泛接受和普遍采用。

為了探討炎癥模型作為MODS模型的可能性，作者分別給予大鼠腹腔內注射粒細胞激活劑酵母多糖(100mg/100g)、巨噬細胞激活劑去甲斑蝥素(1.5mg/100g)及細胞因子TNFα(100μg/d)3種炎癥刺激物復制動物模型〔2325〕。結果顯示：注射上述物質后，3組動物均出現(xiàn)不同程度的炎癥反應和器官功能損害，血白細胞計數(shù)增加，磷脂酶A2和TNF等炎性介質水平升高。酵母多糖模型腹腔滲出液以粒細胞為主，去甲斑蝥素模型腹腔滲出液以巨噬細胞為主。病理改變主要為器官組織水腫、出血、變性和炎癥細胞浸潤。炎癥反應模型的可取之處在于致病因素簡單明確，便于復制，具有明顯SIRS的表現(xiàn)，適用于MODS發(fā)病機制的研究。不足之處是，病理生理過程與臨床MODS有一定差距，器官功能障礙和病理損害較輕，一般達不到衰竭的標準。如PaO2極少＜8kPa，肌酐(Cr)增高一般在1～2倍之間，因此難以作為標準化的MODS模型用于MODS的診斷和治療。

2.1.4腸缺血模型：臨床觀察和實驗研究都表明，腸道可能是MODS發(fā)病的敏感器官。創(chuàng)傷、感染、休克和蛋白營養(yǎng)不良均可程度不同地造成腸粘膜屏障損害，而誘發(fā)腸源性膿毒癥和MODS。這也為復制MODS模型提供了新的思路。國內外學者常采用腸系膜上動脈阻斷的方法復制腸缺血再灌注損傷模型。這種模型雖然能造成腸粘膜屏障損害和遠隔器官功能障礙，但動物存活時間短，MODS發(fā)生率低，與MODS模型的標準有較大差距。因此，一些學者在腸缺血再灌注基礎上施加其他因素，提高了模型的成功率。

盛志勇等〔6〕報告了飼菌復合腸系膜上動脈部分阻斷模型的結果。實驗用狗40只，術前12小時將大腸桿菌O111B41010個/kg一次飼入。用血管夾不全阻斷腸系膜上動脈(使門靜脈血流量減少50%)，1小時后松夾恢復灌流。阻斷后24小時，血和組織脂質過氧化物顯著增加；血培養(yǎng)細菌陽性率100%，其中60%為大腸桿菌，同時伴有心、肝、肺和小腸形態(tài)與功能的嚴重損害。此模型適合于創(chuàng)傷后氧自由基損傷及腸源性感染致MOdS的研究。

作者從臨床實際出發(fā)，還設計出了低血容量性休克后腸源性膿毒癥模型〔26〕。給實驗用家兔術前1小時用胃管飼入大腸桿菌O111B42×1011個/kg后，用Wiggers′法造成低血容量性休克(5.3kPa,維持1小時)。休克末回輸失血和1倍失血量的林格氏液，復蘇后觀察10日。實驗結果顯示，實驗組80%的動物于休克復蘇后1～3日出現(xiàn)腸源性菌血癥和內毒素血癥，隨之表現(xiàn)出全身炎癥反應、高血糖和氨基酸代謝障礙，最終發(fā)生MODS(61%)和死亡(83%)。本模型突出了低血容量性休克、再灌注損傷、腸源性感染等創(chuàng)傷后MODS的常見誘因，基本模擬出單相速發(fā)型MODS的臨床特征。

2.1.5復制MODS模型的關鍵因素：根據上述研究，作者得出以下認識：①MODS是多因素誘發(fā)的疾病過程。單一因素致傷如單純休克、細菌攻擊、腹腔炎癥或腸缺血等，雖然從某方面模擬了MODS的致病因素和發(fā)展過程，但都難以復制出符合臨床實際的標準化的MODS動物模型。而復合致傷方式如家兔休克后腸源性感染模型，不僅較全面地模擬了mODS的臨床實際過程，而且能提高模型的成功率。②迄今為止，MODS動物模型與臨床MODS的最大區(qū)別在于動物遭受致傷因素打擊后沒有強有力的器官支持措施，因而難以渡過最初的休克或單器官衰竭而早期死亡，使可能發(fā)展到MODS的自然過程中斷。因此，如何將抗損傷因素引入MODS的模型研究，建立動物的ICU，是提高MODS模型成功率的關鍵。③在MODS發(fā)展過程中，動物的器官衰竭也表現(xiàn)出一定的序貫性，最先衰竭的通常是肺和腸道(屏障功能)，隨之出現(xiàn)腎功能衰竭、心力衰竭、肝衰竭及胃腸道出血。這一順序與臨床MODS患者的常見衰竭器官順序基本相符。因此，肺和腸道可視為MODS的敏感器官，重點打擊敏感器官肺和腸道，有助于MODS發(fā)生。如家兔飼入大腸桿菌后再造成低血容量性休克，是為了誘發(fā)腸源性感染；而門靜脈內毒素血癥模型采用山羊，是因為羊在內毒素攻擊下極易發(fā)生肺功能障礙。

綜上所述，復制MODS模型的3個關鍵因素是復合因素致傷、器官功能支持和打擊敏感器官。

2.2兩次打擊模型(twohitmodel)：建立標準化和符合臨床實際的雙相遲發(fā)MODS大動物模型一直是整個MODS研究中的難題。目前現(xiàn)有的MODS模型，由于存在著致傷因素單一、動物存活時間短、診斷標準不合理以及缺乏器官支持過程而難以被臨床工作者接受。為此，作者在以往研究工作的基礎上，引入器官支持因素，建立動物的ICU，復制成功一個符合MODS發(fā)病因素、病理過程和臨床特征的標準化的雙相遲發(fā)大動物模型〔7，27〕。

首先，建立動物的ICU，基本設備包括心功能監(jiān)護儀、多功能呼吸機、輸液泵、代謝籠以及空調、凈化和通風裝置，能進行循環(huán)、呼吸及代謝監(jiān)測與支持。

動物模型制作分為首次打擊(手術創(chuàng)傷+低血容量性休克+復蘇再灌注)、二次打擊(門靜脈內毒素血癥)和器官支持3個階段。手術創(chuàng)傷后采用Wiggers′法造成低血容量性休克，維持動脈壓6.0～7.3kPa之間1小時。休克終點經頸靜脈和門靜脈快速回輸失血和2倍失血量的林格氏液。復蘇24小時后，再經門靜脈持續(xù)輸入大腸桿菌O26B6內毒素(30ng．kg－1．min－1)，持續(xù)5日，并進行持續(xù)呼吸和循環(huán)監(jiān)護及標準代謝支持。當出現(xiàn)心血管或(和)呼吸功能不全時，使用呼吸機和血管活性藥物進行持續(xù)呼吸和循環(huán)支持。

動物的發(fā)病過程及檢測指標呈雙相變化。創(chuàng)傷休克期表現(xiàn)為低排高阻、輕度炎癥和代謝反應，TNF、IL6和IL8等細胞因子水平升高。輸入內毒素后，上述細胞因子升高幅度更為顯著，動物出現(xiàn)高動力循環(huán)、持續(xù)高代謝和膿毒性休克的癥狀，血和臟器細菌培養(yǎng)陽性率分別為100%和64%，表明在第1次打擊預激的基礎上再次打擊，能使全身炎癥反應放大和加重。臨終前表現(xiàn)為失代償性低排低阻和代謝衰竭，傷后10日MODS發(fā)生率60%，死亡率90%。

此模型具有如下特點：①多因素復合致傷，突出了創(chuàng)傷、低血容量性休克、再灌注損傷、腸源性膿毒癥等MODS的發(fā)病因素；②采用創(chuàng)傷和感染雙相打擊，模擬出典型的雙相遲發(fā)MODS的發(fā)病過程；③建立了動物ICU，對動物進行循環(huán)、呼吸及代謝監(jiān)測與支持；④動物的炎性介質、血流動力學、物質代謝以及臟器功能的各項指標的變化充分反映了MODS的臨床特征。因此，此模型是成功的和符合實際的MODS模型，這一模型的建立為研究MODS的發(fā)病機制、早期診斷及臨床防治提供了有力的工具。

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