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动物胰腺炎是一种以胰腺腺泡细胞损伤、炎症级联反应和全身并发症为特征的疾病。建立稳定、可重复的动物胰腺炎模型是研究发病机制、评估干预策略及筛选保护性化合物的前提。目前,Caerulein(Ceruletide,雨蛙素,AbMole,M9316)刺激模型和Taurocholic acid sodium(牛磺胆酸钠,AbMole,M18437)逆行灌注模型分别代表了轻症水肿型和重症坏死型胰腺炎的两大经典范式。
一、Caerulein(Ceruletide,雨蛙素)
1. Caerulein(雨蛙素)的造模机理
Caerulein(雨蛙素,AbMole,M9316)是从澳大利亚绿树蛙(Litoria caerulea)皮肤分泌物中分离的十肽激素,其氨基酸序列与胆囊收缩素(Cholecystokinin, CCK)高度同源,是CCK-8的功能类似物[1]。Caerulein(CAS No.:17650-98-5)通过作用于胰腺腺泡细胞表面的CCK受体(主要为CCK1受体),触发细胞内信号级联反应。在低剂量的情况下,Ceruletide促进胰酶原颗粒的外分泌和消化酶释放;然而,在高剂量的条件下,可能导致CCK1受体过度激活并导致动物发生以下病理改变:
* 胰酶过早激活:Caerulein(雨蛙素,AbMole,M9316)的刺激能引起溶酶体与酶原颗粒结合,组织蛋白酶B(cathepsin B)激活胰蛋白酶原转化为胰蛋白酶,进而激活其他消化酶原,引发腺泡细胞自身消化[1]。
* 钙信号紊乱:持续Caerulein(雨蛙素,AbMole,M9316)的刺激能导致胞质Ca²⁺浓度异常升高和振荡模式紊乱,激活钙依赖性降解酶并破坏线粒体功能[2]。
* 氧化应激与炎症:Caerulein(Ceruletide,雨蛙素,AbMole,M9316)还能诱导活性氧(ROS)产生,激活NF-κB信号通路,上调TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎因子表达,招募中性粒细胞和巨噬细胞浸润。
2. Caerulein造模时的动物品系选择
Caerulein(Ceruletide,雨蛙素)造模以小鼠和大鼠为主要实验动物,不同品系的敏感性存在显著差异:
* 小鼠模型:C57BL/6品系(包括C57BL/6N和C57BL/6J)是最常用的背景品系,其对Caerulein(Ceruletide,雨蛙素,AbMole,M9316)的响应稳定,病理特征明确,且便于与基因工程小鼠(如转基因、条件性敲除)杂交。值得注意的是,FVB/N品系对Ceruletide(FI-6934)的敏感性显著高于C57BL/6N,表现为更严重的胰腺水肿、更高的血浆淀粉酶水平、更广泛的腺泡细胞坏死及更强的炎症细胞浸润,这与FVB/N小鼠中胰蛋白酶抑制剂SPINK1和溶酶体蛋白酶组织蛋白酶L的表达水平较低相关。因此,在开展研究前,需充分考虑品系背景对模型严重程度的影响[3]。
* 大鼠模型:Wistar大鼠和Sprague-Dawley(SD)大鼠是Ceruletide(Caerulein)模型的经典选择,体重250–350 g的成年雄性大鼠最为常用。大鼠模型适用于需要连续采血、多次活检或植入监测设备的长期研究。
3. Ceruletide诱导胰腺炎动物模型的参考方法
* 造模前准备:动物注射Ceruletide(雨蛙素,AbMole,M9316)前需要禁食,一般禁食12小时(期间自由饮水)。禁食的目的在于排空胃内容物、减少胃扩张对胰腺的机械刺激、同步大/小鼠的胰腺消化周期,从而减少个体间差异。假手术组/对照组需同步禁食。造模完成后可恢复饮食,或根据实验设计延迟恢复。
* 溶液配制:Ceruletide(雨蛙素,AbMole,M9316)可直接溶解于灭菌生理盐水或者PBS中,建议现配现用。注射体积方面,小鼠腹腔注射为100 ~ 200 μL,大鼠腹腔注射为1-2 mL。Ceruletide的给药剂量与方案需要根据研究目的和动物种属进行优化,文献中常见的剂量小鼠为50 μg/kg,大鼠为20 μg/kg,对于急性胰腺炎一般采取单日多次给药的方式,如每小时注射1次,共计8~ 10 次给药。对于慢性炎症可减少注射次数,但每周注射 3 ~ 6次,具体方案如表1所示。
* 联合造模:Ceruletide(Caerulein,雨蛙素,AbMole,M9316)可与LPS(脂多糖,AbMole,M9524)联合使用以增强大/小鼠的全身炎症反应,末次Ceruletide注射后立即腹腔注射LPS(5–10 mg/kg),可加速向重症胰腺炎的转化。
表1. Ceruletide(FI-6934)诱导胰腺炎啮齿动物模型的常用剂量
动物品系 | 炎症程度 | 剂量与给药方案 | 参考文献 |
大鼠 (Wistar, 雄性, 180-220g) | 急性胰腺炎 | 5 μg/kg/h, 持续静脉输注6小时 | [1] |
大鼠 | 急性胰腺炎 | 20 μg/kg, 腹腔注射, 12小时 | [2] |
小鼠 (C57BL/6, 9~10周) | 急性胰腺炎 | 50 μg/kg, 腹腔注射, 每小时1次, 共10次 | [4] |
小鼠 (Balb/c) | 急性胰腺炎 + LPS (重症) | 50 μg/kg, 腹腔注射, 每小时1次, 共7次 + LPS 10 mg/kg | [5] |
小鼠 (昆明, 雌性) | 急性胰腺炎 | 50 μg/kg, 腹腔注射, 每小时1次, 共4次 | [6] |
小鼠 (C57BL/6J, 20-25g, 6-7周) | 慢性胰腺炎 | 50 μg/kg, 腹腔注射, 每周3次, 连续4周 | [7] |
小鼠 (C57BL/6N, FVB/N) | 急性/复发性急性胰腺炎 | 50 μg/kg, 腹腔注射, 每小时1次, 共10次 | [8] |
小鼠 (C57BL/6J, 20-25g, 6~7周) | 慢性胰腺炎 | 50 μg/kg, 腹腔注射, 每周3次, 连续4周 | [9] |
小鼠 (C57BL/6, 8周) | 慢性胰腺炎 | 50 μg/kg, 腹腔注射, 每小时1次, 共6次, 每周3次, 连续3周 | [10] |
小鼠 (C57BL/6) | 慢性胰腺炎 | 50 μg/kg, 腹腔注射, 每小时1次, 共6次, 每周3次, 连续4周 | [11] |
小鼠 (C57BL/6) | 慢性胰腺炎 | 50 μg/kg, 腹腔注射, 每小时1次, 共6次, 每周3次, 连续6周 | [12] |
小鼠 (C57BL/6) | 慢性胰腺炎 | 50 μg/kg, 腹腔注射, 每小时1次, 共6次, 每周2次, 连续4周 | [13] |
4. 范例详解
科研人员在文章中使用了AbMole的Caerulein(雨蛙素,Ceruletide,AbMole,M9316)成功构建了小鼠的胰腺炎模型。具体方法如下:选用8周龄、体重20–25 g的雄性C57BL/6J小鼠(包括野生型和Sesn2基因敲除小鼠),实验前禁食12小时。造模时,小鼠经腹腔注射 100 μg/kg Caerulein,每小时注射1次,共注射 7次;在最后一次Ceruletide(Caerulein)注射后,立即腹腔注射 10 mg/kg LPS,以诱导重症急性胰腺炎模型。最后一次注射后 24小时 收集血清、原代单核巨噬细胞以及胰腺和肺组织样本,用于后续的HE染色、Western blot、免疫组化、免疫荧光、透射电镜、流式细胞术、ELISA及RNA测序等分析。
图 1. 源自AbMole客户发表文献:Cellular Signalling, Volume 126, February 2025, 111518
二、Taurocholic acid sodium(牛磺胆酸钠)
1. Taurocholic acid sodium(牛磺胆酸钠)的造模机理
Taurocholic acid sodium(N-Choloyltaurine,牛磺胆酸钠,AbMole,M18437)是胆汁酸的主要成分之一,也是动物胰腺炎造模剂的常用工具化合物。动物胆源性胰腺炎是最常见的重症胰腺炎类型之一,由胆管结石或Oddi括约肌功能障碍导致胆汁反流入胰管引发。Taurocholic acid sodium(牛磺胆酸钠,CAS No.:145-42-6)通过手术逆行注入动物胆胰管后,能够从物理压力和化学诱导两条途径启动重症急性坏死性胰腺炎:首先牛磺胆酸钠逆行灌注使胰胆管内压力急剧升高,破坏腺泡基底膜、胰管上皮屏障;腺泡细胞酶原颗粒提前在胞内释放;其次,牛磺胆酸钠进入胰腺腺泡细胞后能诱发持续性胞内钙超载,钙依赖通路促使胰蛋白酶原在腺泡细胞内异常提前激活,最终导致胰腺细胞坏死[7]。
2. Taurocholic acid sodium造模时的动物品系选择
Taurocholic acid sodium(N-Choloyltaurine,AbMole,M18437)模型以大鼠为首选动物,主要基于以下考量:
* 大鼠模型:SD大鼠和Wistar大鼠是最常用的品系,体重180–350 g的成年雄性大鼠最为适宜。大鼠的胆胰管解剖结构清晰,便于逆行插管操作。此外,Lewis大鼠因免疫反应特征明确,常用于研究胰腺炎相关的免疫调控机制。
* 小鼠模型:小鼠胆胰管纤细,逆行插管操作难度大,技术要求高,因此Taurocholic acid sodium(牛磺胆酸钠)小鼠模型应用较少。部分研究采用胰腺实质内直接注射替代胆胰管灌注[14]。
3. 参考方法:
* 实验准备:大鼠需禁食12小时,自由饮水。
* 溶液配制:Taurocholic acid sodium(牛磺胆酸钠,AbMole,M18437)溶于无菌生理盐水,浓度为3%–5%(w/v),37°C预热并充分混匀,避免结晶析出。
* 手术操作:大鼠麻醉后腹部正中切口,暴露十二指肠和胆胰管汇合处;用显微血管夹夹闭肝门部胆总管近端。
* 使用4–5号钝头针头或胰岛素注射器针头,经十二指肠壁穿刺进入胆胰管开口,向胰腺方向逆行灌注
* 灌注液:3%–5% Taurocholic acid sodium(溶于生理盐水);灌注体积:0.2–0.5 mL/100 g体重;灌注速率:0.02–0.1 mL/min;灌注压力:保持低压缓慢灌注,避免胰管破裂
* 拔针后按压穿刺点止血,移除血管夹,分层缝合腹壁;保温复苏,自由饮水进食
*Taurocholic acid sodium模型的指标检测,牛磺胆酸钠诱导的胰腺炎模型应该重点关注坏死程度和全身并发症,主要包括以下几种检测手段:血清生化指标检测,术后6–24小时采血,测定血清淀粉酶(通常升高5–20倍)、脂肪酶、ALT、AST、肌酐、尿素氮及炎症因子(IL-6、TNF-α、IL-1β、HMGB1)。组织病理学评分:术后12–72小时取材,HE染色评分。术后12–72小时取材,评估大鼠胰腺组织的出血和炎症情况。
参考文献及鸣谢
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