单侧输尿管梗阻再通模型的研究进展

周大伟，张　晨，师小娟,刘轶宁(综述)，王晓波(审校)

(1．解放军第二一〇医院 a.干三科,b.临床药理基地,辽宁 大连 116011； 2.大连市儿童医院肾内科，辽宁 大连 116011)

临床医学

单侧输尿管梗阻再通模型的研究进展

周大伟1a，张晨1a，师小娟2,刘轶宁1a(综述)，王晓波1b※(审校)

(1．解放军第二一〇医院 a.干三科,b.临床药理基地,辽宁 大连 116011； 2.大连市儿童医院肾内科，辽宁 大连 116011)

摘要：间质纤维化是肾脏疾病进展的主要因素之一。一些动物模型可作为研究肾纤维化的对象。单侧输尿管梗阻(UUO)的出现成为一个研究肾纤维化机制的重要模型，对肾纤维化进展的分子和细胞水平机制提供有价值的观点。然而，无论是对肾脏功能的测定，还是对干细胞在肾脏的影响和药物的治疗评价均存在不足。UUO再通(RUUO)模型是建立在UUO模型的基础之上，弥补了上述的不足。

关键词：单侧输尿管梗阻；单侧输尿管梗阻再通；肾脏纤维化

肾间质纤维化是进展性慢性肾脏疾病的主要病理改变,也是患者肾脏功能逐渐丢失的主要因素之一。肾脏损伤可以由多种因素(如链霉素、环孢素、氨基糖苷类、阿霉素和血管紧张素Ⅱ以及缺血/再灌注等)引起，共同的病理生理是炎性细胞浸润、成纤维细胞去分化、增生，以及细胞外基质蓄积和小管萎缩，最终导致肾脏纤维化的不可逆改变[1-2]。单侧输尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction,UUO)一直被认为是研究肾间质纤维化经典的模型，对肾间质纤维化进展的分子和细胞水平机制提供有价值的观察对象。尤其是淋巴细胞浸润、缺氧、血管紧张素Ⅱ、转化生长因子β、肿瘤坏死因子、纤溶酶原激活抑制剂1和活性氧类系统的作用[3]。尽管UUO模型在纤维化的研究领域有所进展，但仍存在很多问题。如应用UUO模型观察干细胞对纤维化作用方面的研究仍未明确。在UUO模型中肾脏损伤只能通过组织学半定量评分。研究人员寻求改进UUO模型的方法，临床经验发现患者UUO后再通，肾脏功能不但能停止恶化而且逐渐恢复正常。而UUO再通(reversible UUO,RUUO)的模型则更多的在肾脏损伤功能方面以及肾脏纤维化可逆的阶段展示。现就RUUO模型的建立及其在肾纤维化中的研究进展予以综述。

1RUUO模型的建立方法

RUUO模型是建立在UUO模型的基础之上，弥补了UUO模型不可逆过程的缺点。早期应用在新生儿及儿童梗阻性肾病的研究。Chevalier等[4]采用硅胶管套在出生24～48 h的小鼠左侧输尿管上并用血管夹夹闭5 d后取下。在成年大鼠的研究中，多是采用微动脉瘤夹、不锈钢线或移植输尿管等方法完成RUUO模型。因为梗阻3 d后即开始出现肾小管扩张，7 d出现单个核细胞浸润，因此实验方法基本采用梗阻时间为3～7 d,以5 d为多[5-11]。再通模型的成功与否和输尿管损伤有极大的关系，由于手术过程复杂，输尿管易发生断裂、损伤，以及术后粘连造成的模型失败，尤其在小鼠作为研究对象时受到了限制。另外，Puri等[7]发现BALB/c鼠较C57BL/6鼠更容易恢复到正常生理状态，说明输尿管再通的大鼠是否能发展成慢性肾脏疾病可能与遗传背景有密切关系。以下介绍几种常用的输尿管梗阻再通方法。

1.1无创显微血管夹夹闭法无创显微血管夹夹闭法在单侧输尿管完全梗阻再通大鼠模型的建立中广泛应用[5,7,12-13]。Park等[5]采用非创伤性的显微血管夹[0.4～1.0 mm；Fine Science Tools(德国品牌),福斯特市,CA]夹闭，10 d后解除梗阻，相同手术入路，取下显微血管夹。无创显微血管夹夹闭法有良好的组织相容性，操作简便,手术时间短，对动物创伤小，效果稳定，可重复性好，但是放入血管夹容易引起肠管粘连，长时间的夹闭，输尿管再通成功率较低。另外，Chevalier等[9]发现，时间点和可逆程度成反比，因此采取了梗阻期间每2日改变一次夹子的位置，与之前在同一位置夹闭比较，可以提高70%的再通成功率。

1.2聚乙烯管(硅胶管)包绕法该方法是用一段4～10 mm长、内半径1～2 mm的聚乙烯管，纵向剖开，包绕输尿管，然后在管外用4.0棉线进行结扎，造成人为的UUO，伴有输尿管管腔不通，蠕动受限，尿液潴留引发肾盂积水。Chevalier等[4]对新生15 d的小鼠采用聚乙烯管套在左侧输尿管上，在梗阻5 d后进行第2次手术，手术方法同前，暴露左侧肾脏以及输尿管后，剪除绑缚在聚乙烯管外面的结扎线，去掉输尿管外的聚乙烯管，使输尿管恢复再通。此方法优点为聚乙烯管可以轻微压迫输尿管，使输尿管蠕动受限，再给予双线结扎，操作简便，梗阻的解除也较容易，可行性高，但其缺点是聚乙烯管本身的硬度及弹性，容易形成不完全性梗阻，直接影响实验结果[9,13-14]。

1.3聚乙烯管夹闭法Yao等[15]首次发表了一种应用聚乙烯管对折后夹闭中上段左侧输尿管，之后解除梗阻的方法，简要操作如下：取一小段长约1.2 cm的聚乙烯管对折后夹闭于左侧肾盂输尿管结合部下方，约平于左肾下级，使其形成V字型，其中对折后的5 mm压迫输尿管，剩余1 mm的两个断端用1-0号手术线结扎防止聚乙烯管松脱。7 d后取出聚乙烯管，可以发现在很短的时间内，原来梗阻上段膨大的输尿管基本恢复原状，并且标本采集时也可以发现左右肾的体积没有明显差异，提示再通成功。此种方法对输尿管的损伤较小，夹闭效果可靠，但是由于聚乙烯管表面光滑，肠蠕动及输尿管自身的蠕动，大鼠本身的活动，容易引起结扎线脱落而导致梗阻失败。

1.4输尿管膀胱吻合法输尿管膀胱吻合术，在临床上已经广泛应用，用4-0号尼龙线双重结扎3 d后，根据肉眼观测到左侧肾积水和膨胀的左侧上段输尿管，确定梗阻成功，紧接着在放大8倍的视野下切除梗阻段的输尿管约1 cm，通过导管用10号线进行输尿管膀胱吻合术，然后从膀胱取出导管，予以7号线缝合[6]。此方法模拟了临床上常见的相关需要进行此手术的疾病，适用于研究输尿管膀胱吻合术中和术后患者及动物模型相关方面的病理生理改变，更加贴近临床。但缺点是对操作性要求高，需要进行显微手术，需要相对专业的外科医师操作，不能量化，手术操作时间长，难度大，给实验带来一定程度的不便。

1.5输尿管腰大肌内包埋法1962年,Ulm和Miller[11]报道了输尿管腰大肌内包埋法制作再通模型。该技术的主要原理如下：①腰大肌本身可以轻微压迫梗阻侧输尿管，使其上段管腔闭塞，尿液引流不通。②输尿管进、出腰大肌时，可以形成两个狭窄，起到挤压和抑制蠕动的作用。③当人体活动时可以使腰大肌收缩，从而挤压输尿管。手术梗阻解除后，肾形态可以慢慢恢复。此模型的相关文献中，多是对兔和犬等体型较大动物的研究。此方法操作简便，且不存在组织相容性的问题，一般不容易发生粘连，再通成功率高。但缺点是动物的体位及活动量、腰大肌本身的收缩舒张等诸多因素可能对其产生影响，对输尿管的梗阻程度不能保证完全梗阻，容易行成不完全梗阻。

1.6单侧输尿管弹性塑胶加压结扎法上海中医药大学附属曙光医院人员通过采用自行研制的弹性塑胶加压结扎的方法完成单侧输尿管再通模型[16]，此方法进一步完善了对于梗阻肾再通后肾脏病理形态学研究的方法。本造模方法中的塑胶管由聚氯乙烯材料自行制作，SD大鼠造模的实验步骤简要如下：应用自行制备的弹性塑胶管，在第1次手术时，将弹性塑胶脂肪垫植入输左侧输尿管，加压结扎后关腹。7 d后取出植入的弹性塑胶脂肪垫，使左侧输尿管再通，同时暴露右肾，小心分离右侧输尿管，4-0号丝线结扎，逐层缝合关腹。本方法成功建立了梗阻及再通的大鼠模型，具有周期短、操作简便、可行性高、模型性能稳定等特点，是一种新型的造模方法，同时此方法也可应用于某些大体型动物进行输尿管梗阻及再通。

2RUUO模型的发生机制及研究进展

多数研究发现UUO大鼠外髓质连接皮质及髓质处肾小管萎缩，而RUUO重建近端肾小管上皮和刷状缘，肾实质的萎缩明显改善。输尿管梗阻后再通的肾脏恢复与多种因素有关，其中最重要的因素是梗阻持续的时间，研究发现梗阻3 d再通的大鼠在14 d检测肾功能肾小球滤过率及肾血流量恢复正常，但当梗阻时间较长，即使解除梗阻后很长时间肾功能仍不能恢复。还有一个因素是发生时期，在新生儿或成年鼠作为对象研究RUUO模型其结果不同。如发现新生儿鼠梗阻5 d后1年肾脏是持续损害并发生纤维化[4],但成年鼠多恢复接近正常[8-10,17]。另外,输尿管再通的恢复与是否存在感染、梗阻的部位、梗阻是否完全有关。关于RUUO模型的发病机制目前仍不清楚。早期的研究发现，RUUO的恢复依赖于存在的非萎缩肾单位[18]。后来发现，RUUO鼠肾脏中的上皮细胞在原位增生并沿着裸露的基膜迁移[19]。更进一步的说，有可塑性的小管细胞、肾小球细胞、骨髓衍生细胞在RUUO模型重塑过程中表达一系列表型,关于这方面的研究越来越引起人们的兴趣。在RUUO模型肾脏的重塑区域中显示裸露的基膜、巨噬细胞浸润、胶原沉积。完整的肾小管基膜、integrin和生长因子的表达，Ⅳ型胶原的合成均是细胞成功修复及再附着的关键因素。也有实验证明，在肾实质重建中发现大量干细胞聚集，考虑干细胞可能对肾脏修复有一定作用[5]。另外，因为RUUO模型是可逆过程，相比UUO模型，RUUO在临床药物对肾脏纤维化作用方面的研究提供更有利的模型方法。如 Hammad和Lubbad[17]采用RUUO模型研究非甾体消炎药双氯芬酸对肾纤维的作用，发现其通过对肾小球血流动力学的改变从而减轻梗阻对肾脏损伤。研究RUUO模型能更好地探索细胞再生及细胞外基质的重塑，以及为临床药物对肾纤维化提供更早期的治疗方案。

3小结

在目前的研究中，建立RUUO模型主要以大鼠为典型造模动物。造模的具体方法，也不外乎管腔内和管腔外干预。在实际应用中，需要综合分析评价各种造模方法，了解其各自的优缺点及适用范围，以保证能在合适的研究中根据具体情况选择合适的造模方法。RUUO模型可以评估肾脏恢复阶段的病理生理变化，又能长时间地在活体上动态研究肾脏功能水平和形态变化，为临床研发预防和治疗肾纤维化药物提供新的研究对象。但RUUO模型在肾间质纤维化及肾功能恢复的机制尚未完全阐明，仍缺乏深入研究。

参考文献

[1]Eddy AA,López-Guisa JM,Okamura DM,etal.Investigating mechanisms of chronic kidney disease in mouse models[J].Pediatr Nephrol，2012 ，27(8):1233-1247.

[2]Bucala R.Review Series--Inflammation & Fibrosis.Fibrocytes and fibrosis[J].QJM,2012,105(6):505-508.

[3]Summers SA,Gan PY,Dewage L,etal.Mast cell activation and degranulation promotes renal fibrosis in experimental unilateral ureteric obstruction[J].Kidney Int,2012,82(6):676-685.

[4]Chevalier RL,Kim A,Thornhill BA,etal.Recovery following relief of unilateral ureteral obstruction in the neonatal rat[J].Kidney Int,1999,55(3):793-807.

[5]Park HC,Yasuda K,Ratliff B,etal.Postobstructive regeneration of kidney is derailed when surge in renal stem cells during course of unilateral ureteral obstruction is halted[J].Am J Physiol Renal Physiol,2010,298(2):357-364.

[6]Tapmeier TT,Brown KL,Tang Z,etal.Reimplantation of the ureter after unilateral ureteral obstruction provides a model that allows functional evaluation[J].Kidney Int,2008,73(7):885-889.

[7]Puri TS,Shakaib MI,Chanq A,etal.Chronic kidney disease induced in mice by reversible unilateral ureteral obstruction is dependent on genetic background[J].Am J Physiol Renal Physiol,2010,298(4):1024-1032.

[8]Pang M,Kothapally J,Mao H,etal.Inhibition of histone deacetylase activity attenuates renal fibroblast activation and interstitial fibrosis in obstructive nephropathy[J].Am J Physiol Renal Physiol,2009,297(4):996-1005.

[9]Chevalier RL,Thornhill BA,Chang AY,etal.Recovery from release of ureteral obstruction in the rat:relationship to nephrogenesis[J].Kidney Int,2002,61(6):2033-2043.

[10]Ito K,Chen J,El Chaar M,etal.Renal damage progresses despite improvement of renal function after relief of unilateral ureteral obstruction in adult rats[J].Am J Physiol Renal Physiol,2004,287(6):1283-1293.

[11]Ulm AH,Miller F.An operation to produce experimental reversible hydronephrosis in dogs[J].J Urol,1962,88(3):337-341.

[12]Chaves LD,Mathew L,Shakaib L,etal.Contrasting effects of systemic monocyte/macrophage and CD4+T cell depletion in a reversible ureteral obstruction mouse model of chronic kidney disease[J].Clin Dev Immunol,2013，2013:836989.

[13]Cochrane AL,Kett MM,Samuel CS,etal.Renal structural and functional repair in a mouse model of reversal of ureteral obstruction[J].J Am Soc Nephrol,2005,16(12):3623-3630.

[14]Oqata Y,ishidoya S,Fukuzaki Y,etal.Upregulated expression of transforming growth factor-beta，type Ⅳcollagen,and plasminogen activator inhibitor-1 mRNA are decreased after release of unilateral ureteral obstruction[J].Tohoku J Exp Med,2002,197(3):159-168.

[15]Yao Y,Zhang J,Tan DQ,etal.Interferon-γimproves renal interstitial fibrosis and decreases intrarenal vascular resistance of hydronephrosis in an animal model[J].Urology,2011,77(3):8-13.

[16]董飞侠，何立群，黄迪，等.单侧输尿管结扎再通大鼠模型的建立方法及其评价[J].中国比较医学杂志，2010，20(3)：29-34．

[17]Hammad FT,Lubbad L.The effect of diclofenac sodium on renal function in reversible[J].Urol Res,2011,39(5):351-356.

[18]Huguenin ME,Thiel GT,Brunner FP,etal.Recovery of kidney after release of ureteral occlusion in the rat[J].Kidney Int，1974，(5):221-232.

[19]Bonventre JV.Dedifferentiation and proliferation of surviving epithelial cells in acute renal failure[J].J Am Soc Nephrol，2003，14 Suppl 1:S55-61.

Research Progress in Reversible Unilateral Ureteral Obstruction ModelZHOUDa-wei1a,ZHANGChen1a,SHIXiao-juan2,LIUYi-ning1a,WANGXiao-bo1b.(1a.DepartmentofStem,1b.ClinicalPharmacologyBase,210HospitalofPLA,Dalian116011,China; 2.DepartmentofNephrology,DalianChildren′sHospital,Dalian116011,China)

Abstract：Interstitial fibrosis is one of the main factors of kidney disease progression.Some animal models can be used as the objects of study of renal fibrosis.Unilateral ureteral obstruction(UUO) has become an important model for the study of renal fibrosis mechanisms,providing valuable perspective to the molecular and cellular mechanisms.But both the determination of renal function and the impact of stem cells in the kidney as well as drug treatment evaluation have deficiency.Reversible UUO (RUUO) model is based on the UUO model,has made up these deficiencies.

Key words:Unilateral ureteral obstruction; Reversible unilateral ureteral obstruction; Renal fibrosis

收稿日期：2014-07-08修回日期：2015-02-27编辑：伊姗

基金项目：国家自然科学基金(81300576)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.17.027

中图分类号：R246.1

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)17-3145-03