慢性胰腺炎动物模型研究进展

刘日 弓静

海军军医大学附属长海医院影像医学科，上海 200433

【提要】 慢性胰腺炎(CP)的动物模型应从模拟其发病机制、外界刺激、生长环境、基因缺陷等因素出发进行构建。模型的成功构建有助于阐明该疾病的病因学、发病机制以及开发新的治疗措施。本文总结近年来最常用的CP动物模型，概述它们的病理生理学，并讨论它们的优点和局限性。

慢性胰腺炎(CP)是一种不可逆的炎症过程，形态学变化主要表现为间质纤维化和腺泡细胞萎缩。目前CP的早期诊断需要结合影像学、胰腺功能测试、临床表现等进行综合判断[1-4]。急性胰腺炎(AP)和复发性AP可发展为CP[5]，因此，它们被认为是一种连续性疾病[6]。对胰腺炎发病机制的理解主要依赖于实验动物模型的数据，CP的动物模型应从模拟其发病机制、外界刺激、生长环境、基因缺陷等因素出发进行构建。本文旨在介绍几种CP的代表性实验动物模型。

一、药物注射所致的CP模型

1．雨蛙素注射：重复注射雨蛙素是CP最常用的造模方法之一。雨蛙素注射的具体操作在不同的研究中有所不同，一项研究发现[7]小鼠每周两次雨蛙素腹腔注射(50 μg·kg-1·h-1×6 h)连续10周可导致急性胰腺损伤，镜下见腺泡单位周围和小叶间隙内的细胞外基质(extracellular matrix, ECM)中有前胶原蛋白表达并随造模时间逐步累积。另一项研究[8]采取大鼠水浸应激处理5 h，并且每周两次腹腔注射雨蛙素(20 μg/kg)，16周后镜下见胰腺萎缩并有明显的小叶结构破坏、纤维化、脂肪浸润；同时出现内分泌功能异常。有学者采取更加密集的注射策略[9-10]，每周3次雨蛙素腹腔注射，6周即可观察到显著的腺泡结构改变和更迅速的腺泡周围纤维化累积。但在刺激停止后，胰腺的纤维化大部分在3～6周内逐渐分解，提示胰腺中ECM降解途径仍有活性[10]。

有研究将雨蛙素联合脂多糖(lipopolysaccha ride, LPS)制作CP模型，发现LPS的联合应用增加了纤维化的量[11]。Ahmadi等[12]联合雨蛙素、乙醇小鼠腹腔注射进行CP造模，6周后发现乙醇联合雨蛙素组胰腺的病理变化、TGF-β水平较单用雨蛙素组更显著，而单纯乙醇注射组并未见明显胰腺病理改变。

2．左旋精氨酸(L-Arg)注射：以500 mg/100 g为初始剂量给大鼠腹腔注射L-Arg，接下来以250 mg/100 g体重的剂量每天注射3次，连续10 d即可产生CP模型。造模24 h后镜下胰腺表现为严重的水肿型AP。第5天高达90%的腺泡破坏并被脂肪组织替代，但导管和胰岛细胞未损。造模成功6个月后上述病理改变仍存在[13]。Weaver等[14]给大鼠腹腔注射350 mg/100 g L-Arg，每天1次持续4周，发现导管周围、血管、胰腺内神经和胰岛的纤维结缔组织基质中仅有少量腺泡细胞保留。Yamaguchi等[15]发现，在第一次腹腔注射L-Arg后第54天，85%～90%的腺泡组织被脂肪组织和扩张的胰管代替而非纤维化。

3．二丁基二氯化丁基(DBTC)注射：DBTC是一种化学品，在工业上用于聚氯乙烯塑料的热稳定。静脉注射DBTC能诱导慢性胰腺损伤，将DBTC溶于100%乙醇中，与甘油混合后将200 μl体积的DBTC(8 mg/kg体重)尾静脉注射诱导大鼠CP[16]。DBTC在24 h内诱发急性水肿性胰腺炎，7 d后可观察到单核细胞大量浸润，随后发生纤维化，同时编码Ⅰ型胶原蛋白的tRNA和TGF-β1表达上调，但该造模方式同样引起严重的肝损害[17]。

Zhang等[18]采取DBTC尾静脉注射联合乙醇喂食进行小鼠的CP建模，实验组小鼠可见急性间质性胰腺炎伴胰腺水肿，腺泡细胞坏死，胰腺持续炎症和胰腺永久性纤维化等CP的典型形态学改变。与对照组比较，实验组胰腺基质金属蛋白酶1(MMP-1) mRNA表达降低，基质金属蛋白酶抑制剂(TIMP-1) mRNA表达升高，削弱了MMP-1降解I型胶原的能力，导致ECM在胰腺中沉积[19]。

二、胰管结扎所致的CP模型

人类胰腺炎中过氧化物和NO合成酶(NOS)的表达上调，胰管结扎诱导的大鼠胰腺炎模型中腺泡和导管周围有类似的氧化应激和NOS表达上调。表明胰管结扎诱导的大鼠胰腺炎是进一步研究人类胰腺炎发展的适当模型[20]。而小鼠和大鼠的完全胰管梗阻主要导致胰腺萎缩，此改变并非CP的特征。胰管结扎数月后胰腺的小叶内可见脂肪浸润[21]。因此，单独导管结扎不会导致典型的CP。然而，完全胰管结扎联合雨蛙素给药在72 h后即可引起大量的间质胶原蛋白表达[22]。

有研究报道了一种改良的CP模型，具体操作是通过分支导管结扎结合雨蛙素给药实现建模[23]。在这项研究中，通过结扎大鼠胃和胰腺十二指肠交界处的胰管来诱导CP，从而避免了胆管及其伴随动脉的损伤。模型鼠在导管结扎后第2天接受单次雨蛙素给药(50 μg/ kg)。术后3 d结扎的胰腺部分发生严重的坏死性胰腺炎，模型相关的死亡率为10%～15%，并始终发生在注射雨蛙素的48 h内，胰腺坏死区域被纤维化和脂肪组织替代，21 d后检测到纤维化范围最大。

三、胰管内注射的CP模型

1．牛黄胆酸钠胰管内注射：牛黄胆酸钠逆行注入大鼠胰管可引起急性出血性胰腺炎，72 h可见明显的腺泡萎缩和纤维化，然而在单次逆行胰管内输注剂量为40 μl/100 g的3%牛磺胆酸钠时，42 d后胰腺组织学表型正常，提示该剂量诱导下的胰腺炎是可逆的[24]。另外注射剂量、药物浓度、注射压强和持续时间可能是这些复杂表型变化的因素。

2．乙醇胆胰管内注射：大鼠胰胆管解剖结构与正常人体存在很大的区别，其胆总管全长几乎被胰腺组织包围，并在其行程中接收若干条胰管汇入，最终开口于十二指肠乳突。Unal等[25]通过剖腹手术暴露胰腺，使用胰岛素注射器将48%乙醇1 ml注入胆管后用1/0丝线缝合胆管，以防止乙醇逆行渗漏。术后7 d镜下发现所有大鼠均发生CP病理改变，在胰腺组织中见到间质纤维化，淋巴管浸润，导管扩张，腺泡细胞萎缩。

四、改变饮食结构所致的CP模型

1．乙醇相关性：Maki等[26]在动物饮用水中加入浓度为15%的乙醇，2个月后动物血清淀粉酶水平升高，胰腺水肿和腺泡细胞空泡化，但未见脂肪坏死或胰腺坏死。Ponnappa等[27]给大鼠喂养Lieber-DeCarli饮食9～12个月，大鼠的胰腺出现雨蛙素诱导产生的CP样改变。乙醇喂养联合雨蛙素注射加剧了胰腺的炎症反应，加剧纤维化程度及腺泡受损萎缩[28-29]。乙醇模型联合LPS给药进行CP建模，发现接受乙醇喂养的大鼠显示出更严重的腺泡空泡形成，腺泡细胞坏死，炎症浸润和出血，而对照饮食喂养加LPS组中几乎没有发现胰腺病灶[30]。Gukovsky等[31]报道了乙醇联合环孢菌素、雨蛙素CP模型，该模型导致胰腺实质减少约86%。

2．慢性高脂饮食：Zhang等[32]采取高脂喂食方案(1%胆固醇，10%动物脂肪，0.3% NaTc)饲养10周后发现胰腺中游离脂肪酸、丙二醛升高，镜下可见显著的腺泡细胞破坏萎缩、脂肪浸润、间质纤维化等典型CP病理表现。乙醇联合高蛋白高脂饮食喂养的动物模型中可发现胰酶分泌增加[33]。而低脂饮食、慢性乙醇喂养的大鼠只产生轻度胰腺病理改变，如脂肪变性和间质水肿，而乙醇与高脂肪和超高脂饮食可导致腺泡细胞凋亡增加[34]。

五、遗传性因素所致的CP模型

丝氨酸蛋白酶抑制剂Kazal-1型(SPINK1)、阳离子胰蛋白酶原基因(PRSS1)、囊性纤维化跨膜转导调节因子(CFTR)已经被证实与人类CP发病密切相关。通过转基因技术制备这3种显性遗传缺陷的小鼠，成为研究人类遗传性CP很好的实验对象。

1．CFTR遗传缺陷型CP模型：囊性纤维化(CF)是一种常见的常染色体隐性遗传性疾病，一种编码CFTR氯离子通道的基因被认为是CF的致病基因。1992年第一个CF小鼠模型被建立，此后陆续开发出一系列更接近人类的特异性CF模型，这些模型可以出现与人类的CP相似的病理变化[35]。胰腺腺泡细胞显著萎缩，小叶间胰腺导管扩张并充满淀粉酶阳性的聚合物，伴有中度的炎性细胞浸润。

2．SPINK遗传缺陷型CP模型：小鼠的SPINK3与人类的SPINK1同源[36]， 两者编码产生的胰蛋白酶抑制剂能阻止胰蛋白酶早期在细胞内活化，SPINK3基因敲除的小鼠在胚胎发育16.5 d后胰腺停止发育并出现胰腺萎缩，出生后1.5 d胰腺内检测到活化的胰蛋白酶[37]。

3．PRSS1遗传缺陷型CP模型：人类PRSS1上的精氨酸-组氨酸突变(R122H)导致一种以坏死和慢性炎症为特征的罕见类型的遗传性胰腺炎[38]。携带胰蛋白酶4的R122H过度表达的错义突变的转基因小鼠会出现胰腺纤维化[39]，对雨蛙素诱导的AP易感性增加[40]，说明PRSS1突变在胰腺炎发生过程中起重要作用。

综上所述，经过100多年的努力，科研工作者已经开发出大量的不同类型的CP，为人们研究疾病的病因、发病机制及各种治疗方法提供了很大的帮助。每个模型都有自己的优点或缺点，研究者应根据具体的实验目的并结合CP模型的特点，来选择合适的动物模型。然而，目前为止还没有与人类CP发病完全相同的理想动物模型，仍需科研工作者的进一步研究。

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