單側(cè)輸尿管梗阻再通模型的研究進(jìn)展

周大偉，張　晨，師小娟,劉軼寧(綜述)，王曉波(審校)

(1．解放軍第二一〇醫(yī)院 a.干三科,b.臨床藥理基地,遼寧 大連 116011； 2.大連市兒童醫(yī)院腎內(nèi)科，遼寧 大連 116011)

臨床醫(yī)學(xué)

單側(cè)輸尿管梗阻再通模型的研究進(jìn)展

周大偉1a，張晨1a，師小娟2,劉軼寧1a(綜述)，王曉波1b※(審校)

(1．解放軍第二一〇醫(yī)院 a.干三科,b.臨床藥理基地,遼寧 大連 116011； 2.大連市兒童醫(yī)院腎內(nèi)科，遼寧 大連 116011)

摘要：間質(zhì)纖維化是腎臟疾病進(jìn)展的主要因素之一。一些動物模型可作為研究腎纖維化的對象。單側(cè)輸尿管梗阻(UUO)的出現(xiàn)成為一個研究腎纖維化機(jī)制的重要模型，對腎纖維化進(jìn)展的分子和細(xì)胞水平機(jī)制提供有價值的觀點。然而，無論是對腎臟功能的測定，還是對干細(xì)胞在腎臟的影響和藥物的治療評價均存在不足。UUO再通(RUUO)模型是建立在UUO模型的基礎(chǔ)之上，彌補了上述的不足。

關(guān)鍵詞：單側(cè)輸尿管梗阻；單側(cè)輸尿管梗阻再通；腎臟纖維化

腎間質(zhì)纖維化是進(jìn)展性慢性腎臟疾病的主要病理改變,也是患者腎臟功能逐漸丟失的主要因素之一。腎臟損傷可以由多種因素(如鏈霉素、環(huán)孢素、氨基糖苷類、阿霉素和血管緊張素Ⅱ以及缺血/再灌注等)引起，共同的病理生理是炎性細(xì)胞浸潤、成纖維細(xì)胞去分化、增生，以及細(xì)胞外基質(zhì)蓄積和小管萎縮，最終導(dǎo)致腎臟纖維化的不可逆改變[1-2]。單側(cè)輸尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction,UUO)一直被認(rèn)為是研究腎間質(zhì)纖維化經(jīng)典的模型，對腎間質(zhì)纖維化進(jìn)展的分子和細(xì)胞水平機(jī)制提供有價值的觀察對象。尤其是淋巴細(xì)胞浸潤、缺氧、血管緊張素Ⅱ、轉(zhuǎn)化生長因子β、腫瘤壞死因子、纖溶酶原激活抑制劑1和活性氧類系統(tǒng)的作用[3]。盡管UUO模型在纖維化的研究領(lǐng)域有所進(jìn)展，但仍存在很多問題。如應(yīng)用UUO模型觀察干細(xì)胞對纖維化作用方面的研究仍未明確。在UUO模型中腎臟損傷只能通過組織學(xué)半定量評分。研究人員尋求改進(jìn)UUO模型的方法，臨床經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)患者UUO后再通，腎臟功能不但能停止惡化而且逐漸恢復(fù)正常。而UUO再通(reversible UUO,RUUO)的模型則更多的在腎臟損傷功能方面以及腎臟纖維化可逆的階段展示。現(xiàn)就RUUO模型的建立及其在腎纖維化中的研究進(jìn)展予以綜述。

1RUUO模型的建立方法

RUUO模型是建立在UUO模型的基礎(chǔ)之上，彌補了UUO模型不可逆過程的缺點。早期應(yīng)用在新生兒及兒童梗阻性腎病的研究。Chevalier等[4]采用硅膠管套在出生24～48 h的小鼠左側(cè)輸尿管上并用血管夾夾閉5 d后取下。在成年大鼠的研究中，多是采用微動脈瘤夾、不銹鋼線或移植輸尿管等方法完成RUUO模型。因為梗阻3 d后即開始出現(xiàn)腎小管擴(kuò)張，7 d出現(xiàn)單個核細(xì)胞浸潤，因此實驗方法基本采用梗阻時間為3～7 d,以5 d為多[5-11]。再通模型的成功與否和輸尿管損傷有極大的關(guān)系，由于手術(shù)過程復(fù)雜，輸尿管易發(fā)生斷裂、損傷，以及術(shù)后粘連造成的模型失敗，尤其在小鼠作為研究對象時受到了限制。另外，Puri等[7]發(fā)現(xiàn)BALB/c鼠較C57BL/6鼠更容易恢復(fù)到正常生理狀態(tài)，說明輸尿管再通的大鼠是否能發(fā)展成慢性腎臟疾病可能與遺傳背景有密切關(guān)系。以下介紹幾種常用的輸尿管梗阻再通方法。

1.1無創(chuàng)顯微血管夾夾閉法無創(chuàng)顯微血管夾夾閉法在單側(cè)輸尿管完全梗阻再通大鼠模型的建立中廣泛應(yīng)用[5,7,12-13]。Park等[5]采用非創(chuàng)傷性的顯微血管夾[0.4～1.0 mm；Fine Science Tools(德國品牌),福斯特市,CA]夾閉，10 d后解除梗阻，相同手術(shù)入路，取下顯微血管夾。無創(chuàng)顯微血管夾夾閉法有良好的組織相容性，操作簡便,手術(shù)時間短，對動物創(chuàng)傷小，效果穩(wěn)定，可重復(fù)性好，但是放入血管夾容易引起腸管粘連，長時間的夾閉，輸尿管再通成功率較低。另外，Chevalier等[9]發(fā)現(xiàn)，時間點和可逆程度成反比，因此采取了梗阻期間每2日改變一次夾子的位置，與之前在同一位置夾閉比較，可以提高70%的再通成功率。

1.2聚乙烯管(硅膠管)包繞法該方法是用一段4～10 mm長、內(nèi)半徑1～2 mm的聚乙烯管，縱向剖開，包繞輸尿管，然后在管外用4.0棉線進(jìn)行結(jié)扎，造成人為的UUO，伴有輸尿管管腔不通，蠕動受限，尿液潴留引發(fā)腎盂積水。Chevalier等[4]對新生15 d的小鼠采用聚乙烯管套在左側(cè)輸尿管上，在梗阻5 d后進(jìn)行第2次手術(shù)，手術(shù)方法同前，暴露左側(cè)腎臟以及輸尿管后，剪除綁縛在聚乙烯管外面的結(jié)扎線，去掉輸尿管外的聚乙烯管，使輸尿管恢復(fù)再通。此方法優(yōu)點為聚乙烯管可以輕微壓迫輸尿管，使輸尿管蠕動受限，再給予雙線結(jié)扎，操作簡便，梗阻的解除也較容易，可行性高，但其缺點是聚乙烯管本身的硬度及彈性，容易形成不完全性梗阻，直接影響實驗結(jié)果[9,13-14]。

1.3聚乙烯管夾閉法Yao等[15]首次發(fā)表了一種應(yīng)用聚乙烯管對折后夾閉中上段左側(cè)輸尿管，之后解除梗阻的方法，簡要操作如下：取一小段長約1.2 cm的聚乙烯管對折后夾閉于左側(cè)腎盂輸尿管結(jié)合部下方，約平于左腎下級，使其形成V字型，其中對折后的5 mm壓迫輸尿管，剩余1 mm的兩個斷端用1-0號手術(shù)線結(jié)扎防止聚乙烯管松脫。7 d后取出聚乙烯管，可以發(fā)現(xiàn)在很短的時間內(nèi)，原來梗阻上段膨大的輸尿管基本恢復(fù)原狀，并且標(biāo)本采集時也可以發(fā)現(xiàn)左右腎的體積沒有明顯差異，提示再通成功。此種方法對輸尿管的損傷較小，夾閉效果可靠，但是由于聚乙烯管表面光滑，腸蠕動及輸尿管自身的蠕動，大鼠本身的活動，容易引起結(jié)扎線脫落而導(dǎo)致梗阻失敗。

1.4輸尿管膀胱吻合法輸尿管膀胱吻合術(shù)，在臨床上已經(jīng)廣泛應(yīng)用，用4-0號尼龍線雙重結(jié)扎3 d后，根據(jù)肉眼觀測到左側(cè)腎積水和膨脹的左側(cè)上段輸尿管，確定梗阻成功，緊接著在放大8倍的視野下切除梗阻段的輸尿管約1 cm，通過導(dǎo)管用10號線進(jìn)行輸尿管膀胱吻合術(shù)，然后從膀胱取出導(dǎo)管，予以7號線縫合[6]。此方法模擬了臨床上常見的相關(guān)需要進(jìn)行此手術(shù)的疾病，適用于研究輸尿管膀胱吻合術(shù)中和術(shù)后患者及動物模型相關(guān)方面的病理生理改變，更加貼近臨床。但缺點是對操作性要求高，需要進(jìn)行顯微手術(shù)，需要相對專業(yè)的外科醫(yī)師操作，不能量化，手術(shù)操作時間長，難度大，給實驗帶來一定程度的不便。

1.5輸尿管腰大肌內(nèi)包埋法1962年,Ulm和Miller[11]報道了輸尿管腰大肌內(nèi)包埋法制作再通模型。該技術(shù)的主要原理如下：①腰大肌本身可以輕微壓迫梗阻側(cè)輸尿管，使其上段管腔閉塞，尿液引流不通。②輸尿管進(jìn)、出腰大肌時，可以形成兩個狹窄，起到擠壓和抑制蠕動的作用。③當(dāng)人體活動時可以使腰大肌收縮，從而擠壓輸尿管。手術(shù)梗阻解除后，腎形態(tài)可以慢慢恢復(fù)。此模型的相關(guān)文獻(xiàn)中，多是對兔和犬等體型較大動物的研究。此方法操作簡便，且不存在組織相容性的問題，一般不容易發(fā)生粘連，再通成功率高。但缺點是動物的體位及活動量、腰大肌本身的收縮舒張等諸多因素可能對其產(chǎn)生影響，對輸尿管的梗阻程度不能保證完全梗阻，容易行成不完全梗阻。

1.6單側(cè)輸尿管彈性塑膠加壓結(jié)扎法上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院人員通過采用自行研制的彈性塑膠加壓結(jié)扎的方法完成單側(cè)輸尿管再通模型[16]，此方法進(jìn)一步完善了對于梗阻腎再通后腎臟病理形態(tài)學(xué)研究的方法。本造模方法中的塑膠管由聚氯乙烯材料自行制作，SD大鼠造模的實驗步驟簡要如下：應(yīng)用自行制備的彈性塑膠管，在第1次手術(shù)時，將彈性塑膠脂肪墊植入輸左側(cè)輸尿管，加壓結(jié)扎后關(guān)腹。7 d后取出植入的彈性塑膠脂肪墊，使左側(cè)輸尿管再通，同時暴露右腎，小心分離右側(cè)輸尿管，4-0號絲線結(jié)扎，逐層縫合關(guān)腹。本方法成功建立了梗阻及再通的大鼠模型，具有周期短、操作簡便、可行性高、模型性能穩(wěn)定等特點，是一種新型的造模方法，同時此方法也可應(yīng)用于某些大體型動物進(jìn)行輸尿管梗阻及再通。

2RUUO模型的發(fā)生機(jī)制及研究進(jìn)展

多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)UUO大鼠外髓質(zhì)連接皮質(zhì)及髓質(zhì)處腎小管萎縮，而RUUO重建近端腎小管上皮和刷狀緣，腎實質(zhì)的萎縮明顯改善。輸尿管梗阻后再通的腎臟恢復(fù)與多種因素有關(guān)，其中最重要的因素是梗阻持續(xù)的時間，研究發(fā)現(xiàn)梗阻3 d再通的大鼠在14 d檢測腎功能腎小球濾過率及腎血流量恢復(fù)正常，但當(dāng)梗阻時間較長，即使解除梗阻后很長時間腎功能仍不能恢復(fù)。還有一個因素是發(fā)生時期，在新生兒或成年鼠作為對象研究RUUO模型其結(jié)果不同。如發(fā)現(xiàn)新生兒鼠梗阻5 d后1年腎臟是持續(xù)損害并發(fā)生纖維化[4],但成年鼠多恢復(fù)接近正常[8-10,17]。另外,輸尿管再通的恢復(fù)與是否存在感染、梗阻的部位、梗阻是否完全有關(guān)。關(guān)于RUUO模型的發(fā)病機(jī)制目前仍不清楚。早期的研究發(fā)現(xiàn)，RUUO的恢復(fù)依賴于存在的非萎縮腎單位[18]。后來發(fā)現(xiàn)，RUUO鼠腎臟中的上皮細(xì)胞在原位增生并沿著裸露的基膜遷移[19]。更進(jìn)一步的說，有可塑性的小管細(xì)胞、腎小球細(xì)胞、骨髓衍生細(xì)胞在RUUO模型重塑過程中表達(dá)一系列表型,關(guān)于這方面的研究越來越引起人們的興趣。在RUUO模型腎臟的重塑區(qū)域中顯示裸露的基膜、巨噬細(xì)胞浸潤、膠原沉積。完整的腎小管基膜、integrin和生長因子的表達(dá)，Ⅳ型膠原的合成均是細(xì)胞成功修復(fù)及再附著的關(guān)鍵因素。也有實驗證明，在腎實質(zhì)重建中發(fā)現(xiàn)大量干細(xì)胞聚集，考慮干細(xì)胞可能對腎臟修復(fù)有一定作用[5]。另外，因為RUUO模型是可逆過程，相比UUO模型，RUUO在臨床藥物對腎臟纖維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模型研究非甾體消炎藥雙氯芬酸對腎纖維的作用，發(fā)現(xiàn)其通過對腎小球血流動力學(xué)的改變從而減輕梗阻對腎臟損傷。研究RUUO模型能更好地探索細(xì)胞再生及細(xì)胞外基質(zhì)的重塑，以及為臨床藥物對腎纖維化提供更早期的治療方案。

3小結(jié)

在目前的研究中，建立RUUO模型主要以大鼠為典型造模動物。造模的具體方法，也不外乎管腔內(nèi)和管腔外干預(yù)。在實際應(yīng)用中，需要綜合分析評價各種造模方法，了解其各自的優(yōu)缺點及適用范圍，以保證能在合適的研究中根據(jù)具體情況選擇合適的造模方法。RUUO模型可以評估腎臟恢復(fù)階段的病理生理變化，又能長時間地在活體上動態(tài)研究腎臟功能水平和形態(tài)變化，為臨床研發(fā)預(yù)防和治療腎纖維化藥物提供新的研究對象。但RUUO模型在腎間質(zhì)纖維化及腎功能恢復(fù)的機(jī)制尚未完全闡明，仍缺乏深入研究。

參考文獻(xiàn)

[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]董飛俠，何立群，黃迪，等.單側(cè)輸尿管結(jié)扎再通大鼠模型的建立方法及其評價[J].中國比較醫(yī)學(xué)雜志，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編輯：伊姍

基金項目：國家自然科學(xué)基金(81300576)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.17.027

中圖分類號：R246.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)17-3145-03