胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)受限動(dòng)物模型的研究進(jìn)展

胡祺雯,畢 正,劉海萍,董志華,朱燕林,王進(jìn)華

(1.江西省婦幼保健院醫(yī)學(xué)影像中心,南昌 330000;2.南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院,南昌 330000)

宮內(nèi)生長(zhǎng)受限（intrauterine growth restriction，IUGR）是指由于母體、胎盤和胎兒受到病理因素影響，胎兒在子宮內(nèi)受到生長(zhǎng)限制，不能發(fā)揮最佳的生長(zhǎng)潛力，通常被定義為哺乳動(dòng)物新生兒出生體質(zhì)量在同齡兒正常體質(zhì)量的第10百分位數(shù)以下或低于平均值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，即小于孕齡兒（small for gestational age，SGA）。IUGR是圍產(chǎn)期胎兒死亡的主要原因。IUGR兒童患代謝、神經(jīng)、心血管相關(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)較高，壽命較短，且沒有有效的治療方法，影響全球5%～8%的妊娠，在高海拔地區(qū)，其影響甚至可能增加三倍左右［1-2］。IUGR的發(fā)生可能與母體營(yíng)養(yǎng)不良、胎盤功能異常、免疫異常、遺傳相關(guān)問題以及其他疾病有關(guān)，但其機(jī)制尚不明確［3-4］。因此IUGR的研究及其動(dòng)物模型相關(guān)研究的發(fā)展是產(chǎn)科學(xué)中一個(gè)關(guān)鍵問題。

1 IUGR模型動(dòng)物的選擇

IUGR模型以實(shí)驗(yàn)嚙齒動(dòng)物如小鼠、大鼠，以及部分哺乳類動(dòng)物如豬、兔、羊?yàn)橹鳌４笫蟆⑿∈蟮葒X類動(dòng)物是目前最常見的造模動(dòng)物，也是研究胎兒發(fā)育和生物醫(yī)學(xué)的重要?jiǎng)游锓N類之一［4-5］。除此之外，豚鼠，犬，非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物如猴、狒狒也曾用于構(gòu)建IUGR模型。非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物被認(rèn)為是人類臨床轉(zhuǎn)化研究的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”動(dòng)物模型，對(duì)于高度依賴物種種類的研究，使用非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物非常必要。然而，因?yàn)槌杀景嘿F、倫理阻礙等難題，在研究多物種通用的生理機(jī)制時(shí)，使用其他物種無疑是更佳的選擇。其中，羊與人類有諸多相似且可以全程放置導(dǎo)管取樣，因此在使用非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物不可行的情況下，羊比大多數(shù)物種更具優(yōu)勢(shì)［6］。IUGR動(dòng)物模型多種多樣，目前尚未有IUGR動(dòng)物模型選擇的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此需要研究者了解各種動(dòng)物的特點(diǎn)并進(jìn)行選擇。現(xiàn)分別闡述嚙齒類、兔、豬、綿羊以及非人靈長(zhǎng)類的動(dòng)物模型特點(diǎn)。

1.1 嚙齒類動(dòng)物

小鼠與大鼠價(jià)格便宜，飼養(yǎng)方便，易在室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。妊娠期短（小鼠19～21 d，大鼠19～22 d），動(dòng)情周期規(guī)律，重復(fù)性好，且基因與人類高度相似。大鼠生命力強(qiáng)，可耐受多次手術(shù)或采血。但若對(duì)小鼠進(jìn)行大量采血或多次手術(shù)，則易致小鼠受創(chuàng)死亡［7］。此外，小鼠、大鼠的子宮結(jié)構(gòu)和胎兒生長(zhǎng)發(fā)育周期與人類差距較大且存在種屬差異，神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和妊娠時(shí)間與人類不同。比如，人類胎兒在妊娠晚期大腦加速發(fā)育，而大鼠胎兒產(chǎn)后7～8 d大腦才達(dá)到生長(zhǎng)高峰［4］。因此其研究結(jié)果不能直接推到人類。

1.2 兔

兔的妊娠期為30 d，可以全程規(guī)律采樣。兔大約在5～6月齡時(shí)達(dá)到性成熟［8］，排卵可以通過注射排卵劑來實(shí)現(xiàn)，這一特性允許人為控制妊娠開始的時(shí)間。兔生殖道的形態(tài)大小允許使用人工授精，使用同一只雄兔的精子可減少父方帶來的混雜影響，且母兔的子宮是雙聯(lián)的，每個(gè)宮角都有單獨(dú)的子宮頸，這允許不同遺傳背景的胚胎同時(shí)移植到同一只母兔子宮的不同宮角，來研究不同基因型的胎兒產(chǎn)前和產(chǎn)后的生長(zhǎng)狀況［9-10］。兔常用于妊娠和產(chǎn)后高脂飲食和代謝性疾病、心血管疾病的相關(guān)研究，是人類疾病起源研究的新興模型，但兔是純粹的食草動(dòng)物，飲食結(jié)構(gòu)與人類差異大。兔一胎多仔，妊娠時(shí)胎兒數(shù)量以及位置都可能影響研究的結(jié)果，且兔妊娠時(shí)間相對(duì)較短，妊娠期的慢性影響因素不能被很好地體現(xiàn)［11］。

1.3 豬

豬在體型、器官發(fā)育和生理學(xué)方面都與人類相似，是研究人類健康與疾病方面非常好的模型。與其他大型動(dòng)物相比，豬的性成熟早（6～8月齡），妊娠期短（110～120 d）且子代多（每窩9～10頭）［12］，是研究生殖生理學(xué)與遺傳學(xué)良好的IUGR動(dòng)物模型，可用于研究胚胎、胎兒的生長(zhǎng)發(fā)育情況，胎盤的形成特點(diǎn)，母體和胎兒之間的營(yíng)養(yǎng)、氣體交換關(guān)系，妊娠的內(nèi)分泌狀況，乳房形成和泌乳等方面［13］。除此之外，豬的神經(jīng)發(fā)育（產(chǎn)前大腦發(fā)育與產(chǎn)后髓鞘發(fā)育）相較于嚙齒類動(dòng)物以及兔、羊，與人類更加相似［4］。同時(shí)，豬也是研究IUGR胎兒的胃腸道結(jié)構(gòu)和功能發(fā)展的最佳動(dòng)物模型［14］。在各種家畜中，豬最常表現(xiàn)出IUGR（約有20%～32%的仔豬患有IUGR）［15］，這使得自然選擇法更易于實(shí)現(xiàn)。盡管以往的研究表明，相較于豬和反芻動(dòng)物，嚙齒類動(dòng)物在進(jìn)化上與人類更接近，但是經(jīng)過大量基因組比較，豬與人類的進(jìn)化距離小于嚙齒類動(dòng)物與人類的距離［16］。雖然豬與人類擁有類似的血管解剖結(jié)構(gòu)，但是豬骨盆結(jié)構(gòu)與人類差異較大，且子宮宮角長(zhǎng)約1 m，作為手術(shù)模型較為困難［17］。

1.4 綿羊

綿羊在體型、骨盆解剖學(xué)、子宮血管大小方面與人類相似，被廣泛用于研究妊娠生理學(xué)［17］。綿羊妊娠常為單胎，也可有雙胎、三胎［18］；且與嚙齒動(dòng)物不同，綿羊腎臟和心血管在產(chǎn)前相對(duì)成熟，器官在妊娠早期就開始形成，這都與人類類似。此外，綿羊和人類對(duì)IUGR的生物學(xué)反應(yīng)相似，綿羊胎兒也可以因?qū)m內(nèi)損傷產(chǎn)生神經(jīng)內(nèi)分泌和心血管反應(yīng)［19］。且綿羊體型允許在母體和胎兒血管內(nèi)放置留置導(dǎo)管，以便在無應(yīng)激和非麻醉?xiàng)l件下研究血流、營(yíng)養(yǎng)吸收和利用以及激素分泌，因此，對(duì)綿羊體內(nèi)妊娠生理的研究目前相對(duì)完善［20］。綿羊的子宮動(dòng)脈與人類十分相似，但綿羊的胎盤解剖結(jié)構(gòu)和靜脈引流方式與人類不同［17，21］。部分地區(qū)綿羊并非全年發(fā)情，這限制了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間與地區(qū)應(yīng)用。母羊4～10月齡性成熟，初配年齡為1～2歲；妊娠期長(zhǎng)（142～155 d）；子代少（1～3只/胎），這延長(zhǎng)了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，增加了實(shí)驗(yàn)成本。且目前在確定反芻動(dòng)物胎盤表達(dá)的單個(gè)基因特定功能或意義方面仍存在缺陷［20］。

1.5 非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物

非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物如猴、狒狒等與人類在很多方面最為類似，如胎盤結(jié)構(gòu)，妊娠生理學(xué)，妊娠時(shí)間線和后代神經(jīng)發(fā)育階段等［22］，被認(rèn)為是人類發(fā)展轉(zhuǎn)化研究的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”動(dòng)物模型。其妊娠期長(zhǎng)于嚙齒動(dòng)物和反芻動(dòng)物，如食蟹猴157～167 d，恒河猴161～165 d，狒狒163～185 d［23-24］。

食蟹猴與恒河猴屬于獼猴屬，其中，食蟹猴體型相對(duì)較小且性格溫順，有利于抓捕及實(shí)驗(yàn)操作［23-24］。食蟹猴的子宮、附件和血管系統(tǒng)的解剖學(xué)特征與人類相似，血管解剖學(xué)上唯一重要區(qū)別是食蟹猴不存在髂內(nèi)靜脈，胎盤解剖雖與人類略有不同，但功能大致相同。食蟹猴和恒河猴常被用作子宮移植手術(shù)模型，但由于其血管較小，手術(shù)比較困難［17］。狒狒生殖道、胎盤、血管解剖與人類類似，發(fā)情周期和妊娠可以通過觀察判斷，性格溫順且不攜帶猴B病毒（B virus，BV），在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)更為安全，是研究生殖的絕佳模型。狒狒體型大，宮頸短且直，是很好的手術(shù)模型，但是目前非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物最常用的IUGR模型依舊是營(yíng)養(yǎng)限制模型。雖然非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物優(yōu)勢(shì)顯而易見，但是它們需專門的喂養(yǎng)設(shè)施，成本很高，限制了規(guī)模化研究，同時(shí)在倫理審批上較復(fù)雜，進(jìn)一步加大了應(yīng)用難度［17］。

2 常見IUGR動(dòng)物模型建立方法與其優(yōu)缺點(diǎn)

常見IUGR動(dòng)物模型有自然選擇模型、誘導(dǎo)模型（包括營(yíng)養(yǎng)限制模型、高海拔妊娠（慢性缺氧）模型等）以及手術(shù)干預(yù)模型，下面將介紹這幾種模型的構(gòu)建方法、典型表現(xiàn)、優(yōu)缺點(diǎn)及比較醫(yī)學(xué)意義。

2.1 自然選擇模型

在自然生產(chǎn)的豬仔中選擇體質(zhì)量較輕的豬仔作為IUGR模型，此模型已在實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用。研究者將出生體質(zhì)量在所有仔豬體質(zhì)量平均值加減1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差（SD）內(nèi)的豬仔設(shè)定為對(duì)照組，低于平均值減2個(gè)SD值的豬仔設(shè)定為IUGR組［25-26］。為了使不同的孕豬同時(shí)生產(chǎn)，同一時(shí)間給孕豬注射5 mg前列腺素。出生時(shí)，所有仔豬都肌內(nèi)注射15 mg/kg青霉素和100 mg的鐵［27］。自然選擇模型簡(jiǎn)單易行，造價(jià)低，且不需要人為干預(yù)制造模型，免受人為因素影響。并且，此模型表現(xiàn)出的性別差異與人類IUGR類似，即雄性后代常常對(duì)子宮不良環(huán)境更為敏感而表現(xiàn)出更高的死亡率［28］。但此模型產(chǎn)生IUGR的病因較為復(fù)雜，與胚胎的數(shù)量、妊娠早期的胎盤發(fā)育和功能以及妊娠各期子宮容量不足等都有關(guān)系，因此目前此模型應(yīng)用較少［29-30］。

2.2 誘導(dǎo)模型

常見的誘導(dǎo)模型包括營(yíng)養(yǎng)限制模型、脂質(zhì)攝入過多模型、高海拔妊娠（慢性缺氧）模型、尼古丁暴露模型、乙醇暴露模型、乙醇暴露和被動(dòng)吸煙聯(lián)合作用模型、環(huán)境污染模型、地塞米松模型及慢性炎癥模型。

2.2.1 營(yíng)養(yǎng)限制模型

母體的營(yíng)養(yǎng)限制可以使后代發(fā)生IUGR，表現(xiàn)程度取決于營(yíng)養(yǎng)限制的時(shí)間、程度、營(yíng)養(yǎng)種類以及母體體質(zhì)量的變化。此模型已被廣泛應(yīng)用于多種動(dòng)物，一般通過限制日常維持要求50%食物的方法來誘導(dǎo)，也有研究通過低蛋白飲食誘導(dǎo)。Chu等［31］實(shí)驗(yàn)使用的是C57BL/6小鼠，在妊娠10～19 d（小鼠妊娠中晚期）進(jìn)行食物限制，因?yàn)槿祟怚UGR的發(fā)生受中晚期胎盤功能以及基因表達(dá)影響較大。Selivanova等［32］在研究中使用Wistar大鼠，從妊娠期的第11天開始限制食物，直到分娩。Garcia-Contreras等［33］在母豬妊娠第35天到分娩前，將喂養(yǎng)飲食降至日常維持需求的50%，來誘導(dǎo)IUGR。Pereira等［34］在狒狒妊娠30 d時(shí)，限制飲食至正常的70%到妊娠165 d行剖宮產(chǎn)。Simoncin等［35］使用SD大鼠的低蛋白誘導(dǎo)模型，對(duì)照組給予23%的蛋白質(zhì)，IUGR組給予9%的蛋白質(zhì)。Roberts等［36］給成年恒河猴飼喂含17%或13%的蛋白質(zhì)（分別比對(duì)照組減少33%或50%）來誘導(dǎo)IUGR。

此模型廣泛應(yīng)用于各種動(dòng)物，簡(jiǎn)單易行，胎兒死亡率低。并且此模型胎兒會(huì)受著位處子宮血供的影響導(dǎo)致非對(duì)稱性的IUGR，這與發(fā)達(dá)國(guó)家臨床IUGR表現(xiàn)相一致。此模型胎兒死亡率低的原因是單獨(dú)限制營(yíng)養(yǎng)而不限制供氧［38］。產(chǎn)前營(yíng)養(yǎng)不良導(dǎo)致的IUGR是免疫系統(tǒng)損害的最常見的原因，且與心血管、肺、肝臟等疾病以及代謝綜合征關(guān)系密切［37］。研究表明，與對(duì)照組相比，低蛋白飲食誘導(dǎo)的IUGR組兩性的出生體質(zhì)量均顯著降低。這種體質(zhì)量下降的情況在IUGR組出生的6個(gè)月內(nèi)持續(xù)存在，有利于研究IUGR對(duì)胎兒的長(zhǎng)期影響［39］。

2.2.2 脂質(zhì)攝入過多模型

近年來，脂質(zhì)攝入過多已經(jīng)成為一個(gè)常見的健康問題。母親飲食中脂肪攝入增加，特別是膽固醇，會(huì)影響胎兒發(fā)育和健康。Ralliard等［40］在雌兔10周齡時(shí)，將兔分為高脂飲食組和對(duì)照組，給高脂飲食組喂食高脂肪（8%）和高膽固醇（0.2%）的飼料，對(duì)照組喂養(yǎng)含2%脂肪的飼料。相較于對(duì)照組，高脂飲食組飼料有更多的脂肪酸和熱量。此模型制造方便，常用于母體高脂飲食引起的子代代謝相關(guān)問題的研究。研究表明，此模型胎兒體質(zhì)量與活力降低，胎兒的脂質(zhì)積累與性別有關(guān)，如雄性胎兒積累單不飽和脂肪酸較多，雌性為多不飽和脂肪酸較多［41］。兔的脂質(zhì)代謝和胎盤結(jié)構(gòu)更接近于人，因此兔常用于動(dòng)脈粥樣硬化和心肌病的模型；而嚙齒類動(dòng)物的胎盤的脂肪酸滲透性較高，常用于母體脂質(zhì)攝入過多的模型制造［40］。

2.2.3 高海拔妊娠（慢性缺氧）模型

母體氧合受損（如高原居住地的慢性缺氧導(dǎo)致的氧合受損）會(huì)降低胎兒的出生體質(zhì)量，并使IUGR的發(fā)病率增加近3倍［1］。Lane等［1］將妊娠14.5～18.5 d的小鼠（C57BL/6）分別置于海平面或高海拔（＞5 000 m），以模擬常氧或缺氧。Ducsay等［39］將實(shí)驗(yàn)組妊娠40～130（131）d的孕羊置于3 820 m的高海拔地區(qū)，在回到實(shí)驗(yàn)室后，即妊娠131～133 d，實(shí)驗(yàn)組給孕羊放置血管導(dǎo)管輸入氮?dú)庖跃S持缺氧狀態(tài)，而對(duì)照組也放置血管導(dǎo)管以控制變量。高海拔研究模型可以幫助確定缺氧導(dǎo)致胎兒生長(zhǎng)受限的機(jī)制，而不受其他病理變化的混雜影響。缺氧導(dǎo)致胎兒血液重新分配，保證大腦、心臟等重要器官的血供，導(dǎo)致非對(duì)稱的IUGR，但是長(zhǎng)時(shí)間的血液重新分配可能會(huì)導(dǎo)致大腦與心臟功能的受損與心腦血管疾病的發(fā)生。此模型可用于研究慢性缺氧導(dǎo)致的心腦血管疾病機(jī)制［42］。但模型制造耗時(shí)長(zhǎng)，需將妊娠動(dòng)物分別置于高海拔地區(qū)與海平面地區(qū)，且動(dòng)物在運(yùn)輸途中較難維持低氧水平。

2.2.4 尼古丁暴露模型

尼古丁是一種能夠穿過胎盤的血管收縮化合物。在女性中，母親吸煙與子宮動(dòng)脈和胎盤血流減少、胎兒缺氧、IUGR和圍產(chǎn)期死亡率上升有關(guān)［43］。Wu等［44］使實(shí)驗(yàn)組妊娠7～17 d的Wistar大鼠每天接受兩次1.0 mg/kg尼古丁（妊娠7 d的40%劑量，妊娠8 d的80%劑量，以及妊娠9～17 d的全劑量）的皮下注射。產(chǎn)前尼古丁暴露的大鼠胎兒在產(chǎn)后體質(zhì)量較對(duì)照組輕，頂臀徑也較短。Zhang等［45］給妊娠9～20 d的Wistar大鼠注射不同劑量的尼古丁（2.0 mg/kg）來制造IUGR，研究表明產(chǎn)前尼古丁暴露可造成胎兒血液膽固醇水平降低。Feng等［46］給妊娠11～20 d的Wistar大鼠用不同劑量的尼古丁（0.5、1.0和2.0 mg/kg）進(jìn)行灌胃。此模型動(dòng)物的選擇以大鼠較多見，不適用于體型較大的動(dòng)物。模型制作過程較為溫和，死亡率較低。使用尼古丁暴露法構(gòu)建IUGR模型主要用于子代學(xué)習(xí)記憶功能、海馬功能及肺損傷等方面的相關(guān)研究［29］。但是此模型并不能完全模擬母體吸煙對(duì)IUGR的影響，因?yàn)闊煵菀约跋銦煙熿F中的其他成分可能也對(duì)IUGR有促進(jìn)作用［47］。

2.2.5 乙醇暴露模型

產(chǎn)前乙醇暴露可導(dǎo)致胎兒乙醇綜合征，損害胎盤發(fā)育與形成，導(dǎo)致IUGR。Coll等［48］在CF-1小鼠交配前17 d到妊娠10 d，給予含10%（w/v）乙醇的飲用水。對(duì)照組攝取無乙醇飲用水。這種方式使妊娠小鼠在妊娠10 d時(shí)產(chǎn)生5.2 mmol/L的血液乙醇濃度。研究表明在小鼠胎兒器官形成階段，母體攝入乙醇會(huì)在子宮肌層和滋養(yǎng)層-蛻膜組織中誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，導(dǎo)致異常胎盤形成，增加IUGR的風(fēng)險(xiǎn)。此模型制造方便且死亡率低，常用于研究母體乙醇暴露的子代的代謝變化以及治療方案。

2.2.6 乙醇暴露和被動(dòng)吸煙聯(lián)合作用模型

Li等［49］從大鼠妊娠7 d開始，每天上午9點(diǎn)將妊娠大鼠放在充滿香煙煙霧的40 cm×28 cm×18.5 cm的空間內(nèi)，煙霧濃度設(shè)定為9 g/m3。香煙的焦油和尼古丁產(chǎn)生量分別為每支香煙15.0 mg和1.1 mg。1 h后，每只大鼠使用2 mL葡萄酒（45%乙醇）灌胃。正常對(duì)照組的妊娠大鼠在同一個(gè)房間，但沒有煙草煙霧，每日灌胃2 mL蒸餾水。實(shí)驗(yàn)組大鼠胎兒體質(zhì)量、體尾長(zhǎng)、肝臟質(zhì)量、以及胎盤質(zhì)量下降明顯，在煙酒暴露下，胎兒平均體質(zhì)量下降28.6%。此模型一般應(yīng)用于研究香煙和乙醇聯(lián)合暴露對(duì)于妊娠母體以及子代的影響。

2.2.7 地塞米松模型

此模型應(yīng)用廣泛，一些研究給妊娠14～21 d的SD大 鼠 注 射400 μg/kg地 塞 米 松（dexamethasone，DEX）［50］或給妊娠14～19 d的Wistar大鼠注射200 μg/kg DEX來誘發(fā)大鼠IUGR［51］。也有研究在妊娠12.5 d的小鼠體內(nèi)植入DEX滲透泵，每小時(shí)注入1 μg/kg DEX，并持續(xù)2 d［52］。Arias等［53］研究表明，給妊娠14～15 d的BALB/c小鼠8 mg/kg DEX誘導(dǎo)的IUGR成功率最高，而且可以制造出對(duì)稱型IUGR模型，即整個(gè)身體與器官均勻縮小。DEX模型可以導(dǎo)致胎兒體質(zhì)量、胎盤質(zhì)量下降，影響血管因子生成并導(dǎo)致血管生成障礙，這與人類產(chǎn)生IUGR的情況類似。但人類女性使用DEX的劑量與實(shí)驗(yàn)不同，且人類女性一般在有早產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的情況下才使用糖皮質(zhì)激素，而模型動(dòng)物是在正常妊娠過程中給予過量糖皮質(zhì)激素來促使IUGR的形成［53］。并且與其他模型（手術(shù)模型、營(yíng)養(yǎng)限制）相比，DEX暴露產(chǎn)生的IUGR程度較輕。此模型常用于研究母體產(chǎn)前應(yīng)激、DEX過度暴露與IUGR的關(guān)系以及低出生體質(zhì)量與胎兒心血管疾病、代謝疾病、神經(jīng)發(fā)育缺陷之間的聯(lián)系。

2.2.8 慢性炎癥模型

母體子宮炎癥和氧化應(yīng)激會(huì)影響胎兒的發(fā)育。Shalom-Paz等［54］在SD大鼠妊娠14、16和18 d，給實(shí)驗(yàn)組孕鼠注射LPS（50 μg/kg）制造母體慢性炎癥，從而誘導(dǎo)胎兒IUGR（對(duì)照組注射生理鹽水），這種模型誘導(dǎo)的IUGR是非對(duì)稱型的IUGR［55］。研究表明，LPS會(huì)導(dǎo)致母體產(chǎn)生慢性炎癥，炎癥通過胎盤介導(dǎo)，從而使胎兒產(chǎn)生炎癥、β細(xì)胞功能受損、骨骼肌葡萄糖代謝受損，這些改變?cè)谀阁w炎癥消失后會(huì)持續(xù)存在。此模型常用于研究母體慢性炎癥對(duì)子代內(nèi)分泌以及生殖系統(tǒng)發(fā)育的影響。

2.2.9 環(huán)境污染模型

空氣中的顆粒物、柴油機(jī)排放氣體、多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHS）等環(huán)境污染物會(huì)誘發(fā)IUGR［56］，一般使用1-硝基芘（1-nitropyrene，1-NP）和氰戊菊酯（fenvalerate，F(xiàn)EN）來誘導(dǎo)IUGR。1-NP在城市大氣顆粒物、柴油機(jī)排放物，甚至在大米、蔬菜中已有檢出［56-57］。Wang等［56］在CD-1小鼠妊娠早中或晚期每天灌胃溶于玉米油的1-NP（100 μg/kg），對(duì)照組灌胃玉米油。結(jié)果顯示只有在妊娠晚期暴露于1-NP的胎兒體質(zhì)量和頭臀徑有顯著的減小。類似地，Guo等［58］在ICR小鼠妊娠早中或晚期每天灌胃溶于玉米油的FEN（20 mg/kg），發(fā)現(xiàn)FEN對(duì)IUGR的影響主要在妊娠晚期，且與胎盤氧化應(yīng)激有關(guān)。而暴露于FEN對(duì)妊娠早、中期的小鼠體質(zhì)量無影響，這與對(duì)人類的研究相一致，即僅在妊娠晚期暴露于含F(xiàn)EN殺蟲劑的胎兒才有較大的發(fā)育障礙風(fēng)險(xiǎn)。此模型制造簡(jiǎn)單，且創(chuàng)傷小。研究表明，此模型胎兒體質(zhì)量減輕、脂質(zhì)代謝改變。但造模所用的1-NP劑量遠(yuǎn)超環(huán)境存在的劑量，且1-NP和FEN暴露導(dǎo)致IUGR的原因復(fù)雜。一般應(yīng)用于研究環(huán)境污染對(duì)于妊娠母體以及子代的影響。

2.3 手術(shù)干預(yù)模型的建模方法以及優(yōu)缺點(diǎn)

下文介紹5種較常見的手術(shù)干預(yù)模型（表1），手術(shù)干預(yù)模型可以模擬胎兒宮內(nèi)缺氧和營(yíng)養(yǎng)限制的狀態(tài)，造成胎兒IUGR的比例較高，但此方法復(fù)雜且創(chuàng)傷大，胎兒死亡率較高。

表1 五種宮內(nèi)生長(zhǎng)受限手術(shù)干預(yù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)Table 1 Advantage and disadvantage of five models for intrauterine growth restriction(IUGR)surgical intervention

2.3.1 子宮動(dòng)脈結(jié)扎模型

Ruff等［59］在大鼠妊娠第20天行手術(shù)將子宮動(dòng)脈結(jié) 扎（uterine artery ligation，UAL）可 產(chǎn) 生IUGR。Sutherland等［60］給妊娠105～110 d的母羊進(jìn)行單側(cè)子宮動(dòng)脈結(jié)扎（single uterine artery ligation，SUAL）誘導(dǎo)IUGR。UAL導(dǎo)致子宮和胎盤血液供應(yīng)不足，導(dǎo)致胎兒慢性低氧血癥，影響胎兒器官的生長(zhǎng)速度，同時(shí)子宮血供減少影響了子宮的擴(kuò)張和適應(yīng)胎兒生長(zhǎng)的能力，導(dǎo)致胎兒IUGR。此模型常用于研究胎兒IUGR慢性缺氧導(dǎo)致的心血管、腦損傷、神經(jīng)行為改變的病理生物學(xué)和潛在的治療策略［59-60］。

2.3.2 選擇性子宮胎盤動(dòng)脈結(jié)扎模型

兔的手術(shù)通常在妊娠21～25 d進(jìn)行，按20%～30%或40%～50%的比例結(jié)扎所有孕囊部分的子宮胎盤血管。術(shù)后用絲線將腹部分兩層縫合［61］。此方法若在妊娠早期進(jìn)行并且將40%～50%的血管被結(jié)扎，通常導(dǎo)致高死胎率。此模型減少氧氣和營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，是誘導(dǎo)大鼠、豚鼠、兔IUGR的常用模型。子宮胎盤動(dòng)脈結(jié)扎改變了子代大腦的結(jié)構(gòu)和代謝以及心臟和腎臟的結(jié)構(gòu)和功能。子宮胎盤血流量減少降低胎兒心臟重量，導(dǎo)致心肌肥厚以及心臟收縮和舒張功能障礙；降低腎臟重量，減少腎小球數(shù)量，導(dǎo)致腎小球毛細(xì)血管充血和氧化應(yīng)激。此外，子宮胎盤功能不全的兔和大鼠后代表現(xiàn)出神經(jīng)行為改變［41］。但是Eixarch等［38］在給造模后的兔行B超檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)其心搏動(dòng)指數(shù)（MCA-PI）并無變化，在人類中MCA-PI是識(shí)別腦血流再分布的關(guān)鍵體征，MCI-PI減低與后代5歲時(shí)的認(rèn)知功能有關(guān)。原因可能是兔與人存在根本差異，當(dāng)然也不排除行B超檢查時(shí)的麻醉因素影響。總之，此模型可用于研究胎盤功能不全引起的IUGR相關(guān)的大腦、心血管和腎臟疾病的機(jī)制。

2.3.3 卵巢中動(dòng)脈灼燒模型

Camprubí等［62］提 出 使 用 卵 巢 中 動(dòng) 脈 灼 燒（cauterization of meso-ovarian vessels，CMO）代替UAL。手術(shù)在妊娠17 d進(jìn)行，在2.5%異氟烷的全身麻醉下，對(duì)Wistar大鼠進(jìn)行中線剖腹手術(shù)，暴露子宮角及其血管，燒灼宮角的上中以及中下三分之一邊界的兩個(gè)中卵巢血管。通過CMO干預(yù)獲得的IUGR后代器官重量改變與胎兒嚴(yán)重IUGR的病理生理表現(xiàn)相一致。胎盤疾病導(dǎo)致胎兒低氧血癥和呼吸衰竭，進(jìn)而引發(fā)代償性血流動(dòng)力學(xué)變化，血流重新分布到胎兒重要器官（大腦和心臟），同時(shí)損害了其他器官（如腎臟、肝臟和胸腺）。胎兒代償反應(yīng)導(dǎo)致流向大腦的血流量增加，也稱為“大腦保護(hù)效應(yīng)”［62］。此模型由Camprubí等在2009年提出，但是目前應(yīng)用較少。

2.3.4 子宮動(dòng)脈灌注減少模型

子宮動(dòng)脈灌注減少（reduced uterine perfusion pressure，RUPP）模型是Coats等［63］建立。在妊娠14 d的大鼠腹腔中線做切口打開腹腔，將0.203 mm銀色血管夾放在髂血管分叉上方和腎動(dòng)脈下方的腹主動(dòng)脈周圍，再在卵巢動(dòng)脈的兩根子宮支流上放置兩個(gè)血管夾（0.100 mm）。對(duì)照組打開腹腔后不放置血管夾。RUPP使子宮胎盤血流受限，子宮動(dòng)脈阻力增加；子宮螺旋動(dòng)脈和子宮動(dòng)脈的數(shù)量減少，大小和擴(kuò)張度降低，導(dǎo)致細(xì)胞活性因子的釋放，觸發(fā)螺旋動(dòng)脈的減少、進(jìn)一步的子宮動(dòng)脈灌注減少和進(jìn)行性的胎盤缺血、IUGR和妊娠期高血壓三者的惡性循環(huán)［64-66］。此外，RUPP可引起大鼠體內(nèi)自然殺傷細(xì)胞活性增強(qiáng)，胎盤氧化應(yīng)激，前內(nèi)皮素表達(dá)升高，血硝酸鹽、亞硝酸鹽減少，導(dǎo)致產(chǎn)婦高血壓和IUGR［67］。此模型胎兒頭圍與對(duì)照組相比并沒有減小，但腹圍減小，是不對(duì)稱的IUGR，可用于研究IUGR胎兒出生后的高血壓與心功能關(guān)系、青年期葡萄糖代謝受損與胰島素抵抗及母體妊娠晚期內(nèi)分泌和代謝變化［68］。

2.3.5 腎臟壓迫模型

McArdle等［69］將兔分為雙腎-雙包裹組（2 kidney-2 wrapped，2K-2W）、雙腎-單包裹組（2 kidney-1 wrapped，2K-1W）以及假手術(shù)組（對(duì)照組），用異丙酚（10 mg/kg）誘導(dǎo)麻醉實(shí)驗(yàn)組兔，用異氟烷維持麻醉。三組均作側(cè)切口暴露雙腎，2K-2W組用玻璃紙包裹（15 cm×12 cm）雙腎；2K-1W組包裹左腎，右腎不包裹；對(duì)照組雙腎均不包裹。使用腎臟壓迫模型可導(dǎo)致腎臟產(chǎn)生炎癥與損傷，腎血流量減少約50%，最終引起慢性高血壓，這是子癇前期、宮內(nèi)發(fā)育遲緩和早產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)因素。此模型導(dǎo)致胎兒出生時(shí)去甲腎上腺素含量和血漿腎素活性降低。此外，其后代在成年后也更易患心血管疾病［41］。因此，此模型可用于研究腎性高血壓、子癇前期相關(guān)的IUGR對(duì)子代腎素血管-緊張素系統(tǒng)和心血管疾病的影響研究。

3 總結(jié)

IUGR易產(chǎn)生多種后遺癥，如高血壓、糖尿病等，但是IUGR的發(fā)病機(jī)制尚未完全清晰，因此構(gòu)建各種類型的IUGR動(dòng)物模型至關(guān)重要。根據(jù)研究目的不同，研究人員需要選擇不同的IUGR動(dòng)物模型。本文從IUGR模型的動(dòng)物選擇、常見IUGR動(dòng)物模型建立方法與其優(yōu)缺點(diǎn)等方面對(duì)目前已有的IUGR動(dòng)物模型進(jìn)行綜述，系統(tǒng)闡述了嚙齒類動(dòng)物如小鼠、大鼠，以及部分哺乳類動(dòng)物如豬、兔、羊、非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物包括猴、狒狒作為IUGR模型的優(yōu)缺點(diǎn)，并介紹了自然選擇模型、誘導(dǎo)模型（包括營(yíng)養(yǎng)限制模型等）、手術(shù)干預(yù)模型等幾種常用的IUGR動(dòng)物模型的構(gòu)建方法、典型表現(xiàn)、優(yōu)缺點(diǎn)及比較醫(yī)學(xué)意義，較全面地提供IUGR模型的現(xiàn)狀和最新進(jìn)展，為研究人員和臨床工作者選擇和構(gòu)建IUGR模型提供重要的參考。

目前，制備IUGR模型的評(píng)價(jià)較為單一，即按照SGA的標(biāo)準(zhǔn)來定義，但大多數(shù)SGA并未出現(xiàn)后遺癥等不良表現(xiàn)，因此現(xiàn)有的模型評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)或許存在問題。2018年，由57名胎兒生長(zhǎng)專家組成的國(guó)際Delphi共識(shí)小組建議，將胎兒生長(zhǎng)受限定義為出生體質(zhì)量小于第3百分位或以下4個(gè)中的3個(gè)：出生體質(zhì)量小于第10百分位；頭圍小于第10百分位數(shù)；長(zhǎng)度小于第10百分位數(shù)；IUGR的產(chǎn)前診斷和母體疾病。這種定義可以降低經(jīng)典定義的高假陽(yáng)性率［70］。Hutcheon等［71］結(jié)合胎兒出生體質(zhì)量、胎盤質(zhì)量、胎盤灌注不良、母體疾病以及胎兒代謝性酸中毒對(duì)出生嬰兒進(jìn)行IUGR的定義，此方法總結(jié)了多項(xiàng)指標(biāo)對(duì)IUGR的定義進(jìn)行完善，但仍需大量工作來優(yōu)化。

[作者貢獻(xiàn)Author Contribution]

胡祺雯建立文章框架，撰寫并修改文章，檢查文章中語(yǔ)句詞匯并最終定稿；畢正修改文章框架及內(nèi)容，對(duì)文章的思路有重要建議；劉海萍參與文章語(yǔ)句檢查并修改；董志華提供論文材料及整理文獻(xiàn)資料；朱燕林參與選題與設(shè)計(jì)，以及資料分析；王進(jìn)華終審論文，并提供指導(dǎo)性支持。

[利益聲明Declaration of Interest]

所有作者均聲明本文不存在利益沖突。