造血系统疾病动物模型

第九节造血系统疾病动物模型造血系统疾病（Disease of hematopoietic system），除了地中海贫血等少数疾病具有明确的病因以外，再盛赞该性贫血等大多数疾病都还没有明确的病因，造血系统疾病的动物模型，就成为研究造血系统疾病的发病机理、探索新型治疗技术和新药研究的基本工具。

一、缺铁性贫血动物模型缺铁性贫血（iron deficiency anemia，IDA）是体内用来合成血红蛋白（HGB）的贮存铁缺乏，HGB合成减少而导致的小细胞低色素性贫血，主要发生于以下情况：（1）铁需求增加而摄入不足，见于饮食中缺铁的婴幼儿、青少年、孕妇和哺乳期妇女。

（2）铁吸收不良，见于胃酸缺乏、小肠粘膜病变、肠道功能紊乱、胃空肠吻合术后以及服用抗酸和H2受体及抗剂等药物等情况。

（3）铁丢失过多，见于反复多次小量失血，如钩虫病、月经量过多等。

IDA是一种多发性疾病，据报道，在多数发展中国家，约2/3的儿童和育龄妇女缺铁，其中1/3患IDA，因此，研究IDA的预防和治疗具有重要的意义。

在这些研究中，缺铁性贫血的动物模型（Animal model of IDA），又是实施研究的基础工具。

常见的IDA动物模型的构建技术如下：实验动物：一般选用SD大鼠，4周龄，雌雄不拘，体重65g左右，HGB≥130g/L。

建模方法：低铁饲料加多次少量放血法。

低铁饲料一般参照AOAC配方配制，采用EDTA 浸泡处理以去除饲料中的铁，饲料中的含铁量是诱导SD大鼠形成缺铁性贫血模型的关键，现有研究表明，饲喂含铁量<15.63mg/Kg的饲料35天，SD大鼠出现典型IDA表现，而饲喂含铁40.30mg/Kg的饲料SD大鼠出现缺铁，但并不表现贫血症状。

建模时一般采用去离子水作为动物饮水，以排除饮水中铁离子的影响。

少量多次放血主要用于模拟反复多次小量失血导致的铁丢失，还可以加速贫血的形成。

放血一般在低铁饲料饲喂2周后进行，常用尾静脉放血法，1～1.5ml/次，2次/周。

模型指标：（1）HGB≤100g/L；（2）血象：红细胞体积较正常红细胞偏小，大小不一，中心淡染区扩大，MCV减小、MCHC降低；（3）血清铁（SI）降低，常小于10μmol/L，血清总铁结合力（TIBC）增高，常大于60μmol/L。

需要指出的是，以上模型不能用于铁吸收不良相关IDA的防治研究。

根据具体的研究需要，也可以适当调整建模方法。

二、再生障碍性贫血动物模型再生障碍性贫血（aplastic anemia），简称再障，系多种病因引起的造血系统退行性变，红骨髓总容量不断减少，黄骨髓不断增加，造血衰竭，以全血细胞减少为主要表现的一组综合征。

再障的发病机制尚未完全阐明，目前存在四种假说：（1）“种子”学说，有证据表明，再障与患者造血干细胞存在某种内在缺陷有关。

（2）“土壤”学说，有证据表明，再障与患者的造血微环境存在某种缺陷，对造血支持不良有关。

（3）“虫子”学说，有证据表明，免疫反应、药物、病毒损伤造血干细胞可致再障发生。

（4）“遗传”学说，有证据表明再障具有遗传易感性。

目前，再障的发病机制、预防和治疗都是有待深入研究的课题，这些研究都需要大量的动物模型。

目前已报道的再障动物模型构建技术有：（一）化学方法建模1.腺嘌呤致大鼠肾性贫血模型实验动物：SD大鼠，雌雄不拘。

建模方法：腺嘌呤肾毒性建模法，由肾脏分泌的粗红细胞生成素（EPO）是红系、巨核系分化、成熟所必需的细胞因子，腺嘌呤可导致肾脏病变，使EPO分泌不足，进而导致红系和巨核系造血障碍。

王威等于1999年报道，利用饲喂含腺嘌呤0.75%，投饲量300mg/(kg.d)，连续喂养7周，获得肾衰竭贫血模型，实验动物红细胞、血红蛋白及红细胞压积等主要红系指标均、血小板均显著下降。

用途：可作为肾性贫血的发病机制研究、疾病进展研究和治疗药物筛选的动物模型。

2.马利兰致骨髓抑制的再障模型实验动物：小鼠、SD大鼠、家兔，雌雄不拘。

建模方法：利用马利兰的骨髓选择性抑制作用，一次性超致死剂量给药或者多次小剂量给药，均可导致造血干细胞、骨髓微环境的抑制，形成再障。

（1）口服给药，15mg/kg/周或30mg/kg/周，总给药剂量达到118-153mg/kg时，可致家兔的再障，出现全血细胞减少、淋巴细胞比值增加、骨髓黄化和骨髓纤维化。

（2）一次性给药，35mg/kg腹腔注射，可致大鼠再障。

（3）口服给药，18mg/kg/天，连续给药10天，可致NIH小鼠再障，出现血细胞减少和骨髓有核细胞降低，建模稳定、实验动物存活率高。

3.苯致骨髓抑制的再障模型实验动物：CD1小鼠、家兔。

建模方法：苯类化学物质进入动物体内后，在骨髓富集（可达血清浓度的20倍），对骨髓有较强的抑制作用，可导致再障。

（1）皮下注射给药，苯与玉米油1:1混合物，4.0ml/kg，3次/周，共给药25次，可致CD1小鼠再障，表现为全血细胞减少、骨髓黄化、脂肪细胞等非造血细胞数目增多，骨髓间质血窦充血、出血伴水肿。

（2）皮下注射给药，纯苯，0.5-1.0ml/kg/天，3次/周，连续给药2周以上，可致全血细胞减少、造血细胞减少。

（二）物理方法建模1.外部照射建模法实验动物：小鼠，雌雄不拘。

建模方法：γ射线等高能射线可穿透机体，起DNA损伤，干扰DNA复制，阻断有丝分裂，对造血干细胞等分裂增值活跃的细胞有强抑制作用。

使用钴60等放射性同位素，亚致死剂量（6.0Gy）辐照以后，可致小鼠全血再障，维持时间较长，但辐照的剂量不好控制，稍大易致小鼠死亡，稍低则个别小鼠不易达到造血抑制效果。

2.内部照射建模法实验动物：小鼠，雌雄不拘。

建模方法：放射性同位素153Sm（钐）、89Sr（锶）、32P（32磷）、186Re(186铼)、188Re(188铼)、105Rh（105铑）、177LU（177镥）和60Co（60钴），能产生β射线及亲骨性特点，进入人体后对造血组织进行内照射。

将氯化锶，按每克体重6.4或2 μCi腹腔注射给予11~12周龄的小鼠，6μCi组动物于35d后全部死亡．2μCi组动物全部存活。

6μCi组的小鼠于21d后股骨骨髓显示为脂肪髓。

全血细胞减少，骨髓有核细胞数和CFU-S产率都减少。

应用32P给小鼠一次静脉注射1.4mCi/kg体重也可导致再障。

三、溶血性贫血动物模型四、白细胞减少症动物模型人类白细胞减少症是临床上常见的病症。

为了研究该病症的发病规律和筛选有效的升高白细胞的药物，可用环磷酰胺、马利兰等化学物质，过量x射线、γ射线辐射损伤，细菌、真菌感染和遗传因素来建立白细胞减少症动物模型。

1.环磷酸胺诱发的白细胞减少症动物模型(animaln model of cyclophosphamide inducedlenkocytopenia)【造模机理】环磷酰胺是抗癌药，是实验常用的烷化毒，能使脱氧核糖核酸变性、核分裂停顿，造成白细胞生成减少。

【造模方法】以小鼠作为实验动物模型，按每公斤体重腹腔注射或皮下注射环磷酰胺50~70 mg。

用生理盐水配成2 mg/m1的环磷酰胺溶液。

每只小鼠注射0.5 mL，即可成功地复制白细胞减少症动物模型，按同样方法亦可复制白细胞减少症的大鼠模型。

2．食物中毒性白细胞缺乏症猫模型(cat model of alimentary toxic aleucia)【造模机理】A TA是由于人食用真菌污染的食物引起致死的真菌中毒。

人的A TA表现为白细胞进行性减少、贫血、坏死性咽峡炎、发热、出血及脓毒血症。

【造模方法】1981年，Lutsky等用倍半萜(Sesquiterpene)T-2毒素(从镰刀菌属的类分支孢菌中分离出来的单端孢菌素)胶囊，每48 h给健康猫口服0.08 mg/kg体重，直至发病．建立了食物中毒性白细胞缺乏症的猫模型。

初期伴有轻度白细胞增多，随后是严重的进行性白细胞减少。

伴有全身软弱无力，便血、后腿共济失调、呕吐、厌食、脱水、体重减轻。

【模型应用】猫是一种较大的实验动物，可用来充分评价食物中毒性白细胞缺乏症的药理学、病理学、血液学、生物化学、免疫学及临床方面的问题。

但是，小鼠、大鼠、脉鼠、免、犬、猪、绵羊、家禽、牛、马等均不能建立A TA的动物模型。

3．周期性粒细胞减少症犬模型(dog model of cyclic neutropenia)【造模机理】人类周期性粒细胞减少患者，病程迁延多年，周期有规律。

常隔21 d(14~25d)发作一次，每次持续约1周。

发作时有全身不适、头痛、感染、发热。

婴儿患者病死率高。

【造模方法】犬的周期性粒细胞减少是一种遗传性疾病，为常染色体隐性遗传。

骨髓造血细胞用期性成熟受阻，仅见于大牧羊犬．出于具有淡灰色皮毛，又称为灰牧羊犬，中性粒细胞减少与其淡灰色皮毛紧密连锁，该犬一直作为周期性粒细胞减少症的动物模型。

这种犬的红细胞与粒细胞成熟同时受阻，由于周围血红细胞寿命长，其成熟中断期相对较短，因此，不表现红细胞的减少：犬的中性粒细胞平均寿命仅10 h，当骨髓粒系造血细胞成熟中断时，骨髓储存的粒细胞迅速释放入血而耗尽。

随后粒细胞严重减少[(0~100)×105／L]。

每隔9~13d发作一次，每次持续2~5d。

伴严重感染，待粒细胞恢复后1~3d内感染消失。

多数病犬寿命仅1~2岁，尸体解剖可见内脏与淋巴组织中有淀粉样物质沉积。

患犬症状与人相似，但并发症更多、更严重，死亡更早。

4. 60Co-γ射线辐射建立小鼠白细胞减少症模型【造模机理】人类在自然条件下受到天然和辐射的影响常引发白细胞减少等病理现象,在临床上放疗也是治疗肿瘤的主要方法之一,但放疗的主要副反应为骨髓抑制，从而导致外周血白细胞下降。

【造模方法】小鼠32 只，雌雄各半，分为4 组：ICR 小鼠雌性组、ICR 小鼠雄性组、C57BLP6J 小鼠雌性组和C57BLP6J 小鼠雄性组,每组8 只。

自眼眶静脉丛取全血20μL，测定正常小鼠外周血白细胞总数后, 采用60Co-γ射线一次性全身照射小鼠, 源皮距为1.5 m，照射剂量为5 Gy，照射后第3 d 测定外周血白细胞总数。

结果显示无论雄性还是雌性ICR 小鼠的正常白细胞数量均极显著低于C57BLP6J 小鼠。

我们还探讨了辐射对于不同性别不同的影响，结果表明雄性C57BLP6J 在照射后第3 d白细胞数量显著高于其雌性小鼠, 提示雄性C57BLP6J小鼠耐辐射能力可能强于雌鼠。

通过动态观察小鼠照射后白细胞数量变化，发现在5Gy 的照射剂量下,小鼠的白细胞数量随时间持续降低,而且随时间推移小鼠出现被毛蓬松,活动减少，食欲减退、体重滞长等症状，至第5 d ICR 小鼠有死亡现象发生。

由此提示在造模后应立即开始进行药物干预,可以达到较佳的治疗效果，药物干预最迟不可超过照射后第3 d。