痛风及高尿酸血症动物模型的研究现状和评价
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过去认为痛风的发生有一定地域及种族性 ,但
[ 作者简介 ]金沈锐 (1968 —) ,男 ,讲师 ,博士研究生 ,从事中药生 化药理研究 。
随着我国人民生活水平的不断提高 ,饮食结构与生 活习惯的改变 ,高尿酸血症与痛风在我国的发病率 也逐年上升 。20 世纪 80 年代以前我国有关痛风研 究的资料甚少 ,仅有少量临床病例报告 。1980 年方 圻等在北京 、上海 、广州进行的血尿酸调查 (当时国 内最大的血尿酸值调查) 研究显示 :高尿酸血症患病 率 (男女合计) 为 114 %[1] ; 1998 年杜惠等在上海调 查显示 :高尿酸血症患病率上升为 1011 % ,痛风患 病率达 0134 %(国内首次报道) [2] ,界于美国痛风患 病率 20 世 纪 80 年 代 01275 % 和 90 年 代 1 % 之 间[3 ,4] ;2003 年邵继红等在南京的调查显示 :高尿酸 血症患病率 (男女合计) 已达 1313 % , 与欧美地区 2 %～18 %的水平持平 ;痛风患病率达 1133 % ,低于
原理 :用 MSU 为致炎剂 ,注入家兔膝关节腔内 , 造成关节肿胀 ,然后观察关节囊和滑膜组织的炎性 变化 ,比较给药组和对照组白细胞计数和分类的差
异和组织形态学上的变化 。方法 : 于末次给药后 015 h ,每只家兔膝关节脱毛消毒 ,于膝关节腔内注 射无菌 013 ml (100 mgΠml) MSU 混悬液致炎 ,致炎 2 h 后可再给药 1 次 ,致炎 5 h 后处死家兔 ,用手术刀切 开家兔膝关节 ,用 1 ml 无菌生理盐水冲洗关节腔 , 收集冲洗液进行白细胞计数和分类等化验 ,并取滑 膜进行组织学检查 ,主要观察关节囊和滑膜组织 ,滑 膜细胞肿胀 、坏死 、白细胞和淋巴细胞浸润等炎症反 应程度 。评价 :该法也为筛选痛风药物抗炎作用的 常用方法之一 ,模型稳定 ,但细胞计数差异较大 。 113 大鼠背部皮下气泡模型
(1. Department of Biochemistry and Molecular Biology , 2. Department of Herbs of Chengdu University of TCM , Chegdu 610075 , China)
【Abstract】 Gout is a metabolic disease characterized by a significant hyperuricemia. In recent years the incidence of gout is rapidly increasing along with the development of China. Therefore , the prevention and treatment of gout aroused great interests among medical researchers. However , there is still a lack of suitable and reliable experimental animal models of gout and hyperuricemia. This article is a brief overview of recent advances in how to establish animal models of gout and hyperuricemia , and an introduction of own work and experiences of the authors , which could be beneficial in future research.
由于人与大多数动物在尿酸代谢途径上存在巨 大差异 ,故在实验动物如鼠类上建立高尿酸血症模 型存在很大困难 。美国学者在 1994 年曾用基因重 组法 ,获得了尿酸酶缺乏的转基因小鼠 ,从而造成高 尿酸血症模型小鼠[9] 。但该方法不仅难度大 ,费用 高 ,且半数以上的转基因小鼠不能存活 4 周以上 ,故 实用性不高 ,自 1994 年以后未见继续采用的报道 。 此外 ,国内外有不少学者采用生化方法在小鼠 、大 鼠 、禽类制造了几种高尿酸血症模型 ,但由于这些动 物体内尿酸代谢途径与人类不同 ,这几种模型在升 高动物体内血尿酸水平上 ,都不同程度的存在时效
【 Key words】 Gout ; Uric acid ; Animals , Model
痛风 (gout) 是一种由于嘌呤代谢紊乱产生过多 尿酸及 (或) 尿酸排泄减少 ,并在体内蓄积沉淀所致 的一组代谢性疾病 。临床上主要包括 :急性痛风性 关节炎 、痛风石沉积 、慢性痛风性关节炎 、痛风性肾 病 、尿 酸 性 泌 尿 系 结 石 等 等 。高 尿 酸 血 症 (hyperuricemia) 是指不论男女 ,当血清尿酸值 ≥416 μmolΠL (710 mgΠdL) 则称为高尿酸血症 。高尿酸血症 是痛风的前提与生化基础 ,痛风必伴有高尿酸血症 , 故在痛风的防治上 ,高尿酸血症与痛风常一起讨论 。
2005 年 3 月 第 13 卷 第 1 期
中国实验动物学报 ACTA LABORATORIUM ANIMALIS SCIENTIA SINICA
Mar. , 2005 Vol . 13 No. 1
综述
痛风及高尿酸血症动物模型的研究现状和评价
金沈锐1 , 秦旭华2
(11 成都中医药大学基础医学院生化与分子生物学教研室 ,成都 610075 ; 21 成都中医药大学药学院中药教研室 ,成都 610075)
【关键词】 痛风 ; 尿酸 ; 模型 , 动物 【中图分类号】R58917 【文献标识码】A 【文章编号】100524847 (2005) 0120055204
Overvie w of Experimental Animal Model of Gout and Hyperuricemia
J IN Shen2rui1 , QIN Xu2hua2
目前美国痛风患病率 217 %的报道[5 ,6] 。可见 ,高尿 酸血症和痛风正日益成为威胁我国人民健康的常见 病 ,因而研究痛风 ,开发防治痛风和高尿酸血症的药 物已成为当前医药界研究的热点 ,但在动物实验研 究中存在着较大的困难 。
我们知道 ,痛风的生化基础是血尿酸升高 ,而大 多数动物 (包括狗 、猫 、鼠等哺乳动物) 由于体内存在 尿酸 分 解 酶 ( 又 称 尿 酸 氧 化 酶 或 尿 酸 酶 urate oxidase) ,可以将尿酸进一步分解为尿囊素 。尿囊素 为无毒物质 ,水溶性良好 ,不会在组织内沉积造成损 害 ,故大多数动物无高尿酸血症和痛风 。人类由于 体内缺乏尿酸分解酶 ,不能将嘌呤代谢终产物尿酸 进一步分解成尿囊素 ,使高尿酸血症及痛风成为人 类较特殊的疾病 。
【摘要】 痛风是一种以血尿酸增高为特征的代谢性疾病 ,近年来随着我国人民生活水平的提高 ,高尿酸血症 和痛风的发病率逐年上升 ,因而研制防治痛风和高尿酸血症的药物已成为当前医药界研究的热点 ,但实验动物模 型的困难严重地影响着研究工作的开展 。本文对目前常见的痛风和高尿酸血症实验动物模型进行了较系统的简 介 ,并根据笔者的研究经验进行了简要评价 ,供致力于该方面研究的学者参考 。
57
性和稳定性等不足 ,现也作一一介绍 ,供研究参考 。 211 小鼠高尿酸血症模型 21111 给予大量嘌呤物质的小鼠模型
原理 :给予大量含嘌呤物质 ,建立的尿酸生成增 多的动物模型 。方法 :采用昆明种小鼠 ,雌雄兼用 , 体重 (20 ±2) g ,每日给予酵母膏 (15～30) gΠkg 灌胃 , 连续给药 1～2 周 ,小鼠血尿酸水平可明显高于空白 对照组 ( P < 0105) 。评价 : 该模型存在较严格的时 效性 ,若给予酵母膏超过 2 周 ,小鼠血尿酸水平反而 降低 。但该模型简便易行 ,可试用于研究药物对高 尿酸血症的影响[10] 。 21112 给予大量嘌呤物质同时抑制尿酸排泄的小 鼠模型
1 痛风性急性关节炎动物模型
111 尿酸盐结晶( MSU) 诱导的大鼠足跖肿胀模型 原理 :用 MSU 为致炎剂 ,注入大鼠后肢足跖皮
下 ,造成足跖肿胀 ,然后测量足跖的容积 ,比较给药 组和对照组足跖部的肿胀率和肿胀抑制率 。方法 : 实验当日先测各大鼠右后足容积 (ml) 2 次 (2 次间隔 1 h) ,取平均值作为致炎前正常大鼠右后足容积 ,然 后给药一次 (给药方法与受试药用法相同) ,给药后 1 h 致炎 ,即 :无菌操作 ,与大鼠右后足跖皮下注射 011 ml MSU 混悬液 (浓度为 100 mg/ ml) 。致炎后每 1 小时测 1 次大鼠右后足容积 ,连续 6 次 ,以致炎前 后足容积之差为肿胀度 ,并计算足肿胀抑制百分率 。 评价 :该法为筛选痛风药物抗炎作用的常用方法之 一 ,模型稳定 ,易于操作 。 11 2 尿酸盐结晶( MSU) 诱导的兔急性关节炎模型
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
56
Hale Waihona Puke Baidu
中国实验动物学报 2005 年 3 月第 13 卷第 1 期 Acta Lab Anim Sci Sin ,March , 2005 ,Vol . 131No. 1
由此可知 ,选用常用实验动物 (如鼠类) 来进行 高尿酸血症及痛风的研究是不合适的 ,因为它们与 人类有着不同的尿酸代谢途径 。理想的实验动物应 为灵长类的猴 。但在实际情况下 ,由于条件所限 ,我 们不得不选用常见的实验动物如兔 、鼠类来进行痛 风和高尿酸血症的研究 。如何在这些常见实验动物 上模拟高尿酸血症和痛风 ,一直困扰着医学界 。通 过几十年来国内外学者不断的努力 ,现已在常见的 实验动物上探索性地建立了一些动物模型 ,可供研 究参考 ,现归纳如下 。
原理 :用 MSU 为致炎剂 ,注入大鼠背部皮下形 成气泡囊内 ,然后观察气泡囊内炎性变化 ,比较给药 组和对照组白细胞计数和分类的差异和组织形态学 上的变化 。方法 :选用 Wistar 大鼠 ,雄性 ,体重 200～ 250 g ,背部剃毛 、消毒 、麻醉后 ,在背部皮下用 20 ml 注射器注入 20 ml 空气 ,至背部皮下形成气泡囊 。3 d 后如气泡有缩小 ,再补充气体 。从第四天开始依 实验用药的作用时间给予 MSU 及药物 ,在注入 MSU 或药物后的不同时间注入生理盐水 ,冲洗气囊 ,并尽 量抽取气泡内的液体 ,观测液体体积 ,白细胞计数和 分类等 ,取囊泡内膜进行病理形态学检查 。评价 :该 法为筛选痛风药物抗炎作用的常用方法 ,但不如前 两种方法简便 ,采用较少 。
长期以来 ,痛风药效学研究中广泛使用以上三 种模型[7 ,8] ,这三种模型可在一定程度上评价药物对 急性痛风性关节炎的疗效 ,但上述三种模型不能观 察药物对高尿酸血症的影响这一核心环节 ,不能用 于药物作用机理的研究 ,因而建立高尿酸血症动物 模型是痛风实验研究中的关键 。
2 动物高尿酸血症模型
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
中国实验动物学报 2005 年 3 月第 13 卷第 1 期 Acta Lab Anim Sci Sin ,March , 2005 ,Vol . 131No. 1
原理 :给予大量含嘌呤物质 ,加用抑制尿酸排泄 的药物 ,建立的尿酸生成增多伴尿酸排泄障碍的动 物模型 。方法 :采用雄性昆明种小鼠 ,体重 (20 ±2) g ,每日给予黄嘌呤 600 mg/ kg 和乙胺丁醇 250 mgΠkg 灌胃 ,连续给药 5 d ,于第 5 天处死动物后 ,血尿酸水 平可明显高于空白对照组 ( P < 0105) 。评价 : 该模 型也存在时效性和不稳定性 ,可试用于研究药物对 高尿酸血症的影响[ 11 ] 。 21113 直接给予外源性尿酸的小鼠模型
[ 作者简介 ]金沈锐 (1968 —) ,男 ,讲师 ,博士研究生 ,从事中药生 化药理研究 。
随着我国人民生活水平的不断提高 ,饮食结构与生 活习惯的改变 ,高尿酸血症与痛风在我国的发病率 也逐年上升 。20 世纪 80 年代以前我国有关痛风研 究的资料甚少 ,仅有少量临床病例报告 。1980 年方 圻等在北京 、上海 、广州进行的血尿酸调查 (当时国 内最大的血尿酸值调查) 研究显示 :高尿酸血症患病 率 (男女合计) 为 114 %[1] ; 1998 年杜惠等在上海调 查显示 :高尿酸血症患病率上升为 1011 % ,痛风患 病率达 0134 %(国内首次报道) [2] ,界于美国痛风患 病率 20 世 纪 80 年 代 01275 % 和 90 年 代 1 % 之 间[3 ,4] ;2003 年邵继红等在南京的调查显示 :高尿酸 血症患病率 (男女合计) 已达 1313 % , 与欧美地区 2 %～18 %的水平持平 ;痛风患病率达 1133 % ,低于
原理 :用 MSU 为致炎剂 ,注入家兔膝关节腔内 , 造成关节肿胀 ,然后观察关节囊和滑膜组织的炎性 变化 ,比较给药组和对照组白细胞计数和分类的差
异和组织形态学上的变化 。方法 : 于末次给药后 015 h ,每只家兔膝关节脱毛消毒 ,于膝关节腔内注 射无菌 013 ml (100 mgΠml) MSU 混悬液致炎 ,致炎 2 h 后可再给药 1 次 ,致炎 5 h 后处死家兔 ,用手术刀切 开家兔膝关节 ,用 1 ml 无菌生理盐水冲洗关节腔 , 收集冲洗液进行白细胞计数和分类等化验 ,并取滑 膜进行组织学检查 ,主要观察关节囊和滑膜组织 ,滑 膜细胞肿胀 、坏死 、白细胞和淋巴细胞浸润等炎症反 应程度 。评价 :该法也为筛选痛风药物抗炎作用的 常用方法之一 ,模型稳定 ,但细胞计数差异较大 。 113 大鼠背部皮下气泡模型
(1. Department of Biochemistry and Molecular Biology , 2. Department of Herbs of Chengdu University of TCM , Chegdu 610075 , China)
【Abstract】 Gout is a metabolic disease characterized by a significant hyperuricemia. In recent years the incidence of gout is rapidly increasing along with the development of China. Therefore , the prevention and treatment of gout aroused great interests among medical researchers. However , there is still a lack of suitable and reliable experimental animal models of gout and hyperuricemia. This article is a brief overview of recent advances in how to establish animal models of gout and hyperuricemia , and an introduction of own work and experiences of the authors , which could be beneficial in future research.
由于人与大多数动物在尿酸代谢途径上存在巨 大差异 ,故在实验动物如鼠类上建立高尿酸血症模 型存在很大困难 。美国学者在 1994 年曾用基因重 组法 ,获得了尿酸酶缺乏的转基因小鼠 ,从而造成高 尿酸血症模型小鼠[9] 。但该方法不仅难度大 ,费用 高 ,且半数以上的转基因小鼠不能存活 4 周以上 ,故 实用性不高 ,自 1994 年以后未见继续采用的报道 。 此外 ,国内外有不少学者采用生化方法在小鼠 、大 鼠 、禽类制造了几种高尿酸血症模型 ,但由于这些动 物体内尿酸代谢途径与人类不同 ,这几种模型在升 高动物体内血尿酸水平上 ,都不同程度的存在时效
【 Key words】 Gout ; Uric acid ; Animals , Model
痛风 (gout) 是一种由于嘌呤代谢紊乱产生过多 尿酸及 (或) 尿酸排泄减少 ,并在体内蓄积沉淀所致 的一组代谢性疾病 。临床上主要包括 :急性痛风性 关节炎 、痛风石沉积 、慢性痛风性关节炎 、痛风性肾 病 、尿 酸 性 泌 尿 系 结 石 等 等 。高 尿 酸 血 症 (hyperuricemia) 是指不论男女 ,当血清尿酸值 ≥416 μmolΠL (710 mgΠdL) 则称为高尿酸血症 。高尿酸血症 是痛风的前提与生化基础 ,痛风必伴有高尿酸血症 , 故在痛风的防治上 ,高尿酸血症与痛风常一起讨论 。
2005 年 3 月 第 13 卷 第 1 期
中国实验动物学报 ACTA LABORATORIUM ANIMALIS SCIENTIA SINICA
Mar. , 2005 Vol . 13 No. 1
综述
痛风及高尿酸血症动物模型的研究现状和评价
金沈锐1 , 秦旭华2
(11 成都中医药大学基础医学院生化与分子生物学教研室 ,成都 610075 ; 21 成都中医药大学药学院中药教研室 ,成都 610075)
【关键词】 痛风 ; 尿酸 ; 模型 , 动物 【中图分类号】R58917 【文献标识码】A 【文章编号】100524847 (2005) 0120055204
Overvie w of Experimental Animal Model of Gout and Hyperuricemia
J IN Shen2rui1 , QIN Xu2hua2
目前美国痛风患病率 217 %的报道[5 ,6] 。可见 ,高尿 酸血症和痛风正日益成为威胁我国人民健康的常见 病 ,因而研究痛风 ,开发防治痛风和高尿酸血症的药 物已成为当前医药界研究的热点 ,但在动物实验研 究中存在着较大的困难 。
我们知道 ,痛风的生化基础是血尿酸升高 ,而大 多数动物 (包括狗 、猫 、鼠等哺乳动物) 由于体内存在 尿酸 分 解 酶 ( 又 称 尿 酸 氧 化 酶 或 尿 酸 酶 urate oxidase) ,可以将尿酸进一步分解为尿囊素 。尿囊素 为无毒物质 ,水溶性良好 ,不会在组织内沉积造成损 害 ,故大多数动物无高尿酸血症和痛风 。人类由于 体内缺乏尿酸分解酶 ,不能将嘌呤代谢终产物尿酸 进一步分解成尿囊素 ,使高尿酸血症及痛风成为人 类较特殊的疾病 。
【摘要】 痛风是一种以血尿酸增高为特征的代谢性疾病 ,近年来随着我国人民生活水平的提高 ,高尿酸血症 和痛风的发病率逐年上升 ,因而研制防治痛风和高尿酸血症的药物已成为当前医药界研究的热点 ,但实验动物模 型的困难严重地影响着研究工作的开展 。本文对目前常见的痛风和高尿酸血症实验动物模型进行了较系统的简 介 ,并根据笔者的研究经验进行了简要评价 ,供致力于该方面研究的学者参考 。
57
性和稳定性等不足 ,现也作一一介绍 ,供研究参考 。 211 小鼠高尿酸血症模型 21111 给予大量嘌呤物质的小鼠模型
原理 :给予大量含嘌呤物质 ,建立的尿酸生成增 多的动物模型 。方法 :采用昆明种小鼠 ,雌雄兼用 , 体重 (20 ±2) g ,每日给予酵母膏 (15～30) gΠkg 灌胃 , 连续给药 1～2 周 ,小鼠血尿酸水平可明显高于空白 对照组 ( P < 0105) 。评价 : 该模型存在较严格的时 效性 ,若给予酵母膏超过 2 周 ,小鼠血尿酸水平反而 降低 。但该模型简便易行 ,可试用于研究药物对高 尿酸血症的影响[10] 。 21112 给予大量嘌呤物质同时抑制尿酸排泄的小 鼠模型
1 痛风性急性关节炎动物模型
111 尿酸盐结晶( MSU) 诱导的大鼠足跖肿胀模型 原理 :用 MSU 为致炎剂 ,注入大鼠后肢足跖皮
下 ,造成足跖肿胀 ,然后测量足跖的容积 ,比较给药 组和对照组足跖部的肿胀率和肿胀抑制率 。方法 : 实验当日先测各大鼠右后足容积 (ml) 2 次 (2 次间隔 1 h) ,取平均值作为致炎前正常大鼠右后足容积 ,然 后给药一次 (给药方法与受试药用法相同) ,给药后 1 h 致炎 ,即 :无菌操作 ,与大鼠右后足跖皮下注射 011 ml MSU 混悬液 (浓度为 100 mg/ ml) 。致炎后每 1 小时测 1 次大鼠右后足容积 ,连续 6 次 ,以致炎前 后足容积之差为肿胀度 ,并计算足肿胀抑制百分率 。 评价 :该法为筛选痛风药物抗炎作用的常用方法之 一 ,模型稳定 ,易于操作 。 11 2 尿酸盐结晶( MSU) 诱导的兔急性关节炎模型
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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Hale Waihona Puke Baidu
中国实验动物学报 2005 年 3 月第 13 卷第 1 期 Acta Lab Anim Sci Sin ,March , 2005 ,Vol . 131No. 1
由此可知 ,选用常用实验动物 (如鼠类) 来进行 高尿酸血症及痛风的研究是不合适的 ,因为它们与 人类有着不同的尿酸代谢途径 。理想的实验动物应 为灵长类的猴 。但在实际情况下 ,由于条件所限 ,我 们不得不选用常见的实验动物如兔 、鼠类来进行痛 风和高尿酸血症的研究 。如何在这些常见实验动物 上模拟高尿酸血症和痛风 ,一直困扰着医学界 。通 过几十年来国内外学者不断的努力 ,现已在常见的 实验动物上探索性地建立了一些动物模型 ,可供研 究参考 ,现归纳如下 。
原理 :用 MSU 为致炎剂 ,注入大鼠背部皮下形 成气泡囊内 ,然后观察气泡囊内炎性变化 ,比较给药 组和对照组白细胞计数和分类的差异和组织形态学 上的变化 。方法 :选用 Wistar 大鼠 ,雄性 ,体重 200～ 250 g ,背部剃毛 、消毒 、麻醉后 ,在背部皮下用 20 ml 注射器注入 20 ml 空气 ,至背部皮下形成气泡囊 。3 d 后如气泡有缩小 ,再补充气体 。从第四天开始依 实验用药的作用时间给予 MSU 及药物 ,在注入 MSU 或药物后的不同时间注入生理盐水 ,冲洗气囊 ,并尽 量抽取气泡内的液体 ,观测液体体积 ,白细胞计数和 分类等 ,取囊泡内膜进行病理形态学检查 。评价 :该 法为筛选痛风药物抗炎作用的常用方法 ,但不如前 两种方法简便 ,采用较少 。
长期以来 ,痛风药效学研究中广泛使用以上三 种模型[7 ,8] ,这三种模型可在一定程度上评价药物对 急性痛风性关节炎的疗效 ,但上述三种模型不能观 察药物对高尿酸血症的影响这一核心环节 ,不能用 于药物作用机理的研究 ,因而建立高尿酸血症动物 模型是痛风实验研究中的关键 。
2 动物高尿酸血症模型
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
中国实验动物学报 2005 年 3 月第 13 卷第 1 期 Acta Lab Anim Sci Sin ,March , 2005 ,Vol . 131No. 1
原理 :给予大量含嘌呤物质 ,加用抑制尿酸排泄 的药物 ,建立的尿酸生成增多伴尿酸排泄障碍的动 物模型 。方法 :采用雄性昆明种小鼠 ,体重 (20 ±2) g ,每日给予黄嘌呤 600 mg/ kg 和乙胺丁醇 250 mgΠkg 灌胃 ,连续给药 5 d ,于第 5 天处死动物后 ,血尿酸水 平可明显高于空白对照组 ( P < 0105) 。评价 : 该模 型也存在时效性和不稳定性 ,可试用于研究药物对 高尿酸血症的影响[ 11 ] 。 21113 直接给予外源性尿酸的小鼠模型