书城医学药理学实验方法
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第41章 抗急性肝损伤药物(2)

小鼠常用剂量600~800mg/kg;大鼠常用剂量为500~600mg/kg。

(九)模型评价与注意事项

(1)D-半乳糖胺造成的肝损伤,在引起肝坏死的剂量下,其病变也仅限于肝脏,不引起其他脏器病变;病理组织学特征与人类病毒性肝炎的肝损伤类似。因此,该模型是目前公认的研究病毒性肝炎发病机制和药物治疗效果的较好模型。

(2)与四氧化碳相比,D-半乳糖胺对实验人员较为安全。

(3)造成急性肝损伤所需D-半乳糖胺的剂量,因实验动物的状态、实验要求及D-半乳糖胺批号而存在一定差异。应参考文献(小鼠用量800mg/kg,大鼠用量500mg/kg;如剂量超过1000mg/kg体重时,常造成广泛性肝坏死或动物中毒死亡),通过进行预实验,摸索、确定所需剂量。

(4)D-半乳糖胺与四氯化碳所致肝损伤的组织学改变明显不同。四氯化碳损伤主要表现在肝小叶中央静脉周围区大量肝细胞坏死和出血,脂肪变性十分明显;而D-半乳糖胺引起的损伤则呈弥漫性、多发性片状坏死,脂肪变性不如四氯化碳明显,细胞内有大量PAS染色阳性的毒性颗粒,嗜酸性小体较多见。

(5)动物给予D-半乳糖胺后,必须禁食过夜,否则不能形成显著肝损伤。

(6)D-氨基半乳糖造成的肝损伤,12h改变相对较轻,24h病变明显,有明显坏死灶,72h逐渐接近正常。提示:应在造模24h,采集血液或组织标本。

由于小鼠对D-半乳糖胺反应的个体差异较大,最好选用大鼠作为模型动物。

三、对乙酰氨基酚急性肝损伤模型

(一)造模原理

对乙酰氨基酚(APAP)又称醋氨酚、扑热息痛、AAP,是替代阿司匹林的解热镇痛药。

正常治疗剂量下,对乙酰氨基酚是有效而安全的常用解热镇痛药。进入体内的APAP大部分经与葡萄糖醛酸(60%)和硫酸(20%~30%)结合,只有少量在P450酶系催化下经氧化形成半醌类活性中间产物Ⅳ-己酰-对苯醌亚胺(NAPQI),该芳香化的毒性代谢产物与谷胱甘肽(GSH)结合后,形成巯基复合物而解毒,并从尿中排出体外。

大剂量或超剂量给予对乙酰氨基酚后,葡萄糖醛酸和硫酸结合反应的解毒途径趋于饱和,过多的NAPQI在造成肝脏GSH耗竭的同时,还可与肝脏蛋白质和生物大分子进行共价结合,导致蛋白质巯基被氧化和芳香化,从而影响肝细胞的功能,甚至造成肝细胞坏死。氧分子也经P450活化成为活性氧(O2-,H2O2等)在引起肝脏GSH耗竭的同时也可攻击肝细胞膜引起膜脂质过氧化。导致肝细胞坏死,严重的引起实验动物死亡。

GSH是存在于细胞浆内的三肽,其分子中的半胱氨酰残端含有亲核基团巯基,可以与毒物或其代谢产物的亲电中心结合,然后转化为巯基尿酸(AMCC)从肾脏或胆汁排出,这是机体的一种防御机制。正常肝组织中存在较高活性的GSH,能与活性中间产物结合,当中间代谢产物过多或GSH合成减少,将造成GSH的相对或绝对不足,这些亲电子基活性中间产物便与肝细胞大分子(主要是蛋白质和核酸)进行共价结合,改变肝细胞内生化环境,导致严重肝损伤。

(二)对乙酰氨基酚急性肝损伤模型的改变

(1)氨基转移酶的升高由于对乙酰氨基酚能损害肝细胞膜,导致肝细胞坏死,酶从细胞内逸入血液,故血清中ALT和AST含量明显增高。AST和ALT是常用于对乙酰氨基酚引发肝损伤的主要酶类。一般于给对乙酰氨基酚后16~24h,可测出血清ALT、AST活性升高。

(2)血清谷胱甘肽含量降低、血清碱性磷酸酶(ALP)、肿瘤坏死因子(TNF-α)含量升高。

(3)肝脏谷胱甘肽及肝糖原含量下降。给AAP后2~3h即可出现明显改变。此效应与毒性代谢物密切相关。

(4)血清和肝脏过氧化脂质含量升高血清和肝脏MDA含量升高。

(5)肉眼观察可见肝脏质地较软,可见大片暗紫色坏死灶;形态学观察常见肝脏小叶中央型坏死,表现为以中央静脉为中心的圆盘状大量细胞坏死。病理检查可见肝脏炎症细胞浸润、脂肪性变和肝细胞坏死,但出血和脂肪性变不明显。

(三)常用的观察指标

(1)氨基转移酶ALT和AST。

(2)血清和肝组织抗氧化酶活性及过氧化脂质含量。

(3)组织病理学检查。

(四)常用的阳性药物

(1)对乙酰氨基酚模型可采用马洛替酯作为阳性对照药。联苯双酯:大鼠常用剂量为100~500mg/kg体重;小鼠常用剂量50~200mg/kg体重。

(2)目前临床上用于治疗急性、慢性肝炎疗效好的中西药,也可选作阳性对照药。如:水飞蓟素(0.2g/kg灌胃)等。

(五)动物选择

(1)动物种类可选择小鼠、大鼠等,但小鼠要比大鼠更敏感。常用昆明种雄性小鼠,体重范围通常在18~22g。

(2)对乙酰氨基酚肝损伤模型所用剂量受动物种属、季节、营养等因素影响较大,必须于正式实验前用同批小鼠进行预实验,确定产生肝毒性的对乙酰氨基酚合适剂量,上述剂量仅供参考。

(六)对乙酰氨基酚浓度及溶液选择

可选择热生理氯化钠溶液,根据大鼠或小鼠选择对乙酰氨基酚适宜的剂量体积,确定配制浓度。

(七)途径

选择腹腔注射或灌胃。

(八)对乙酰氨基酚剂量

小鼠或大鼠应用对乙酰氨基酚造模的剂量不同。小鼠腹腔注射常用剂量100~110mg/kg;大鼠腹腔注射常用剂量为100mg/kg。小鼠灌胃常用剂量500mg/kg。

(九)模型评价与注意事项

(1)D-半乳糖胺造成的肝损伤,在引起肝坏死的剂量下,其病变也仅限于肝脏,不引起其他脏器病变;病理组织学特征与人类病毒性肝炎的肝损伤类似。因此,该模型是目前公认的研究病毒性肝炎发病机制和药物治疗效果的较好模型。

(2)与四氧化碳相比,D-半乳糖胺对实验人员较为安全。

(3)造成急性肝损伤所需D-半乳糖胺的剂量,因实验动物的状态、实验要求及D-半乳糖胺批号而存在一定差异。应参考文献(小鼠用量800mg/kg,大鼠用量500mg/kg;如剂量超过1000mg/kg体重时,常造成广泛性肝坏死或动物中毒死亡),通过进行预实验,摸索、确定所需剂量。

(4)D-半乳糖胺与四氯化碳所致肝损伤的组织学改变明显不同。四氯化碳损伤主要表现在肝小叶中央静脉周围区大量肝细胞坏死和出血,脂肪变性十分明显;而D-半乳糖胺引起的损伤则呈弥漫性、多发性片状坏死,脂肪变性不如四氯化碳明显,细胞内有大量PAS染色阳性的毒性颗粒,嗜酸性小体较多见。

(5)动物给予D-半乳糖胺后,必须禁食过夜,否则不能形成显著肝损伤。

(6)对乙酰氨基酚造成的肝损伤,12h改变相对较轻,24h病变明显,有明显坏死灶,72h逐渐接近正常。提示:应在造模24h,采集血液或组织标本。

(7)由于小鼠对D-半乳糖胺反应的个体差异较大,最好选用大鼠作为模型动物。

四、硫代乙酰胺急性肝损伤模型

(一)造模原理

硫代乙酰胺(TAA)是一种肝毒性化合物。TAA制备的急性肝损伤模型是观察药物对急性肝损伤保护作用的常用模型之一。

TAA进入体内被摄取后,可经肝细胞内细胞色素P450混合功能氧化酶代谢为TAA-硫氧化物,后者进一步代谢为中间代谢产物及其他极性分子,并与肝脏大分子物质结合,干扰RNA从细胞核到细胞质的转运过程,影响蛋白质的合成和酶活力,增加肝细胞核内DNA合成及有丝分裂,促进肝硬化发展;同时激活肝细胞磷脂酶A2,破坏肝细胞膜,致使细胞的离子环境破坏,导致肝细胞坏死;形成肠源性内毒素血症,导致大面积肝细胞破坏,并可使ALT、AST明显增高。TAA小剂量诱发肝细胞凋亡,大剂量导致脂质氧化和小叶中央坏死、损伤程度与TNF-α和内毒素水平呈正相关,可被羟自由基清除剂缓解。

一次性腹腔注射TAA可导致急性肝炎;反复腹腔注射可导致肝细胞坏死、再生结节形成、毛细胆管增生、门静脉高压而导致肝硬化。

另一种说法是:TAA从进入细胞内后,被细胞色素氧化酶P450氧化之后生成自由基,自由基与膜脂质结合,诱发脂质过氧化破坏膜,造成肝细胞的变性坏死。

(二)硫代乙酰胺急性肝损伤模型的改变

(1)氨基转移酶的升高丙氨酸氨基转移酶(ALT)位于肝细胞浆中,血清天冬氨酸氨基转移酶(AST)位于线粒体内,肝脏受损时,两者都溢出细胞外,在血清中含量增加。酶活力的高低与肝细胞受损的程度相一致,是反映肝损伤较为敏感的指标。由于TAA能损害肝细胞膜,导致肝细胞坏死,因而会造成血清AST和ALT活力升高。因而,AST和ALT是用于诊断TAA引发的肝实质损害的主要酶类。

(2)肉眼观察肝脏的变化中可见TAA组肝脏表面发黄,包膜紧张,肝小叶分界清晰,网状轮廓明显。组织病理检查可见:TAA造成的肝损伤模型呈现明显的肝小,叶中心变性坏死,病变类型以片状坏死、胞浆凝聚为主,相邻肝小叶肝细胞坏死连接成桥带状伴有严重炎症性反应,有大量炎细胞浸润和肝组织充血。病理改变在肝小叶中央静脉周围表现较严重,在汇管区表现较轻。

(3)血清乳酸脱氢酶(LDH)和碱性磷酸酶(ALP)的活性升高ALP主要反映胆管及胆汁的情况,TAA造成胆管不畅或胆汁淤积,因而引起血浆ALP升高。

(4)血清谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性升高血清GST(主要指α-GST)的分子量小、半衰期短、在肝细胞中含量丰富且均匀分布,腹腔注射TAA 25-100mg/kg成的肝损伤,能增加小鼠血清GST活性,其活性改变与TAA之间存在量-效和时-效关系,与血清ALT变化间呈高度正相关。

(5)血浆肿瘤坏死因子-α(TNF-α),内毒素(LPS),NO稳定终产物硝酸盐/亚硝酸盐(NO3-/NO2-)含量升高在肝损伤过程中,肠源性内毒素增加,肝脏功能受损,形成肠源性内毒素血症,使NO的合成在6~12h达高峰。

(6)肝组织中抗氧化酶还原型谷胱甘肽(GSH),超氧化物歧化酶(SOD),谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx)含量降低,由于TAS诱发的急性肝损伤为肝脏过氧化损伤,因而造成肝组织中GSH、SOD、GSHPx含量降低。

(7)肝组织中过氧化脂质(MDA)含量升高。

(8)肝细胞中细胞色素P450和糖原含量降低。

(三)常用的观察指标

(1)氨基转移酶ALT和AST。

(2)组织病理学检查。

(四)常用的阳性药物

(1)联苯双酯大鼠常用剂量为100~300mg/体重;小鼠常用剂量50~200mg/kg体重。

(2)目前临床上用于治疗急性、慢性肝炎疗效好的中西药,也可选作阳性对照药。如:灌胃给予甘草酸:胺胶囊(甘利欣)60mg/kg(0.15%,20ml/kg);多烯磷脂酰胆碱胶囊(善易复)360mg/kg(0.9%,20ml/kg)等。

(五)动物选择

(1)动物种类可选择小鼠、大鼠等。常用昆明种小鼠,也可选择JCR小鼠;常用Wistar大鼠。

(2)动物体重小鼠体重范围一般为18~24g,通常在18~22g;大鼠体重范围般为160~300g,通常在180~220g。动物性别:多选择雄性。有研究显示,雄性动物对TAA引起的肝毒性较雌性动物敏感。

(六)硫代乙酰胺浓度及溶剂选择

根据大鼠或小鼠及不同途径应用硫代乙酰胺的适宜体积,确定配制浓度。小鼠常用2.5~20mg/ml浓度,大鼠常用20mg/ml浓度。溶剂可选择注射用生理氯化钠溶液(用于腹腔注射或皮下注射)或纯净水(用于灌胃)。

(七)途径

可选择腹腔注射、灌胃、皮下注射等途径。较多选择腹腔注射与灌胃。

(八)硫代乙酰胺剂量

根据大鼠或小鼠及不同途径,应用硫代乙酰胺造模的剂量不同。小鼠和大鼠用硫代乙酰胺腹腔注射,剂量为50~200mg/kg。

(九)模型评价与注意事项

(1)TAA制备肝损伤模型较为简单易行,致肝细胞损伤重复性较好、成功率较高,肝纤维化组织接近人类,常用于制作急性肝损伤、肝纤维化和肝性脑病模型。该模型可作为抗肝损伤药物的常规筛选模型,但目前其应用尚不如四氯化碳和D-半乳糖胺模型广泛。

(2)有研究证实TAA对雄性大鼠造成急性肝损伤模型优于雌性大鼠。

(3)造模16~24h,模型组动物ALT与AST等检测指标较空白对照组差异显著;72h以后,上述指标逐渐恢复。提示,考察药物对硫代乙酰胺造成急性肝损伤的保护作用,应在16~24h采集标本进行检测。

(4)大鼠一次性腹腔注射TAA 200mg/kg与300 mg/kg,ALT与AST等检测指标的改变相似。提示,大鼠造模时采用一次性腹腔注射TAA 200mg/kg即可。

(5)长时间饲喂小剂量硫代乙酰胺可造成慢性肝损伤模型,也可在食物和饮水中加入一定量硫代乙酰胺,2周后出现肝细胞变性,甚至出现肝硬化或肝癌。

五、刀豆蛋白A急性肝损伤模型

(一)造模原理

刀豆蛋白A(Con A)是一种植物蛋白,是可活化T淋巴细胞的丝裂原。Con A进入动物体内后,可引起与人类病毒性肝炎、自身免疫性肝炎相似的肝损害。

Con A诱发肝损害的主要途径有以下几种。

(1)活化T淋巴细胞、巨噬细胞(M∮),促进细胞因子释放。Con A与肝窦具有亲和性,促使循环T淋巴细胞汇入肝窦并激活CD8+或CD4+T细胞在局部增殖。Con A激活肝窦内存在的大量M∮,使其产生细胞因子,从而直接造成肝细胞的损伤。脾脏大量活化的T淋巴细胞及其释放的细胞因子,随血流到达肝脏,直接损伤肝细胞或进一步激活M∮、破坏血管内皮细胞导致肝损伤。

(2)自然杀伤细胞(NKT)通过穿孔素和颗粒酶发挥细胞毒作用,通过表达FasL诱导凋亡以及分泌白细胞介素-4(IL-4)、白细胞介素-5(IL-5)、γ-干扰素(IFN-γ)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)发挥对肝脏细胞的损伤作用。

(3)Con A直接与中性粒细胞上的甘露糖等受体结合,激活并诱导大量的中性粒细胞浸润肝脏并致肝脏损伤。

(4)Con A诱导产生的细胞因子TNF-α能够诱导肝脏CD40分子表达,使FasL的表达上调,诱导肝脏细胞死亡。释放的其他细胞因子如IL-2、IL-4、1L-5、IFN-γ等均在肝损害中起到重要作用。

(5)肝凋亡在Con A诱导肝脏损伤的模型中发挥了十分重要的作用。FasL在Con A诱导后2~4h表达明显升高,且主要集中表达在肝脏内的细胞毒T细胞(CTL)上,CTL杀伤Fas+的肝细胞,造成肝细胞膜通透性增加,血清转氨酶ALT和AST升高。