大鼠应激性溃疡模型

发布时间：2026-04-16 阅读量：8 作者：生物检测中心

大鼠应激性溃疡模型：原理、方法与应用

一、引言

应激性溃疡（Stress Ulcer, SU）是指机体在严重创伤、烧伤、休克、重大手术或严重全身性疾病等强烈应激状态下，发生的急性胃或十二指肠黏膜糜烂、溃疡甚至出血、穿孔。它是重症患者常见的严重并发症。由于直接研究人体存在伦理和操作限制，建立可靠的动物模型对于深入理解其发病机制、评估防治措施至关重要。大鼠应激性溃疡模型因其操作相对简便、成本较低、重现性好，成为该领域研究的经典工具。

二、模型基本原理

该模型的核心原理是模拟人类遭遇强烈应激源时的生理病理过程。通过施加可控的、强烈的躯体或心理应激，激活大鼠的下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴和交感神经系统（SNS），导致一系列神经内分泌反应：

  1. 交感神经兴奋与儿茶酚胺释放： 引起胃肠黏膜血管强烈收缩，导致黏膜缺血、缺氧。
  2. 糖皮质激素大量分泌： 抑制胃黏膜上皮细胞更新和黏液分泌，削弱黏膜屏障功能。
  3. 胃酸分泌异常： 应激初期胃酸分泌可能受抑制，但随后可出现分泌增加或相对增加（相对于已受损的黏膜防御能力）。
  4. 胃动力紊乱： 胃排空延迟或加速，影响黏膜血流和酸暴露时间。
  5. 炎症反应激活： 释放促炎因子（如TNF-α, IL-1β, IL-6），加重黏膜损伤。
  6. 氧自由基生成增加： 缺血再灌注和炎症反应导致大量氧自由基产生，攻击黏膜细胞。
 

黏膜缺血缺氧、屏障功能破坏、胃酸/胃蛋白酶侵蚀、炎症反应和氧化应激共同作用，最终导致黏膜表层细胞坏死、脱落，形成糜烂和溃疡。

三、常用建模方法

目前应用最广泛、重现性最好的方法是水浸束缚应激法（Water-Immersion Restraint Stress, WIRS），由Robert等人于1980年代完善。

  • 实验动物： 通常选用健康成年Sprague-Dawley (SD) 或 Wistar 大鼠，体重180-250g。实验前需在标准实验室环境（温度22±2°C，湿度50±10%，12小时昼夜循环）适应至少一周。自由饮水，标准饲料喂养。
  • 关键步骤：
    1. 禁食处理： 实验前24小时禁食（自由饮水），排空胃内容物，减少食物对黏膜机械刺激和酸碱度影响，使胃酸对黏膜的作用更突出。
    2. 束缚装置准备： 准备特制的束缚筒或束缚架，能将大鼠固定成仰卧或俯卧位，限制其活动但保证呼吸顺畅。
    3. 水浸束缚：
      • 将束缚好的大鼠浸入恒温水浴槽中。
      • 水温： 通常控制在20-23°C（低于体温，构成冷刺激）。
      • 水位： 水面高度应达到大鼠胸骨剑突水平（约浸没躯干大部），确保有效束缚和冷刺激。
      • 时间： 经典造模时间为3-6小时。时间越长，溃疡越严重。通常3-4小时可形成明显溃疡。
    4. 应激结束与取样：
      • 到达预定时间后，迅速将大鼠从水浴中取出，解除束缚。
      • 立即采用颈椎脱臼法或过量麻醉处死大鼠。
      • 迅速剖腹，结扎贲门和幽门，完整取出胃。
      • 将胃沿大弯侧剪开，用预冷的生理盐水轻柔冲洗胃腔，去除胃内容物和血凝块。
      • 将胃黏膜面向上平铺于冰上或固定板上，观察并记录溃疡情况。
 

四、模型评价指标

  1. 大体观察与溃疡指数计算：

    • 肉眼观察胃黏膜损伤情况（糜烂、点状出血、线状溃疡等）。
    • 常用溃疡指数（Ulcer Index, UI）定量评估损伤程度：
      • 长度法： 测量每条溃疡的长度（mm）。若溃疡宽度>1mm，则计算其面积（长×宽 mm²）。将所有溃疡的长度或面积相加得到总UI。
      • 评分法（常用）： 根据损伤形态和严重程度评分（例如：点状糜烂=1分，糜烂长度<1mm=2分，1-2mm=3分，>2mm=4分；条状溃疡长度每1mm=5分）。累加所有损伤得分得到总UI。
    • 溃疡抑制率计算（用于药效评价）： (对照组平均UI - 给药组平均UI) / 对照组平均UI × 100%。

  2. 组织病理学检查（HE染色）：

    • 取胃窦或溃疡好发区域（腺胃部）组织块，福尔马林固定，石蜡包埋切片，HE染色。
    • 显微镜下观察：
      • 黏膜损伤深度（局限于上皮层、黏膜层、黏膜下层或更深）。
      • 黏膜结构破坏程度（腺体结构、表面上皮完整性）。
      • 炎症细胞浸润（中性粒细胞、淋巴细胞等）情况。
      • 出血、水肿、坏死范围。
    • 可进行组织学损伤评分（基于损伤深度和范围）。

  3. 生物化学指标检测（可选）：

    • 胃液分析： 测定胃液pH值、总酸度、胃蛋白酶活性（需在处死前收集胃液）。
    • 氧化应激指标： 胃黏膜组织中超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性，丙二醛（MDA）含量，髓过氧化物酶（MPO）活性（反映中性粒细胞浸润）。
    • 炎症因子： 胃黏膜组织匀浆中TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10等细胞因子水平（ELISA或PCR）。
    • 粘膜防御相关因子： 前列腺素E2 (PGE2)、一氧化氮（NO）、黏液含量、热休克蛋白70（HSP70）等。

  4. 分子生物学检测（可选）： RT-qPCR或Western Blot检测相关基因（如炎症因子、凋亡相关基因Bax/Bcl-2、紧密连接蛋白Occludin/Claudin、HSP70等）的表达变化。

 

五、模型特点与优势

  1. 高度重现性： WIRS法能稳定诱导出与人类应激性溃疡病理特征相似的胃黏膜损伤（多发于腺胃部，以糜烂、浅溃疡为主）。
  2. 操作相对简便： 所需设备简单，技术难度适中。
  3. 时间可控： 应激时间可精确控制，便于研究损伤的动态过程和干预时间窗。
  4. 适用于药效评价： 是筛选和评价抗溃疡药物（如质子泵抑制剂、H2受体拮抗剂、黏膜保护剂、抗氧剂、抗炎药）保护作用的理想模型。
  5. 机制研究平台： 便于研究应激性溃疡发生发展中的神经内分泌、血流动力学、炎症、氧化损伤等关键机制。
 

六、注意事项与局限性

  1. 动物福利： WIRS过程对动物造成显著痛苦（束缚、寒冷、浸水），必须严格遵守动物伦理规范。研究设计需遵循“3R原则”，尽量减少动物使用数量和痛苦程度，必要时使用麻醉镇痛（需评估其对结果的影响）。
  2. 标准化操作： 禁食时间、水温、水位、束缚体位和松紧度、应激时间等关键参数必须严格一致，否则会影响溃疡形成的稳定性和严重程度。
  3. 品系差异： 不同品系大鼠对应激的敏感性可能存在差异。
  4. 与人类差异： 大鼠胃的解剖、生理（如无呕吐反射）与人类存在差异。该模型主要模拟急性应激，与临床慢性应激状态有区别。
  5. 多因素混杂： WIRS是复合应激（束缚+浸水+寒冷），难以完全区分单一应激因素的作用。
 

七、应用领域

  1. 应激性溃疡发病机制研究： 探讨神经内分泌、黏膜血流、炎症、氧化应激、凋亡、自噬等在溃疡形成中的作用。
  2. 新型防治药物和策略的筛选与评价： 评估药物、功能性食品成分、天然产物、物理疗法等的胃黏膜保护作用及机制。
  3. 黏膜防御与修复机制研究： 研究胃黏膜屏障功能、修复因子的调控。
  4. 应激相关胃肠功能障碍研究： 应激对胃肠动力、分泌、感觉功能的影响。
 

八、结论

大鼠应激性溃疡模型，特别是水浸束缚应激（WIRS）模型，是研究应激性胃黏膜损伤发病机制和筛选评价防治药物的经典且有效的工具。通过标准化操作和结合多种评价指标（大体、组织学、生化、分子），该模型能够提供丰富且可靠的研究数据。然而，研究者必须始终将动物福利放在首位，严格遵守伦理规范，并认识到动物模型与人类疾病的差异，审慎解读实验结果，为最终转化到临床应用提供坚实的实验基础。

参考文献 (示例性)

  1. Robert, A., et al. (1983). Cytoprotection by prostaglandins in rats. Prevention of gastric necrosis produced by alcohol, HCl, NaOH, hypertonic NaCl, and thermal injury. Gastroenterology, 85(4), 769-774. (经典方法学与机制)
  2. Glavin, G. B., & Szabo, S. (1992). Experimental gastric mucosal injury: laboratory models reveal mechanisms of pathogenesis and new therapeutic strategies. The FASEB Journal, 6(3), 825-831. (综述)
  3. Brzozowski, T., et al. (2000). Role of prostaglandins generated by cyclooxygenase-1 and cyclooxygenase-2 in healing of ischemia-reperfusion-induced gastric lesions. European Journal of Pharmacology, 385(1), 47-61. (涉及机制研究)
  4. Laine, L., et al. (2008). ACG Practice Guideline: Prevention and Treatment of NSAID-Induced Ulcers. The American Journal of Gastroenterology, 103(5), 1470. (临床背景参考)
  5. Alzoubi, K. H., et al. (2021). Animal models of stress ulcer: A review. Saudi Journal of Gastroenterology, 27(1), 3. (较新的模型综述)
 

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