腺嘌呤饲料诱导的大鼠贫血模型

发布时间：2025-06-30 15:19:04 阅读量：3 作者：生物检测中心

腺嘌呤饲料诱导的大鼠贫血模型

摘要：
腺嘌呤饲料诱导的大鼠模型是一种广泛应用于研究慢性肾病（CKD）及其并发症（尤其是肾性贫血）的经典实验模型。该模型通过高剂量腺嘌呤干扰嘌呤代谢，导致肾脏损伤和继发性贫血，能较好地模拟人类CKD相关贫血的病理生理特征。本文详细阐述该模型的建立方法、病理机制、评价指标及应用价值。

一、 模型原理与机制

腺嘌呤是嘌呤核苷酸的重要组成部分。当大鼠摄入过量腺嘌呤时，其体内的黄嘌呤氧化酶会将其代谢为溶解度极低的2,8-二羟基腺嘌呤（2,8-DHA）。2,8-DHA晶体在肾脏肾小管（尤其是近曲小管）内沉积，引起肾小管上皮细胞损伤、间质炎症、进行性纤维化及肾功能进行性下降（肾小球滤过率降低）。

肾功能衰竭引发贫血的核心机制包括：

  1. 促红细胞生成素（EPO）产生不足： 受损的肾脏（尤其是肾皮质间质成纤维细胞样细胞）合成和分泌EPO的能力显著下降，这是肾性贫血的最主要原因。
  2. 红细胞寿命缩短： 尿毒症毒素蓄积、氧化应激及微炎症状态损伤红细胞膜，导致其寿命缩短。
  3. 铁代谢障碍： 铁调素（Hepcidin）水平升高（受炎症因子和尿毒症毒素刺激），抑制肠道铁吸收和巨噬细胞铁释放，导致功能性铁缺乏。
  4. 骨髓抑制： 尿毒症毒素和炎症因子直接抑制骨髓造血功能。
  5. 营养缺乏和失血： CKD相关的食欲不振、营养不良以及透析或频繁抽血检查可能加重贫血。
 

因此，腺嘌呤模型通过诱导CKD，进而导致继发性贫血，其贫血特征与人类肾性贫血高度相似。

二、 模型建立方法

  1. 实验动物： 通常选用健康成年雄性大鼠（如SD大鼠或Wistar大鼠），体重180-220克。雄性大鼠肾脏对腺嘌呤的敏感性相对较高。
  2. 饲料配制：
    • 将适量腺嘌呤（通常为0.5% - 0.75% w/w）与标准大鼠基础饲料粉末充分、均匀混合。腺嘌呤需研磨成细粉以确保混匀。
    • 加入适量纯净水，充分搅拌形成面团状。
    • 使用制粒机制成颗粒饲料，或手工制成小块。
    • 关键点： 腺嘌呤味道苦涩，适口性差，可能导致大鼠摄食量减少。确保混合均匀至关重要，避免因局部浓度过高或过低影响造模效果和一致性。
  3. 造模过程：
    • 适应期： 大鼠购入后，在标准条件下（温度22±2°C，湿度50±10%，12小时光/暗循环）适应性饲养至少一周，自由饮水摄食。
    • 造模期： 将大鼠随机分为模型组和对照组。
      • 模型组： 饲喂含腺嘌呤的饲料（如0.75%腺嘌呤饲料），持续饲喂3-5周（具体时间依所需肾损伤和贫血程度而定）。
      • 对照组： 饲喂不含腺嘌呤的等量标准基础饲料。
    • 每日记录大鼠体重、摄食量和一般状态（活动度、毛发、精神状态等）。
    • 自由饮水。
  4. 模型维持与监测： 在造模期间，需密切观察大鼠状态。严重肾衰可能导致大鼠死亡。根据研究目的，可在不同时间点采集血液和尿液样本进行初步评估，或于造模结束后统一取材。
 

三、 模型评价指标

  1. 肾功能指标：
    • 血清生化： 血清肌酐（Scr）、血尿素氮（BUN）水平显著升高是肾功能损害的直接标志。
    • 尿生化： 尿蛋白排泄量增加（如尿蛋白/肌酐比值升高）。
    • 肾脏病理： 肾脏肉眼观可见肿大、苍白、表面凹凸不平。光镜下可见肾小管（尤其近曲小管）扩张，管腔内充满棕褐色2,8-DHA结晶及管型，上皮细胞变性、坏死、脱落，间质炎症细胞浸润、纤维化。肾小球病变相对较轻。
  2. 贫血相关指标（核心评价）：
    • 全血细胞分析：
      • 血红蛋白（Hb）浓度显著降低。
      • 红细胞计数（RBC）显著减少。
      • 红细胞压积（Hct）显著降低。
      • 平均红细胞体积（MCV）、平均红细胞血红蛋白量（MCH）、平均红细胞血红蛋白浓度（MCHC）可反映贫血形态学类型（肾性贫血通常为正细胞正色素性，但后期或合并缺铁时可能变化）。
    • 网织红细胞计数： 反映骨髓造血活性，在肾性贫血中通常低于预期（相对造血抑制）。
    • 铁代谢指标：
      • 血清铁（SI）水平可能降低或正常。
      • 血清总铁结合力（TIBC）可能降低。
      • 转铁蛋白饱和度（TSAT）降低。
      • 血清铁蛋白（SF）水平通常正常或升高（反映铁储备，但因炎症存在，解读需谨慎）。
      • 血清铁调素（Hepcidin）： 显著升高（关键指标）。
    • 促红细胞生成素（EPO）： 血清EPO水平显著低于同等程度贫血的非肾性贫血患者/动物（相对缺乏）。
  3. 炎症指标： 血清炎症因子如白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、C反应蛋白（CRP）水平常升高，反映模型的微炎症状态。
 

四、 模型优缺点

  • 优点：
    • 能同时诱导显著的肾功能损害和典型的肾性贫血，病理生理机制与人类CKD贫血相似度高。
    • 造模方法相对简便（口服饲料）。
    • 贫血程度通常较严重且稳定，适合药效学研究（如EPO类似物、铁剂、HIF-PHI等药物的评价）。
    • 模型重现性较好（在严格控制饲料腺嘌呤含量和混匀度的情况下）。
  • 缺点：
    • 腺嘌呤适口性差，导致摄食量下降、体重增长缓慢甚至减轻，可能引起营养不良等混杂因素。
    • 肾脏病理以肾小管间质损害为主，与部分人类CKD（如糖尿病肾病早期以肾小球病变为主）有所不同。
    • 高死亡率风险，尤其在造模后期。
    • 2,8-DHA结晶的形成和沉积是特异性的，但人类肾性贫血通常不由此机制引发。
 

五、 应用领域

该模型主要用于：

  1. 肾性贫血发病机制研究： 深入探讨EPO缺乏、铁代谢紊乱、炎症、尿毒症毒素等在贫血发生发展中的作用。
  2. 新型抗肾性贫血药物药效学评价：
    • 促红细胞生成刺激剂（ESA）：如重组人EPO及其类似物的疗效和剂量探索。
    • 低氧诱导因子脯氨酰羟化酶抑制剂（HIF-PHI）：如罗沙司他等药物的疗效及对铁代谢的影响。
    • 铁剂：不同铁剂（口服、静脉）在肾性贫血背景下的吸收、利用和疗效比较。
    • 抗炎药物或其他针对贫血新靶点药物的研究。
  3. 铁代谢研究： 研究CKD状态下铁调素调节异常及其干预策略。
  4. CKD并发症综合研究： 在研究肾性贫血的同时，可关联研究矿物质骨代谢异常（CKD-MBD）、心血管并发症等。
 

六、 注意事项

  1. 动物福利： 造模过程中动物承受较大痛苦（肾功能衰竭、贫血）。需密切监控，设定人道终点（如体重急剧下降>20%、严重萎靡、无法进食饮水等），及时处死濒死动物，严格遵守伦理规定。
  2. 饲料均一性： 腺嘌呤与饲料的混合均匀度是模型成败和个体差异大小的关键。务必充分研磨和混合。
  3. 剂量与时间优化： 腺嘌呤浓度（0.5%-0.75%）和饲喂时间（3-5周）需根据实验目的（所需贫血和肾衰的严重程度）和动物品系进行预实验优化。过高剂量或过长饲喂时间可能造成动物大量死亡。
  4. 对照组设置： 必须设立饲喂基础饲料的对照组，以排除饲养环境、操作等因素的影响。
  5. 营养状况监控： 记录体重和摄食量，评估营养不良对结果的潜在影响。
  6. 样本采集： 血液和尿液样本的采集、处理和保存需规范，以保证检测结果的准确性。进行组织病理学检查时，肾脏取材和固定方法需标准。
 

结论：

腺嘌呤饲料诱导的大鼠贫血模型是研究肾性贫血发病机制和药物干预的重要工具。该模型通过诱导慢性肾功能衰竭，成功模拟了人类肾性贫血的主要特征，包括EPO相对缺乏、铁代谢障碍和炎症等。尽管存在一些局限性（如适口性差、肾小管间质为主病变），但在严格控制造模条件和关注动物福利的前提下，其重现性和实用性使其在生物医学研究中具有重要价值。研究者应熟悉其建立细节、评价标准及注意事项，以合理应用该模型服务于肾性贫血及相关领域的科学研究。

参考文献： (此处应列出相关的经典文献和最新研究，例如关于腺嘌呤模型建立、肾性贫血机制、评价指标等的关键论文)

  • Yokozawa, T., Zheng, P. D., Oura, H., & Koizumi, F. (1986). Animal model of adenine-induced chronic renal failure in rats. Nephron, 44(3), 230–234.
  • Diwan, V., Brown, L., & Gobe, G. C. (2018). Adenine-induced chronic kidney disease in rats. Nephrology, 23(1), 5–11.
  • Babickova, J., Klinkhammer, B. M., Buhl, E. M., Djudjaj, S., Hoss, M., Heymann, F., ... & Floege, J. (2015). Regardless of etiology, progressive renal disease causes ultrastructural and functional alterations of peritubular capillaries. Kidney International, 87(5), 980–991. (虽非腺嘌呤模型原文，但包含肾性贫血相关病理生理讨论)
  • Locatelli, F., Bárány, P., Covic, A., De Francisco, A., Del Vecchio, L., Goldsmith, D., ... & Vanholder, R. (2013). Kidney Disease: Improving Global Outcomes guidelines on anaemia management in chronic kidney disease: a European Renal Best Practice position statement. Nephrology Dialysis Transplantation, 28(6), 1346–1359. (肾性贫血临床指南，供机制和评价参考)
 

注意： 本文所述实验方法涉及动物实验，所有操作必须遵循所在国家或地区的实验动物管理和使用委员会（IACUC或类似机构）批准的动物实验伦理规范。