5/6肾切除诱导的大鼠模型：原理、方法与特点
摘要：
5/6肾切除（也称为次全肾切除，缩写为STNx或5/6 Nx）大鼠模型是一种经典且广泛应用的实验模型，通过手术移除大鼠大部分肾组织，模拟慢性肾脏病（CKD）的核心病理生理过程，特别是肾小球高滤过、进行性肾小球硬化和肾间质纤维化。该模型因其操作相对简便、病理变化明确且与人类CKD进展相似度高，成为研究CKD发病机制、药物干预效果及探索潜在治疗靶点的重要工具。
一、 模型建立的原理
该模型的生理学基础在于肾单位数量显著减少。移除约83%的肾实质（5/6）后，残余肾单位承受的血流动力学负荷（肾小球内压增高）和代谢负荷（溶质滤过增加）急剧增加。这种代偿性的高滤过状态虽然短期内可维持相对正常的排泄功能，但长期持续将诱发：
- 肾小球内高压与高灌注： 导致内皮细胞和足细胞损伤。
- 蛋白尿： 肾小球滤过屏障损伤的标志，本身也具有肾毒性。
- 肾小球系膜细胞活化与增殖： 分泌细胞外基质（ECM），启动硬化过程。
- 肾小管间质炎症与纤维化： 蛋白尿、局部缺血缺氧、炎症因子浸润共同促进肾小管损伤和间质成纤维细胞活化，产生大量胶原沉积。
- 进行性肾功能丧失： 最终表现为肾小球滤过率（GFR）持续下降，血清肌酐（Scr）和尿素氮（BUN）升高，伴随高血压、贫血等系统性并发症。
这一系列变化高度模拟了人类多种病因（如糖尿病肾病、高血压肾病、肾小球疾病后期）导致的CKD共同终末通路——肾单位减少→残余肾单位高负荷→进行性肾硬化/纤维化→肾功能衰竭。
二、 模型的建立方法
标准化的手术操作对模型成功至关重要。通常选用健康的成年雄性Sprague-Dawley (SD) 或 Wistar大鼠（雌性因雌激素保护作用，模型稳定性稍差）。手术通常在无菌条件下进行，大鼠麻醉后，行背侧或腹侧切口。
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第一次手术（切除右肾2/3）：
- 暴露右侧肾脏，小心剥离肾周脂肪囊（肾被膜）。
- 辨识肾门的血管蒂（肾动脉、肾静脉）和输尿管。
- 使用预冷的无菌器械（如手术剪或手术刀）迅速切除右肾的上极和下极（约占据肾脏体积的2/3）。
- 立即用明胶海绵、可吸收止血材料或细小的无菌棉签按压断面止血。确保主要血管和输尿管完整无损。避免使用任何商品化的电凝设备以减少热损伤对残余肾组织的影响。
- 充分止血后，将残余的右肾（约1/3肾组织）小心放回腹腔原位。
- 分层缝合肌肉和皮肤。
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恢复期：
- 术后给予标准啮齿类饲料和饮水。
- 密切观察动物状态（活动、饮食、伤口愈合），提供必要的术后护理（如保温、必要时短期给予止痛药物）。
- 关键点： 通常允许大鼠恢复5-7天。这短暂的恢复期对于动物从第一次手术创伤中恢复，以及启动残余右肾的代偿性增生肥大至关重要，直接影响后续模型的稳定性和均一性。
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第二次手术（切除左肾）：
- 大鼠再次麻醉。
- 于左侧背部或腹部切开，暴露左肾。
- 仔细分离左肾的血管蒂（肾动脉、肾静脉）和输尿管。
- 使用丝线或可吸收缝线牢固结扎肾蒂血管束和输尿管。
- 在结扎线上方完整切除左肾。
- 检查腹腔内无活动性出血后，分层缝合切口。
至此，大鼠体内仅存第一次手术后保留的约1/3右肾组织（即总共保留约1/6的原始肾组织）。
三、 模型的主要特点与表型变化
- 肾功能进行性下降： 术后数周至数月内，Scr、BUN显著升高，肌酐清除率（Ccr）或菊粉清除率（评估GFR的金标准）显著下降。
- 显著的蛋白尿： 是模型的核心特征之一，通常术后4周开始明显升高并持续进展。
- 高血压： 肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）激活等因素导致全身性高血压。
- 肾组织病理学改变：
- 肾小球： 肾小球肥大（早期）、系膜基质扩张、系膜细胞增生、节段性或全球性肾小球硬化（晚期）。
- 肾小管间质： 肾小管扩张、萎缩、管型形成；间质炎性细胞（单核/巨噬细胞、T淋巴细胞）浸润；进行性间质纤维化（胶原沉积）。
- 系统性并发症： 继发性甲状旁腺功能亢进（SHPT）、肾性贫血、矿物质和骨代谢异常（CKD-MBD）、血脂异常等。
- 可重复性与可控性： 模型表型相对稳定，疾病进展速度可通过调整残余肾组织的量、动物品系、年龄、性别以及术后饮食（如高蛋白饮食加速进展）等因素进行一定程度的调控。
- 时间窗适用性： 模型提供了一个从代偿期（轻度损伤）到失代偿期（终末期肾病）的渐变过程，方便研究者选择不同时间点进行发病机制研究或干预效果评价。
四、 模型的主要应用
- CKD及终末期肾病（ESRD）发病机制研究： 深入探讨肾小球硬化、肾间质纤维化、蛋白尿形成、RAAS激活、炎症反应、氧化应激等在CKD进展中的具体作用机制。
- 新型治疗药物/策略的临床前评价：
- 降压药（尤其RAAS阻断剂如ACEI/ARB是模型的金标准对照）。
- 抗纤维化药物。
- 抗炎药物。
- 新型贫血治疗药物。
- 治疗SHPT的药物。
- 肾脏保护剂等。
- 肾纤维化分子机制及干预靶点研究。
- 透析相关并发症研究（如肾性骨营养不良）。
五、 模型的局限性
- 非病因特异性： 模拟的是肾单位减少后的共同终末通路，而非特定原发肾脏疾病（如免疫性肾炎、糖尿病肾病）的起始过程。
- 手术创伤影响： 手术本身是急性应激源，可能影响早期（术后1-2周内）的观察指标。
- 个体差异： 残余肾组织的精确量、代偿反应强度、手术技巧等会影响模型的均一性。
- 进展速度： 相较于某些基因修饰模型或毒性模型，进展相对较慢。
- 与人类CKD的差异： 大鼠肾脏结构与人类存在差异，且人类CKD通常病程更长、病因更复杂。模型不能完全人类CKD的所有方面（如特定免疫机制）。
结论：
5/6肾切除大鼠模型通过精确的手术操作减少功能性肾单位数量，成功地再现了残余肾单位高滤过、高血压、蛋白尿以及进行性肾小球硬化和肾间质纤维化等CKD的核心病理生理改变。尽管存在一定的局限性，由于其建立方法相对成熟、表型典型且与人类CKD进展具有高度相似性，该模型在揭示CKD进展机制、筛选和评价潜在治疗药物方面，依然发挥着不可替代的关键作用，是肾脏病学研究领域最基础和重要的工具之一。研究者需充分理解其原理、标准化操作流程、表型特点及适用范围，以最大化其科学价值。