顧向晨，王 怡，邵汀汀

（1.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院腎內(nèi)科，上海 200437； 2.浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系，杭州 310027）

泌尿道感染是臨床常見病和多發(fā)病，其發(fā)病率根據(jù)我國(guó)普查統(tǒng)計(jì)，占到人口0.91％，在婦女、兒童和老年人、HIV感染者、糖尿病及腫瘤等患者中均有很高的發(fā)病率。盡管當(dāng)今抗菌藥物研究迅猛發(fā)展，品種不斷更新?lián)Q代，泌尿道感染的發(fā)病率仍居高不下，且不斷面臨新的挑戰(zhàn)，抗菌素的濫用、免疫抑制劑的應(yīng)用等導(dǎo)致一些原來非致病菌引起的感染不斷增加。泌尿道感染按照解剖部位的不同，分為尿道炎、膀胱炎和腎盂腎炎。反復(fù)不斷感染，病情遷延，可發(fā)展為慢性腎盂腎炎，是一種較嚴(yán)重的形式，除尿道刺激癥狀外，還出現(xiàn)全身癥狀，而且常常由于用藥不規(guī)則，細(xì)菌極易產(chǎn)生多重耐藥性。晚期出現(xiàn)腎功能不全，可危及患者生命。據(jù)歐洲透析中心統(tǒng)計(jì)資料表明，慢性腎盂腎炎占整個(gè)慢性尿毒癥的19.8％～21.2％。

制作與人類泌尿道感染相似的動(dòng)物模型，對(duì)探討本病的發(fā)病機(jī)制和研究的治療方法十分必要。但是對(duì)于泌尿道感染模型的研究仍較少，目前已有一小部分動(dòng)物實(shí)驗(yàn)展開，現(xiàn)將近年來國(guó)內(nèi)外泌尿道感染動(dòng)物模型制作的研究情況綜述如下。

1 模型類型

1.1 急性腎盂腎炎模型

小鼠、大鼠、兔、狗、猴、豬等都可作為制作急性腎盂腎炎模型動(dòng)物［1］。急性腎盂腎炎是較易制作的模型，包括經(jīng)尿道逆行性腎盂腎炎，血源性腎盂腎炎等，國(guó)內(nèi)外報(bào)道較多。

1.1.1 豬：國(guó)外 Majd［2］等運(yùn)用約克郡豬作為急性腎盂腎炎模型，比較CT、MR、多普勒超聲、SPECT在診斷急性腎盂腎炎的差異。其制作方法首先切開輸尿管肌層縫至輸尿管膀胱交界處，手術(shù)后5 d持續(xù)予抗生素預(yù)防感染，再經(jīng)皮注入E.choli至膀胱，并注入異物石蠟油1～2 mL來保持感染狀態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該模型有典型急性腎盂腎炎病理表現(xiàn)。豬個(gè)體較大，術(shù)中易于辨認(rèn)輸尿管，且便于術(shù)后不同時(shí)期采集血液和尿標(biāo)本進(jìn)行觀察，是較理想的動(dòng)物，但價(jià)格較貴，不易進(jìn)行大批試驗(yàn)。

1.1.2 小鼠：小鼠個(gè)體小，手術(shù)操作及辨認(rèn)輸尿管較困難，不易建立重復(fù)性高的逆行性腎盂腎炎動(dòng)物模型，常作為血源性腎盂腎炎的模型動(dòng)物［3］。近年有人用小鼠制作逆行性腎盂腎炎模型［1］。Hagberg等［4］，首先報(bào)告將病原菌直接注入小鼠膀胱內(nèi)即可制備成小鼠上行性腎盂腎炎模型，該模型己成為研究泌尿道感染的病理機(jī)制和篩選有效藥物的重要工具。王旭丹等［5］利用小鼠制作上行性腎盂腎炎模型，研究柴芩通淋片對(duì)泌尿道感染的防治作用，模型制作結(jié)果示，腎臟和膀胱中均有大量大腸桿菌定居。1.1.3 大鼠：大鼠個(gè)體適中，在模型制作過程中，一般多從尿道或直接腹腔內(nèi)注射，注入各種菌種，并注入異物于膀胱中，而且手術(shù)中易于辨認(rèn)輸尿管，特別是大鼠泌尿道解剖特點(diǎn)，容易發(fā)生尿液自發(fā)性輸尿管膀胱反流，注入0.5～1.5 m L細(xì)菌懸液，并利用尿道口鉗夾的方法制作成機(jī)械性的膀胱內(nèi)靜水壓增高，來造成逆行性感染，與人類腎盂腎炎的感染方式接近［6］。國(guó)外于20世紀(jì)70年代制作了大鼠急性腎盂腎炎模型，用于該病發(fā)病學(xué)和治療學(xué)研究，其后國(guó)內(nèi)亦復(fù)制成功并進(jìn)行了改良［7］。所以急性腎盂腎炎模型［6、8］目前多采用將大鼠單側(cè)輸尿管“半結(jié)扎”并同時(shí)向膀胱內(nèi)注射大腸桿菌的方法造成病理改變。

不理想的是大鼠不便于在術(shù)后不同時(shí)間采集血、尿標(biāo)本，進(jìn)行病程觀察，用代謝籠收集大鼠尿液進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)，但由于糞便污等原因，收集的尿液細(xì)菌培養(yǎng)假陽性率很高。同時(shí)注菌量與大鼠體重關(guān)系密切，體重較小的大鼠越容易死亡，注菌量越多可引起敗血癥或血源性腎盂腎炎。

亦有國(guó)外報(bào)道 Gorur S等［9］采用不結(jié)扎單側(cè)輸尿管，單純膀胱內(nèi)注射大腸埃希氏菌，制作方法如下，排空膀胱，用22G靜脈留置針通過尿道，往膀胱內(nèi)直接注射大腸埃希氏菌0.4 mL（109/m L CFU），拔除留置針后，予火膠棉迅速封閉尿道口，4 h后予丙酮去除火膠棉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可成功研制急性腎盂腎炎模型。

何立群、龔學(xué)忠等［10］也采用不結(jié)扎單側(cè)輸尿管、單純膀胱內(nèi)注射一定量大腸桿菌 O111B4的方法，成功制備了急性腎盂腎炎大鼠模型。同時(shí)他們［11］又比較了與單側(cè)輸尿管結(jié)扎模型的異同，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前種模型病理改變相對(duì)較輕，不會(huì)出現(xiàn)明顯化膿灶，但急性腎盂炎癥過程典型。后種模型均可產(chǎn)生單側(cè)腎實(shí)質(zhì)化膿性病變；常伴有腎小管毀損、并可有腎小球累及；同時(shí)，前種模型未顯示有某一側(cè)腎臟易感性，而后種模型病變主要在結(jié)扎側(cè)。

亦有國(guó)外學(xué)者Ichino M等［12、13］直接打開腹腔，予0.1 m L 109/m L大腸埃希氏菌懸液，通過26G針頭，單次直接注射至大鼠雙側(cè)腎臟皮質(zhì)制作急性腎盂腎炎，病理提示術(shù)后3-4周出現(xiàn)腎臟損傷。此模型主要適用于研究腎間質(zhì)損害，與單側(cè)輸尿管“半結(jié)扎”同時(shí)膀胱內(nèi)灌注細(xì)菌大樹相比，操作方法簡(jiǎn)單，病理顯示感染表現(xiàn)較恒定，可復(fù)制性強(qiáng)，但其缺陷為不能真實(shí)模擬人類上行性腎盂腎炎。

1.2 慢性腎盂腎炎模型

國(guó)外研究證實(shí)，有多種方法能夠造成慢性腎盂腎炎動(dòng)物模型，但有些方法周期太長(zhǎng)，或者為豬、兔，比較昂貴［14］。

1.2.1 大鼠：王俊生等［15］在國(guó)內(nèi)首先利用尿道直接接種細(xì)菌的方法，報(bào)道了CPN大鼠模型，該方法并不能誘導(dǎo)腎臟外觀出現(xiàn)瘢痕和固縮，嚴(yán)格講并不成功。龔學(xué)忠等［16］按照Bitz等的方法，延長(zhǎng)觀察時(shí)間創(chuàng)建一種慢性腎盂腎炎大鼠模型，用不同濃度致病性大腸桿菌株膀胱內(nèi)注射，并短暫結(jié)扎左側(cè)輸尿管，觀察90天內(nèi)腎臟形態(tài)學(xué)動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著感染性炎癥的修復(fù)，左腎外觀有皮質(zhì)瘢痕及相關(guān)腎乳頭收縮和腎盞的擴(kuò)張，鏡下慢性腎間質(zhì)性腎炎改變和纖維化；細(xì)胞培養(yǎng)陽性結(jié)果主要在左腎和尿； 1.2.2 小鼠：孫建實(shí)、栗德林等［17］運(yùn)用 C57BL小鼠模型制作慢性腎盂腎炎模型，進(jìn)一步證實(shí)上述方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)尿細(xì)菌培養(yǎng)從6 h起即為陽性，持續(xù)到30天轉(zhuǎn)為陰性，以后一直未培養(yǎng)出細(xì)菌。但在腎臟病理學(xué)上有明顯變化，在第90天時(shí)患腎極度萎縮，腎組織持續(xù)破壞。

1.3 腺性膀胱炎模型

腺性膀胱炎是一種在膀胱粘膜和粘膜下層發(fā)生粘液腺增生的疾病，是由膀胱尿路上皮受慢性刺激誘導(dǎo)產(chǎn)生的一種化生性改變。位志峰及易憬等［18-19］先后選取 SD 雌性大鼠，往膀胱內(nèi)灌注DH5α大腸埃希氏菌（濃度為108～109CFU/μL）或脂多糖（1μg/μL），然后用無菌硬膜外導(dǎo)管用無菌液體石蠟潤(rùn)滑后，提起尿道外口的皮膚，沿尿道后壁插入尿道3 cm以上，用1 m L注射器注入0.2 m L左右，2～3 d注射一次，持續(xù)6周左右。研究表明膀胱內(nèi)灌注大腸桿菌或脂多糖均可導(dǎo)致腺性膀胱炎，證實(shí)了大腸桿菌和脂多糖的慢性感染是導(dǎo)致腺性膀胱炎的病因之一。但是此種動(dòng)物模型制作時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)于導(dǎo)尿管留置也需要一定技術(shù)，反復(fù)操練，否則易引起尿道損傷，同時(shí)需反復(fù)麻醉，安全性較低，較易引起大鼠死亡。

1.4 糖尿病大鼠泌尿道感染模型

國(guó)外有學(xué)者［20］研究制作糖尿病合并泌尿道感染大鼠模型，利用鏈尿菌素腹腔內(nèi)注射誘導(dǎo)經(jīng)典糖尿病大鼠模型，再經(jīng)尿道至膀胱內(nèi)灌注菌液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膀胱和腎臟均有菌群生長(zhǎng)，成功制成泌尿道感染模型，與人類糖尿病患者合并泌尿道感染特點(diǎn)基本符合，并通過該模型進(jìn)一步闡釋糖尿病患者易患泌尿道感染因素。

1.5 尿路異物相關(guān)泌尿道感染大鼠模型

有國(guó)外學(xué)者 Kurosaka及 Mikuniya等［21，22］通過非手術(shù)法，將螺旋聚乙烯管經(jīng)尿道置于大鼠膀胱中，同時(shí)注入綠膿桿菌，制成非手術(shù)異物相關(guān)泌尿道感染大鼠模型。與未置入聚乙烯管大鼠相比較，前者感染維持時(shí)間較長(zhǎng)，在感染早期，PT聚乙烯管周圍包裹較多細(xì)菌，同時(shí)細(xì)菌從膀胱上行至腎臟，病理早期表現(xiàn)為急性腎盂腎炎，后期為慢性腎盂腎炎，以及持續(xù)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，伴盆腔及周圍組織充血。該模型能夠較好模擬人類導(dǎo)尿管留置相關(guān)泌尿道感染。

1.6 解脲棒狀桿菌介導(dǎo)的泌尿道感染合并鳥糞結(jié)石形成模型

Reyes L等［23］研究發(fā)現(xiàn)鳥糞結(jié)石雖只組成了所有結(jié)石成分的2％～3％，但與其他結(jié)石相比會(huì)導(dǎo)致更加嚴(yán)重并發(fā)癥，例如嚴(yán)重?cái)⊙Y及腎臟疾病等。作者認(rèn)為產(chǎn)尿素酶的棒狀桿菌、克雷伯氏桿菌、變形桿菌、銅綠假單胞菌，是易于引起鳥糞結(jié)石等常見細(xì)菌，但不同品系的大鼠對(duì)解脲棒桿菌的易感性有很大差別。通過此研究表明鳥糞結(jié)石生成是機(jī)體的炎癥應(yīng)激反應(yīng)，可進(jìn)一步加重周圍組織的損傷。

2 不足與展望

目前研究較多側(cè)重于腎盂腎炎模型的研究，例如運(yùn)用大鼠單側(cè)輸尿管“半結(jié)扎”并向膀胱內(nèi)注射大腸桿菌制作急性腎盂腎炎模型方法已十分成熟，模型制作過程簡(jiǎn)單，重復(fù)性尚可，是研究人類腎盂腎炎合適的動(dòng)物模型。也有運(yùn)用單純膀胱內(nèi)注射不結(jié)扎輸尿管制備急性腎盂腎炎大鼠模型，方法較簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性較差。對(duì)于腺性膀胱炎以及其他類型的泌尿道感染模型也在進(jìn)一步研究中。

同時(shí)許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)在泌尿道感染模型制作與動(dòng)物的品系，細(xì)菌菌種及濃度更是密切相關(guān)，并對(duì)此進(jìn)行了深入研究。例如 Schaeffer等［25］發(fā)現(xiàn)不同品系小鼠泌尿道感染的易感性不同，細(xì)菌清除率也不同。常規(guī)小鼠膀胱內(nèi)注入細(xì)菌，其感染時(shí)間一般持續(xù)在14 d之內(nèi)。但結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在 BALB/c、C3H/HeN、C57BL/6、DBA.1、DBA.2、以及AKR小鼠可觀察到中等程度感染，在14天內(nèi)緩解，而在SWR和SJL小鼠可觀察到較低程度感染，在C3H/HeJ和C3H/OuJ小鼠可觀察到較高程度感染，多持續(xù)在14 d以上。該作者認(rèn)為在絕大多數(shù)小鼠品系感染可自行緩解，但是由于某些小鼠特殊遺傳背景，導(dǎo)致泌尿道感染可持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。亦有學(xué)者［23］比較F344、LEW，SD及W IS大鼠對(duì)解脲棒狀桿菌的易感性及結(jié)石生成情況，予膀胱內(nèi)注入解脲棒狀桿菌，2周后處死，發(fā)現(xiàn)100％F344大鼠合并下尿路感染，64％F344大鼠膀胱內(nèi)產(chǎn)生鳥糞結(jié)石及嚴(yán)重感染，而其他品系大鼠感染緩解，并無鳥糞結(jié)石形成。以上研究也提示在泌尿道感染造模過程中，不同模型可表現(xiàn)出不同易感性，品系選擇十分重要。

Hopkins和Schaeffer等［26，27］在研究小鼠泌尿道感染模型制作中，還關(guān)注了不同劑量與濃度的細(xì)菌和不同大小和材質(zhì)的插管，并經(jīng)不同途徑（尿道內(nèi)或經(jīng)尿道至膀胱內(nèi)）注入細(xì)菌懸液對(duì)模型制作的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了小劑量尿道內(nèi)注入細(xì)菌懸液不易引起感染外，其他均可引起膀胱及腎臟的感染，濃度越高，感染程度越重。在前人的工作基礎(chǔ)上，Hung等［28］對(duì)小鼠泌尿道感染模型制作步驟及各種條件進(jìn)行探討，詳細(xì)記錄小鼠泌尿道感染模型制定過程，通過細(xì)化菌群濃度及調(diào)整觀察時(shí)間，研制出可定量調(diào)控泌尿道感染模型。所以在泌尿道感染模型制作中，菌種濃度的選擇和材質(zhì)選擇亦十分重要，甚至細(xì)節(jié)可決定成敗。

因?yàn)橐鹈谀虻栏腥镜某Ｒ姴【鸀榇竽c埃希氏菌，目前用于模型制作的菌種主要為大腸埃希氏菌。但很多研究也涉足了其他各種菌種，也包括其他常見細(xì)菌及微生物等，例如綠膿桿菌、克雷伯桿菌、變形桿菌、解脲支原體［25］。而大腸埃希氏菌種最常見選用大腸桿菌O111B4標(biāo)準(zhǔn)菌株［6-8，10］，或者有從臨床泌尿道感染患者身上分離獲得的大腸桿菌菌株［5］，亦有選用DH-5α［19］大腸桿菌克隆菌株作為菌株。所目前就有研究對(duì)不同菌株對(duì)模型的上行感染性差異進(jìn)行了探討。例如鄭鈴、洪新如等［24］比較2株具有不同P菌毛粘附素的同血清型UPEC和1株無菌毛大腸埃希菌對(duì)小鼠泌尿道上行感染性的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有P菌毛的UPEC菌株感染之小鼠，病理表現(xiàn)感染較重；無菌毛大腸埃希菌感染之小鼠，病理表現(xiàn)感染較輕。由此可以發(fā)現(xiàn)在泌尿道感染模型制作中，菌種及菌株選擇也十分重要，不同菌種及菌株種類，感染程度也不相同。

綜上所述，目前對(duì)于泌尿道感染模型制作的研究已全面展開，尤其國(guó)外的研究十分深入，運(yùn)用不同模型制作與人類相似的泌尿道感染模型，并進(jìn)一步探討了品系、菌種以及濃度等模型制作細(xì)節(jié)探討。但是目前缺乏成熟的慢性膀胱炎制作模型，作者正嘗試改良腺性膀胱炎的模型制作過程，來探討單純慢性膀胱炎制作，為下一步實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

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