猫慢性肾病模型的建立:“剩余肾”模型

慢性肾病(Chronic Kidney Disease, CKD)是猫中常见的慢性进行性疾病,但由于其自然发病过程缓慢且个体间差异大,研究其发病机制和治疗策略面临巨大挑战。为了在控制条件下系统研究CKD的发生与发展,科学家们开发了“剩余肾”模型,通过外科手段模拟CKD的特征。以下从技术和实验操作的角度,详细说明如何建立这一实验模型。

实验动物

实验选用32只健康的目的繁殖猫(9.1个月平均年龄),性别混合,体重平均4.3千克。这些猫在温控的实验动物房中饲养,单独或群居在符合美国农业部标准的笼舍中,实验期间提供营养均衡的饲料和自由饮水。

在实验开始前,通过全面的健康评估,包括体检、血常规、血清生化分析、尿检、肾小球滤过率(GFR)检测等,确保动物健康且符合实验条件。

手术操作

“剩余肾”模型的建立包括两个阶段:部分肾动脉结扎和对侧肾切除。

第一阶段:肾动脉部分结扎
  1. 麻醉准备:术前禁食12-18小时,维持自由饮水。猫被肌肉注射酮胺(7 mg/kg)、阿普唑仑(0.01 mg/kg)和丁丙诺啡(0.03 mg/kg)进行镇静,随后插入静脉导管,维持异氟醚和100%氧气麻醉。
  2. 手术操作
    • 在猫的左侧进行开腹手术,通过左肋下切口暴露左肾。
    • 确定左肾动脉的分支后,使用4-0丝线结扎动脉的部分分支,目标是减少约5/6的肾血供,但保留部分血流以维持肾的部分功能。
    • 从第四批实验猫开始,在手术完成后实施肾固定术(肾肠系膜固定至邻近腹壁),以减少肾蒂扭转的风险。
  3. 术后护理:术后猫至少观察5天,监测精神状态、食欲、手术切口状态和排泄情况,必要时给予镇痛和降压药物(氨氯地平,1.25 mg/只/天)。
第二阶段:对侧肾切除
  1. 时间点:在第一次手术后的第28天,进行第二次手术。
  2. 手术操作
    • 开腹暴露右肾,实施完整的肾切除术,确保达到实验设计的11/12功能性肾切除目标。
  3. 术后监测与护理:术后同样给予镇痛药物并密切观察。术后对水合状态和饮食进行动态管理,以减少术后急性并发症。

急性期与慢性期的评估

急性期(术后0-28天)
  1. 生理参数监测:在术前及术后不同时间点(如术后1天、5天、9天、15天、29天),通过血清肌酐、对称二甲基精氨酸(SDMA)和GFR评估肾功能的急性下降。
  2. 病理学检查:急性期内若猫出现尿毒症症状,达到安乐死标准,则进行解剖以评估剩余肾的病理变化。
慢性期(术后30天至超过1100天)
  1. 长期监测:每隔一定时间收集数据,包括血液和尿液参数(如血清肌酐、SDMA、尿蛋白比值)、影像学检查(肾脏超声),以及观察动物是否出现与CKD相关的临床症状(如食欲不振、贫血、高血压等)。
  2. 饲养管理:慢性期内逐渐将动物过渡到肾脏保护性饮食,并在必要时添加降压药、促红细胞生成素等对症治疗。

实验结果与技术反思

实验表明,“剩余肾”模型能够在控制条件下成功诱导急性和慢性CKD,且模拟了自然发生CKD的多种临床特征,如肾功能下降、高血压、尿蛋白升高等。通过IRIS急性肾损伤分级系统,对急性期的肾功能下降程度进行分级,能够预测慢性期的存活时间。

然而,该模型的局限性包括实验动物均为年轻健康个体,与自然发生CKD中常见的老龄猫和多种并发症的特性存在差异。此外,手术操作对肾动脉分支的处理可能存在个体差异,这对模型一致性提出了挑战。

结论

“剩余肾”模型为研究猫的慢性肾病提供了一个宝贵的实验平台,通过精细的手术操作和长期监测,可以系统地模拟CKD的发病与进展。这一模型不仅有助于深入了解CKD的病理机制,还为开发新的诊断和治疗方法提供了可能。

参考文献:

A remnant kidney surgery model in cats induces acute and chronic outcomes that mimic spontaneous chronic kidney disease

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