前言
肺氣腫(pulmonary emphysema)是指終末細支氣管遠端（呼吸細支氣管、肺泡管、肺泡囊和肺泡）的氣道彈性減退，過度膨脹、充氣和肺容積增大或同時伴有氣道壁破壞的病理狀態(tài)。肺氣腫可由大氣污染、吸煙感染等多種原因形成，因此患病人數(shù)多，各國呈逐年上升趨勢。肺氣腫并不是一種單獨的疾病，它是哮喘、慢性支氣管炎等慢性疾病發(fā)展到一定階段的病理產物。傳統(tǒng)西藥或中藥只能單純殺菌，長期服用還容易產生耐藥菌株，從而導致病程長，較難治愈，嚴重影響了患者的生活質量，加重了社會經濟負擔，已成為一個重要的全球性的公共衛(wèi)生問題。肺氣腫成因的廣泛、病理的復雜、病程的漫長、患者的痛苦都導致了肺氣腫對人體進行直接研究的局限性。動物模型的研究很好地彌補了這一不足，成為肺氣腫研究的重要手段之一。近40年來，隨著對肺氣腫病因和發(fā)病機制的認識不斷深入，肺氣腫的實驗動物模型也得到不斷發(fā)展，根據(jù)不同實驗目的需要，從小鼠、地鼠、大鼠、豚鼠、家 兔、豬到靈長類的猴均可用于肺氣腫模型的研究。
部分造模方法
使用動物：大鼠
【造模機制】：
采用促彈性蛋白水解酶法，通過對實驗動物進行霧化吸人和靜脈內注入使木瓜蛋白酶進入動物肺內，穿越肺泡上皮質進入肺間質與彈性蛋白、纖維蛋白和膠原等結合，將其分解而引起肺泡炎和肺泡壞死，使大量含有血黃素的吞噬細胞在病變肺泡處沉積，使肺的彈性回縮力減弱或喪失。由于吞噬細胞中含有豐富的溶菌酶，對基質有溶解作用，直接導致肺氣腫。
【造模方法】：
耳緣靜脈注射法 選用2.0~2.5kg家兔，耳緣靜脈注入8％木瓜蛋白酶1ml/kg，僅注入一次；然后經超聲霧化器將5％木瓜蛋白酶液60ml霧化后（直徑5µm以下顆粒占90％以上，60ml約4小時霧化完）經管道送入霧化箱。實驗動物經霧化箱的開口處吸入酶的氣霧劑，每次吸入約4小時（至酶液霧化完），每周吸入一次，共3次。末次吸入后40天即可成模?；蜻x擇家兔1.8~2.0kg，或大鼠180~200g，直接進行霧化吸人，方法同上，末次吸入后1個月，即可作為肺氣腫動物模型進行實驗觀察。
霧化吸入法 新西蘭家兔（體重3.5~4.5kg)60只，隨機分為實驗和對照兩組，每組30只動物。實驗組經自制霧化箱霧化吸入5g/L木瓜蛋白酶50ml，霧化顆粒直徑在5µm以下占90％以上，50ml約4小時霧化完，每周吸入1次，共3周。末次吸入4周后，動物處死后開胸取肺，在25cm水柱壓力下，以10ml／L中性甲醛固定24小時后，取材（上、中、下肺葉肺組織，肺切緣組織），常規(guī)石蠟包埋切片，行H&E染色。
局部氣管內滴注法 13只健康雌性綿羊(6月齡），體重20~30kg。腹腔注射5％戊巴比妥鈉(0.2ml/kg)、氯胺酮(7.5mg/kg)和地西泮(0.25mg/kg)進行基礎麻醉，靜脈滴注地西泮和氯胺酮維持麻醉。羊靶側向下側臥于手術臺上，建立心電監(jiān)護，監(jiān)測血氧飽和度，纖維支氣管鏡引導下經鼻氣管插管（單腔，7.5~8號），經纖維支氣管鏡引入單彎導管至經術前CT確立的靶肺段，注入木瓜蛋白酶75µg/kg后麻醉機給予正壓通氣，潮氣量12ml/kg，呼吸頻率15次／mm，氧流量6L/min，連續(xù)15min/次后圈養(yǎng)觀察，1次／周，連續(xù)4周，即可建立肺氣腫動物模型。
氣管內推注法 選體重180~200g大鼠，配制3％豬胰彈性蛋白酶或木瓜蛋白酶。向大鼠腹腔注射20mg/kg戊巴比妥鈉，并加用乙醚。分離暴露氣管，用4號細針穿刺兩軟骨環(huán)間，向氣管內快速推注酶液(0.1ml/100kg)，推完后立即拔出針頭，使大鼠保持直立位，左、右來回旋轉1~2分鐘，使酶液盡可能均勻地達到兩側肺的深部。滴注酶液后2個月可作為肺氣腫動物模型。
基因敲除法 采用表面活性蛋白D(SP-D)基因缺陷的鼠(SP-D-/-）制備肺氣腫模型。
【造模特點】：
耳緣靜脈注射法：在肺氣腫發(fā)生的早期階段(1周以內），主要是肺泡上皮細胞發(fā)生了破壞。而在晚期階段則可見Ⅱ型肺泡上皮細胞的增多和肺泡隔內局限性彈性纖維與膠原纖維的聚集，在X線片上可見兩側肺野透明度增加，肺紋理稀疏、變細、變直，胸廓呈桶狀，前后徑增加，肋間隙變寬，明顯肺氣腫表現(xiàn)；光鏡下可見典型肺氣腫改變，肺泡壁變薄、斷裂，肺泡腔擴張、融合。其主要特點在于：①能準確反映出肺氣腫的臨床特點；②方法簡便，比起煙霧吸入法來，減少了勞動量和危險性；③模型較為穩(wěn)定，制作時間短，不易出現(xiàn)感染及不良反應，能勝任各項實驗。
霧化吸入法：光鏡下實驗組可見肺組織稀疏，肺泡隔變窄，甚至其內毛細血管受壓，部分肺泡隔斷裂消失，由若干肺泡融合形成大圓囊，甚至肺泡管也擴張，表現(xiàn)為肺氣腫的結構特征。
局部氣管內滴注法：CT示靶肺段肺紋理減少，肺野透過度增加。病理光鏡示氣腫肺段肺泡脹大，肺泡壁菲薄，肺泡間隔變窄并斷裂，相鄰肺泡相互融合彈力纖維破壞。細支氣管壁黏液腺及杯狀細胞增生，纖毛上皮破損，纖毛減少，符合肺氣腫的改變。本實驗的特點為：①模型系不均一肺氣腫模型，這與人們所患肺氣腫類型更為接近；②采用局部注入法，方法簡便，注藥劑量準確；③模型穩(wěn)定，制作時間短，不易出現(xiàn)感染及不良反應；④經氣管內注入木瓜蛋白酶免受血液中彈性蛋白酶抑制因子的滅活。
氣管內推注法：肺組織病理檢查見，肺泡隔數(shù)量明顯減少，所存留肺泡隔變窄部分肺泡隔斷裂、消失，若干肺泡融合形成大圓囊，甚至出現(xiàn)肺泡管擴張。目前多采用氣道內直接注射蛋白酶類來復 制肺氣腫動物模型。
基因敲除法：當SP-D-/-小鼠3周大時，氣腔開始擴大，并隨著周齡的增加呈遞增趨勢。同時，彈性蛋白和膠原蛋白也有所不同。SP-D-/-鼠的氣道炎癥與肺泡巨噬細胞和支氣管周圍及血管周圍的單核細胞浸潤有關，且與MMP-2和MMP-9的活性增加及肺泡巨噬細胞中MMP-9和MMP-12的過度表達相關。
【模型評估和應用】：
以木瓜蛋白酶形成的實驗性肺氣腫病變明顯且典型。在木瓜蛋白酶基礎上再加用氣管狹窄方法復制成肺氣腫和肺心病模型，其優(yōu)點是病因病變更接近于人類。猴每天吸入一定深度的SO2和煙霧（煙草絲50g，持續(xù)2~5小時），一年后，可出現(xiàn)不同程度的肺氣腫。讓實驗動物長期暴露于煙霧環(huán)境中能較好地模擬人長期吸煙慢性刺激引起肺氣腫的發(fā)病情況。這種模型比較符合人類的臨床發(fā)病規(guī)律，有利于進行肺氣腫的病理生理及藥物治療研究。雖然木瓜蛋白酶誘導肺氣腫模型已被證實，但由于其所用動物均為嚙齒類、家兔等小動物，外科可操作性差，且誘導時間較長，實驗周期較長。對犬氣管內注入及霧化吸入加呼吸機過度通氣，1周后肺組織結構可發(fā)生肺氣腫樣變化。藥物及物理刺激肺組織存在炎性反應，2周后隨炎性反應消失，肺組織結構大體觀察及病理變化與臨床肺氣腫組織結構類似，肺氣腫誘導時間3~4周，較已有報道7周明顯縮短。
通常，人們多采用單一因素造模最常用的方法是氣管滴注胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等，其他因素如吸煙、大氣污染、脂多糖等，也可成功誘發(fā)大鼠肺氣腫模型。但是，柴秀娟等認為，采用SO2和木瓜蛋白酶雙因素聯(lián)合刺激造模，結果發(fā)現(xiàn)模型肺容積增加，彈性回縮力下降，光鏡下可見肺泡壁破壞、泡腔融合，肺泡明顯擴張，大量炎癥細胞浸潤，單位面積肺泡數(shù)減少，平均肺泡面積明顯增大，符合人類的全小葉型肺氣腫改變，更符合人類肺氣腫的發(fā)病特點。
胰彈性蛋白酶的給藥途徑很多，主要有靜脈、霧化吸入、氣管切開注入、氣管穿刺滴入和氣管插管滴入等，國外應用較多的是霧化吸入。應用氣管插管（盲插）后滴入胰彈性蛋白酶的方法進行造模，避免了氣管切開和氣管穿刺可能導致的創(chuàng)口感染。使用帶氣襄的氣管插管，與不帶氣襲的氣管插管相比，氣囊充氣后避免氣管切開從外部結扎氣管測定肺功能的繁瑣手術，減少對動物的創(chuàng)傷，也有利于動物呼吸機的使用。氣管內滴入酶液直接作用于肺部，較靜脈途徑直接且避免了血液成分的干擾。酶液定量準確，避免了霧化吸入劑量不準、操作復雜的缺點；較其他方法省時，病死率與國外用霧化吸入法報道的相近。該法可以推廣應用，特別適用于較大動物的實驗研究。
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