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【动物造模-药效评价】-年龄相关性白内障动物模型

  1.猕猴  猕猴和人均系高等动物,同属灵长目,眼部解剖生理与人极为相似,猕猴的正常晶状体也是无色透明,呈双凸透镜状,后面较前面突。猕猴与人类亲缘密切,在生物进化解剖结构和生理功能上都与人相近,用它所获得的实验结果比较容易类推到人,是最为理想的实验动物。祁明信等对102只猕猴(年龄4~20岁,雄性34只,雌性64只,204眼)自发性白内障发病情况进行了研究。通过裂隙灯显微镜观察晶状体混浊情况。晶状体混浊分类分级标准采用LOCSⅢ晶状体混浊分类系统。结果表明,204只眼中共有各类白内障51眼,发病率为25%。其中0~5岁组发病率为8%,6~10岁组发病率为11%,11~15岁组发病率为59.38%,16~20岁组发病率为77.27%。可见发病率随年龄的增长而增加,并且发病年龄主要在10岁以上。从白内障类型、程度和形态特点来看10岁以上与10岁以下也有显著不同。10岁以下白内障类型以单纯性(皮质性或后囊下)白内障为主(86.66%),混合性白内障仅占13.34%;混浊程度大多在4.0以下;混浊形态以点片状多见。而10岁以上白内障类型以混合性为主(58.33%),混浊程度也明显加重,混浊形态则以放射状、菊花状和羽毛状最多见。认为10岁以上猕猴白内障不论在发病率方面,还是白内障的类型、程度和形态特点方面均表现出与年龄相关的发病学特点,是一种年龄相关性白内障。猕猴10岁与人类40~50岁相对应,人类从40~50岁开始出现老年性白内障,猕猴从10岁开始也发生相应的老年性改变。猕猴10岁以上白内障与人类老年性白内障发病规律极为相似。最终得出结论10岁以上猕猴白内障可作为人类老年性白内障理想的天然动物模型。

  2.家免  早在1920年,自从Lezenius 报道了1例人萘性白内障以来,由于它很容易诱发白内障,所以萘性白内障就一直是最重要的白内障动物模型之一。萘摄入的氧化产物β-萘并二醌类是白内障的致病物质。由于虹膜色素细胞中含有酚氧化酶(酪氨酸酶),能够合成黑色素,所以虹膜色素在萘的氧化反应中起到主要作用。有人将家兔分为2组,实验组和对照组均选用2只棕色、1只灰色丝毛兔和1只新西兰白兔。每只兔子的体重大约3.3kg。将萘溶解在加热的液状石蜡中(10g萘溶解在100ml石蜡中)。全身麻醉后按照1g/kg(体重)剂量通过胃管进行给药。托吡卡胺眼药水和去氧肾上腺素眼药水扩瞳,1/d。使用裂隙灯显微镜和检眼镜进行检查并照相。结果,用药后第1天,色素兔晶状体后交叉线周围囊下可见小的气泡形成,赤道附近的前囊下出现条纹状混浊。第2天,后交叉缝线出现小的弥散性混浊。第6天,后囊下混浊加重,空泡和条纹融合成密集的后壳。2d后前囊下混浊也加重。11d时,大的液化间隙从晶状体的囊下扩展到晶状体核,整个晶状体膨胀。新西兰白兔白内障的形成过程与色素性丝毛兔相似,只不过发展比较缓慢,白内障最早的体征出现在2周以上。白内障的膨胀期出现在12周以后。2只色素性兔眼的组织学所见:前囊下的晶状体上皮出现空泡样改变和病理性有丝分裂,一些纤维细胞肿胀,后囊下可见空泡形成。他们得出结论服用萘1d后色素兔即出现空泡,后交叉线变宽,空泡增大,前囊下出现混浊。用药后2周,出现大的水隙,并且从囊下皮质扩展到核,此时达到膨胀期白内障的高峰。萘性白内障的形成和囊下混浊的位置在形态学上都与不同的代谢性疾病引起人类囊下白内障相同,不同的是空泡首先出现在后囊下,同时后交叉线出现混浊。这种萘性白内障能够在囊下快速形成晶状体混浊,这种白内障在老年人中也会出现。老年性囊下白内障是老年性白内障最快的一种类型,人类老年性白内障空泡也首先出现在后囊下,他们认为这种白内障模型可作为人类老年性囊下白内障的模型。

  3.小鼠  Kuck等对Emory小鼠进行了研究后发现,Emory小鼠白内障具有典型的白内障发展过程,对于有白内障家族史的Emory小鼠,6~8个月时会很容易出现明显的晶状体混浊,许多大体形态和微观特征与老年性白内障相似,可以作为老年性白内障的动物模型,并且这种模型有许多理想的特征,如白内障发展缓慢,可以作为白内障前期的研究,同时也可评价药物或其他致病因子对白内障的影响。Hosokawa等对SAM-R/3小鼠进行研究发现,这种鼠近交系至第4代,鼠龄10周时白内障会很明显,并且随年龄的增加而加重。雄鼠在20周时白内障的发病率在50%~60%,而雌鼠的发病率会继续增加,至生命的终末期时达到90%以上。32周后81%(52/64)雌鼠和49%(23/47)/雄鼠至少有单眼白内障,并且双眼发病率较高。晶状体混浊主要发生在后极部,以后极部突出、晶状体核脱位为特点。结合组织学和生化指标结果,认为SAM-R/3小鼠白内障发病较晚且与年龄相关。他们最终得出结论SAM-R/3小鼠白内障模型是研究老年性白内障组织学和生化指标变化有用的动物模型。

  4.大鼠  Kolosova等选取1 122只(雌雄兼备)OXYS大鼠(55~68代),用相同年龄的Wistar大鼠作为对照,行裂隙灯显微镜进行检查。选取11只OXYS大鼠和11只Wistar大鼠,鼠龄10个月和14个月,进行光镜和电镜检查。结果发现OXYS大鼠晶状体混浊的年龄明显低于Wistar大鼠。OXYS大鼠白内障的形成与性别无关,但与动物的年龄有关,F(10.897)=9.6,P=0.001)。6个月时55~56代OXYS大鼠,30%~40%晶状体出现混浊。61~68代OXYS大鼠,100%出现晶状体混浊。对于65~68代晶状体的这些改变早在2个月时就能发现,到4个月时有86%(41%双眼)的OXYs大鼠可发现晶状体的改变;Wistar大鼠在这个鼠龄时仅不到5%出现白内障,而且无1例出现双眼白内障。鼠龄12个月,OXYS大鼠双眼晶状体通常都会受累,而Wistar大鼠白内障的发病率仅为20%~28%。实际上到28个月时,所有的Wistar大鼠才会发生白内障,但此时仍然有一些动物为单眼发病。OXYS大鼠晶状体的活组织显微镜检查发现主要是环状、囊泡状和树枝状白内障形成。环状混浊主要发生在晶状体的皮质层和或内核层,泡状白内障主要发生在前囊下,树枝状白内障主要发生在晶状体核周围。环状白内障最为常见,混浊从皮质层到核层,随着年龄的增加混浊越明显,但并不总是累及晶状体的所有层,是典型的老年性白内障改变。像这些变化对于2~3岁的Wistar大鼠也能出现。光镜结果表明OXYS大鼠白内障涉及晶状体所有结构的变化,包括老年性白内障晶状体上皮的典型的萎缩性改变,这种改变并且随年龄的增加而加重。10个月时晶状体赤道区上皮的半薄切片表明具有多形性特征,晶状体上皮变扁平,细胞膜内陷,上皮下层浓集。电镜下主要是组织结构的异质性,晶状体上皮细胞基质的嗜锇性和膜细胞器的空泡形成,一些上皮细胞生成分泌性物质。而且,上面和基底层细胞膜形成很深的内陷,这种内陷能够连接晶状体上皮、囊和内容物。晶状体上皮纤维的细胞质主要表现为均质性和紧密型,这与人类老年性白内障完全一致。他们得出结论OXYS大鼠早期白内障的形成与老年性白内障相一致,这种OXYS大鼠白内障模型可以作为老年性白内障的发病机制以及预防方法研究的理想模型。

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