金慧慧，趙永聚

(西南大學動物科技學院，重慶市牧草與草食家畜重點實驗室，重慶市草食動物資源保護與利用工程技術研究中心，重慶 400716)

胎兒宮內發(fā)育遲緩(intrauterine growth restriction，IUGR)是指出生體重低于同孕齡正常胎兒體重的第10百分位數(shù)［1］，是胎兒在子宮內的生長發(fā)育受到阻礙而引起的胎兒出生體重下降的現(xiàn)象，是多胎妊娠的常見并發(fā)征。在我國，IUGR發(fā)生率為2.75%～15.53%，圍產兒死亡率較正常體重新生兒高4～6倍，存活者出生后生長發(fā)育遲緩。IUGR胎兒在子宮內會出現(xiàn)器官生長發(fā)育不對稱、缺氧、酸血癥、宮內死亡等現(xiàn)象，出生后出現(xiàn)代謝紊亂、腦室出血等癥狀，甚至與成年期的心血管病、糖尿病、肥胖等的發(fā)生有一定的關系［2］。

IUGR是圍產期的主要并發(fā)癥之一，病因多而復雜，胎盤功能紊亂［3］(placental insufficiency)是最易引起IUGR的原因之一。有實驗表明:在人類和動物的妊娠后期，影響胎兒生長發(fā)育的主要因素是胎盤向胎兒供應的營養(yǎng)物質和氧以及胎盤血流灌注量。趙惠［4］的研究顯示:不明原因IUGR患者胎盤系數(shù)較對照組明顯增加(0.179±0.036 VS 0.148±0.019)，胎盤質量明顯降低(420±68 g VS 542±91 g)。2006年，Wu等［2］認為 IUGR 不僅會降低動物出生后的生長速度和飼料利用率，而且對動物生長后期的體組成、肉品質甚至整個繁育階段的生育力造成負面影響。IUGR引起越來越多的動物繁殖工作者和生產實踐者的關注。同時，建立與人類臨床病理特征相似的IUGR動物模型以研究其發(fā)病機制及尋求有效的治療方法就顯得尤為重要。

1 IUGR的臨床診斷與治療

診斷IUGR的一般臨床方法有腹臍靜脈穿刺、羊膜腔穿刺、多普勒血流測定、超聲生物計量學檢測等。多數(shù)研究以胎兒體重作為惟一預測IUGR的標準，但動態(tài)監(jiān)測胎兒生長情況對預后的判斷卻更具有價值，并且把母體體重、產次及胎兒性別等也納入診斷參考因素。

羊水量是評估胎兒宮內安全性的一項重要指標。羊水量過少，則提示IUGR及死胎發(fā)生率增加。77%～83%IUGR孕婦的超聲檢查結果可見羊水量過少。子宮動脈多普勒血流測定［5］是在早孕和中孕期篩查早發(fā)型IUGR的較好方法，靈敏度分別為25%和75%，假陽性率為5% ～10%。

目前，超聲作為一種無創(chuàng)性的檢查方法，是預測IUGR的一種主要手段。超聲估計胎重(estimated fetalweight，EFW)、頭 圍 (head circumference，HC)、腹圍(abdominal circumference，AC)或其他胎兒發(fā)育指數(shù)的生物計量學指標［6］，被廣泛應用于IUGR的臨床診斷。超聲檢測指標EFW或AC值小于同孕齡正常胎兒的第10個百分位，則提示可能是 IUGR［7］。其中，超聲 AC測量是 EFW最準確的方法，靈敏度為72.9% ～94.5%，特異度為50.6% ～83.8%。

賀晶［8］提出了糖皮質激素治療、肝素和乙酸水楊酸治療、激素補充、抗氧化劑治療、臥床休息、高壓氧治療、胎兒宮內感染治療等治療IUGR的方法。有文獻［5］報道指出:羊膜腔內輸注氨基酸、靜脈營養(yǎng)、硫酸鎂治療等方法也可達到治療IUGR的目的。2012年，Pandey Kiran等［9］的研究顯示:57.8% 的IUGR孕婦患有高同型半胱氨酸血癥，服用葉酸、維生素B6和維生素B12能有效的改善臨床癥狀，并成功的提出了IUGR維生素治療法。

2 模型動物的選擇

目前，IUGR的實驗動物模型有大鼠、小鼠、豚鼠、兔等嚙齒類動物和羊、豬、牛等家養(yǎng)動物。理想的IUGR動物模型首先要求實驗動物要與人具有較好的相似性，解剖和生理學特點盡可能與人類相似，可重復性好，便于檢測評價，經濟可行。

大鼠數(shù)量多，繁殖快，適應力強，懷孕時間短，造模成本較低，是科學實驗最常用的動物。但是嚙齒動物體型較小，生理結構和胎兒發(fā)育進程與人類有著較大的差異，當涉及胎盤功能不足引起的IUGR和胎盤形態(tài)學的研究時，該類模型就不恰當。2011年，F(xiàn)ung等人［10］用 U-46619血栓素 A(2)注射小鼠誘導發(fā)生IUGR，并引起母鼠產生妊娠高血壓病。同年，Novitskaya T等人［11］用 Cited1基因敲除的小鼠制造妊娠后期胎盤功能紊亂的IUGR模型，并探討了Cited1基因在胎盤和胎兒的發(fā)育中的作用。

大鼠IUGR模型的研究利用最早，使用也最廣泛，但是以羊、豬為IUGR模型比大鼠更有優(yōu)勢。母羊和羊羔在各生理階段的發(fā)育和解剖學特點與人相似，其個體大小適宜于手術、解剖、采樣、采血等實驗操作，所獲得的模型與人的相似。有些品種具有產羔數(shù)多、性成熟早的特點，容易獲得IUGR個體和便于建立對照組。在我國，羔羊易人工飼養(yǎng)，飼料來源廣泛，試驗成本較低。但是制模所需要的時間較長，過程也比較繁瑣。

2003，陳才勇［12］認為當需要的IUGR仔豬樣本不大時，通常直接選擇自然條件下產生的弱仔，該方法隨機性強。另一種方法就是通過妊娠母豬限飼、子宮動脈結扎、被動吸煙、降低空氣氧含量等方法來獲得IUGR樣本。

3 IUGR動物模型

3.1 自然選擇法

自然選擇法是直接選用自然情況下產生的弱仔，通過統(tǒng)計學方法來確定IUGR胎仔。在孕齡相同的胎仔群體中，初生體重最輕的、低于平均體重10%的胎仔個體認為是 IUGR仔。1982年，Royston［13］建立了確定IUGR仔豬的另一種方法，即把一窩仔豬按初生重從小到大排列在正態(tài)分布紙上繪制一條曲線，橫坐標為仔豬的初生重，縱坐標為仔豬按體重排名位次與該窩產活仔數(shù)的比值。如果所有仔豬的體重分布正常，制成的圖應為一條直線;如果某些仔豬過小或過大，它們的體重會偏離直線，體重低于整個直線的仔豬就是IUGR仔豬。

鑒于絕大多數(shù)IUGR胎兒都是在自然條件下產生的，沒有受到手術、藥物或是限食的作用，減少動物受到的傷害，增加了胎仔的出生率和存活率，所以自然狀態(tài)下的IUGR胎仔更具有代表性。這種獲得IUGR幼子的方法不僅適用于綿羊、豬、牛等家養(yǎng)動物，也適合于小鼠、大鼠等嚙齒動物。

3.2 手術摘除子宮肉阜模型

子宮肉阜是母體-胎兒界面唯一能與胎兒細胞直接接觸的母體免疫系統(tǒng)。因此在摘除子宮肉阜之后，胎盤細胞的數(shù)目會下降，胎盤的生長和功能受到限制，并且阻礙了胎盤向胎兒氧和營養(yǎng)物質的運輸。1964年，G．Alexander［14］的研究就表明出生體重和完整的子葉、胎兒子葉的重量是呈正相關的。胎兒的子葉數(shù)會隨著羊的品種，母羊的配種，羊羔大小、產次、性別，外界環(huán)境和肉阜數(shù)目的變化而變化。2001年，Phillips等［15］通過手術去除妊娠期母羊子宮內膜的肉阜來限制胎盤的發(fā)育和功能，從而阻礙胚胎的正常生長發(fā)育。2007年，JL Morrison等［16］的研究表明:在交配期前手術摘除大部分的子宮肉阜可以誘導產生胎兒生長受限;出生后的胎兒出現(xiàn)長期缺氧、生長遲緩等現(xiàn)象，血漿中皮質醇濃度上升、心臟中單核心肌細胞比例上升等異常現(xiàn)象。

在無菌的環(huán)境下麻醉母羊，打開母羊子宮，切除子葉表面的絨毛膜。盡可能地切掉肉蒂到子葉之間的肉阜，吸干子葉并計數(shù)、稱重。雙胞胎的左、右子宮角中的子葉則要分別處理。術后觀察母羊的恢復情況，10 周后母羊進入交配期［14－17］。

綿羊的生理結構和胎兒的生長發(fā)育與人相似，能進行各種手術和植入導管進行檢測，可以研究子宮內胎兒對短期或長期的胎盤功能不全的功能性應答。切除大部分的子宮肉阜破壞了胎盤的正常結構和功能，會導致母羊的懷孕率大大降低，增大實驗難度;并且母羊經過手術之后要修養(yǎng)4 d以上，增加實驗成本。嚙齒動物無法進行這樣的手術，因為小鼠和大鼠等嚙齒動物的個體較小，出生的幼子相對不成熟。

3.3 被動吸煙模型

吸煙能產生多種有毒物質，如氰化物、CO、尼古丁等，它們通過降低胎盤血液灌注量及血液帶氧能力，降低血氧飽和度，影響眙盤對營養(yǎng)物質和維生素的轉運，進而影響胎盤和胎兒的發(fā)育，導致IUGR的發(fā)生。

張秀泉等［18］用被動吸煙法創(chuàng)制了IUGR兔模型，發(fā)現(xiàn)孕兔母體及其胎仔血漿游離氨基酸的濃度均明顯下降。之后，用被動吸煙法制造了IUGR大鼠模型，成功率可達48.33%。尤昭玲等［19］在上述制模的基礎上進行了改進，在被動吸煙的同時給大鼠飲酒，2 mL/次/只，成功制作了IUGR大鼠模型，成功率高達51.0%。柯志勇［20］比較了被動吸煙法、更生霉素腹腔注射法、子宮動脈結扎法這三種制模方法，發(fā)現(xiàn)被動吸煙法獲取存活的IUGR仔鼠數(shù)量最多，效果最好，更生霉素腹腔注射法次之，子宮動脈結扎法效果最差;IUGR的發(fā)生率分別為61.6% 、42.2% 、27.8% 。

將大鼠置于室溫23～25℃、濕度55% ±5%、通風清潔的環(huán)境，飼道固定，給水充分。雌鼠陰道涂片，將動情期雌鼠與雄鼠合籠過夜，次晨取陰道生理鹽水沖洗液鏡檢，發(fā)現(xiàn)精子者為妊娠第1天。確定妊娠的第2天開始進行被動吸煙制模，方法為［20］:將孕鼠連籠置于特制的半封閉木箱中，側面相對各留一通氣口，將香煙點燃置箱中，每天分別于9 am，12 am，2 pm，4 pm 進行一次，前10 d每次燃1支香煙，后10 d每次2支，共20 d，后待其自然分娩。孕鼠分娩后，即稱量鼠仔體重，部分仔鼠進行解剖稱量臟重。

被動吸煙法較溫和而持久，效果較好。但是妊娠初期就進行吸煙制模，會影響大鼠孕卵著床，降低妊娠成功率，從而影響制模效果。在制模時，動物需要呆在一個特制的半封閉的控制室內，而綿羊活動所需要的空間大，吸煙的量也大，這就造成制模的不便，也造成成本加大，因此該模型不適用于綿羊。

3.4 子宮動脈結扎法

子宮動脈結扎法是通過減少子宮胎盤血液灌注，直接減少胎盤血液和氧的供應量，導致胎兒慢性缺血缺氧，最終形成IUGR，這與人類子宮胎盤灌注不足、血液循環(huán)異常導致IUGR的機制十分相似。

從1964年以后，子宮動脈結扎法開始被廣泛推廣應用，這種方法也稱為Wigglesworth法。但是此種方法也存在著操作復雜繁瑣、影響急劇、較完全的血液供應中斷常使相應部位胎兒死于宮內而導致流產等缺點。Terry H等［21－22］采取的部分結扎方法也存在著結扎過緊則鋼絲抽出后血流量大大減少，宮內死胎率很高，結扎過松則IUGR發(fā)生率較低的問題。因此，潘石蕾等［23］采用雙側子宮動靜脈部分結扎法，建立了良好的IUGR動物模型。實驗組大鼠體質量為(3.32±0.54)g，IUGR發(fā)生率為33.33%，胎鼠死亡率低，為4.94%;對照組大鼠體質量為(4.55±0.76)g，IUGR發(fā)生率為1.14%。此方法簡化了手術操作，縮短了手術及麻醉時間，還減少了因子宮暴露于腹腔外時間過長對胎兒所造成的影響。

參照Terry Hagashi等的Wigglesworth改良法，在妊娠108～119 d時進行手術。麻醉后母羊取平臥位，固定四肢于手術臺，暴露腹部皮膚，取下腹正中切口逐層進腹，暴露子宮，以溫生理鹽水紗布保護子宮，尋找到子宮臍動脈，在結扎處并行置一鋼絲，一并結扎子宮動脈和鋼絲，然后將鋼絲輕輕抽出，遠端動脈即可見血液充盈，但充盈程度不及近端。結扎單側子宮動脈后關閉腹腔，這樣就會在胎盤上造成一個局部的梗塞，并使胎盤的運輸能力受到限制。大鼠子宮動脈結扎時間宜選在妊娠17 d，在妊娠14 d、15 d結扎，胎仔死亡率、流產率都會增加;子宮動脈不能完全結扎，否則胎仔死亡率明顯增高(達60～80%)。

毛萌等人［24］認為動脈結扎法胎仔死亡率高，建立了短暫鉗夾子宮卵巢動脈建立大鼠IUGR模型。鉗夾組于孕17 d進行雙側子宮及卵巢動脈鉗夾術30 min，假手術組同期行剖腹、關腹術，但不鉗夾子宮及卵巢動脈。結果發(fā)現(xiàn):鉗夾組胎仔、胎盤、肝臟重量明顯低于假手術組(P＜0.001)，腦重亦低于假手術組(P＜0.05)，胎盤結構和功能出現(xiàn)明顯異常。

3.5 營養(yǎng)不良模型

母體妊娠期間，減少母體的攝食量會減少母羊體重，從而限制了供給胎兒的營養(yǎng)物質，子宮和臍動脈的血流量減少，限制了胎盤的生長和功能，最終形成 IUGR［25］。

低蛋白飲食和低能量飲食是建立IUGR營養(yǎng)不良動物模型的常用方法，以采用低蛋白質飲食法居多。2005年，劉彥慧等［26］用限食和飲酒的方法制得混合型IUGR大鼠模型。實驗組孕鼠從妊娠第1d起直至妊娠結束，每日均給予對照組飼料的40%，從妊娠第7天起給孕鼠每日酒精灌胃(0.9 mL/100g)，并記錄孕鼠每日體重的變化。結果發(fā)現(xiàn):實驗組胎鼠體重、胎盤重、肝重、腦重、身長、尾長明顯低于對照組，IUGR發(fā)病率顯著高于對照組(65.35%VS 2.48%)。2010 年，Rezzoug，F(xiàn) 等人［27］用限食和被動吸煙的方法成功誘導不對稱型IUGR。

給母體喂食缺乏維生素B1的食物［28］，同時皮下注射維生素B1拮抗劑抗硫胺素可使妊娠動物出現(xiàn)選擇性營養(yǎng)不良，從而表現(xiàn)出典型的維生素B1缺乏癥狀，導致胎兒發(fā)生IUGR。但是饑餓法難于掌握饑餓程度，選擇性低蛋白法給實驗配制飼料帶來很多不便，營養(yǎng)水平難以控制;同時，不同的低營養(yǎng)水平、不同的限飼時間對IUGR的發(fā)生也有很大的影響。

3.6 其他制模方法

更生霉素［29－30］能與 DNA 形成化合物，選擇性抑制RNA和蛋白質的合成，抑制細胞的增殖。因此，注射更生霉素將直接影響胎兒和胎盤中細胞的生長發(fā)育，引起胎盤功能不足，減少對胎兒營養(yǎng)物質的供給，導致IUGR的發(fā)生。該方法簡單方便，僅需一次注射就可以完成，但是更生霉素毒性較大，有一定的副作用。

此外，研究人員還嘗試使用了熱應激母羊模型、胎盤塞栓法、缺氧法等模型方法，并受到科研人員的關注。每一個 IUGR動物模型都能引起人IUGR的臨床癥狀，也都有特定的優(yōu)勢和劣勢，還需要繼續(xù)研究并取得突破。

4 IUGR模型的應用

IUGR動物模型在臨床上和動物繁殖育種方面都有著積極地作用。在臨床上，IUGR動物模型的建立對降低低出生體重兒出生和患病有重大意義，對判斷胎兒生長遲緩是否存在以及嚴重程度有巨大的幫助。在此模型的基礎上，采用羊膜腔穿刺、多普勒血流測定、超聲生物計量學檢測等方法，使醫(yī)生了解胎兒、胎盤血流動力學特點及胎兒宮內發(fā)育情況，有利于采用適當?shù)闹委熀皖A測不良妊娠的結局，提高圍產學質量。

IUGR對新生仔豬的適應能力和成活、產后生長、飼料利用率、體組成、肉質和運動性能等均存在長期的負面影響。通過對胎兒發(fā)育過程和模型的認識，探索IUGR發(fā)生機制，在發(fā)育關鍵階段就開始采取提高家畜產后生長發(fā)育的措施，從而減少IUGR的發(fā)生。尤昭玲等［31］以孕晚期大鼠為實驗對象，采用被動吸煙加飲酒的方法建立IUGR模型，探討血管活性物質，如一氧化氮(NO)、內皮素(endothelin，ET)、血管緊張素(angiotensin，Ang)等在大鼠IUGR發(fā)病中的作用。

5 結束語

隨著營養(yǎng)學、繁殖生理學、血管生物學等多學科交叉的創(chuàng)新研究的發(fā)展，對設計新的動物模型和家畜管理方案起著關鍵作用，這將會提高建立動物模型的成功率和改善動物健康狀況。但是，考慮到物種間存在著許多生物學因素的差異，我們需謹慎選擇實驗動物和造模方法，從而避免對人類IUGR的實驗研究產生誤導。

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