段 暢，王曜暉，高 靜，侯拉梅 綜述，李麗娟 審校

(遵義醫(yī)學院病理生理教研室，貴州遵義 563000)

·綜 述·

各種宮內(nèi)發(fā)育遲緩動物模型的比較*

段 暢，王曜暉，高 靜，侯拉梅 綜述，李麗娟△審校

(遵義醫(yī)學院病理生理教研室，貴州遵義 563000)

宮內(nèi)發(fā)育遲緩；動物模型；代謝性疾病

宮內(nèi)發(fā)育遲緩(intrauterine growth retardation，IUGR)是指新生兒出生體質(zhì)量在同齡兒正常體質(zhì)量的第10百分位數(shù)以下或低于平均值的2個標準差[1]，是胚胎在母體的子宮內(nèi)由于各種不利因素而導致發(fā)育不良最終出現(xiàn)低出生體質(zhì)量的現(xiàn)象。因此，IUGR都是以新生兒低出生體質(zhì)量的方式表現(xiàn)出來[2]。據(jù)統(tǒng)計，IUGR的發(fā)生率會隨著氣候條件、地理環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展水平等因素的不同而改變，世界范圍的整體發(fā)生率為2.75%～15.53%，在中國，IUGR的平均發(fā)生率大約為6.39%。

1995年，Barker首次提出許多成年疾病具有胚胎發(fā)育不良的基礎(chǔ)，即成人疾病的胚胎起源假說(fetal origins of adult disease，F(xiàn)OAD)[3]。該假說認為胚胎出現(xiàn)營養(yǎng)不良時，其代謝及器官的組織結(jié)構(gòu)均可進行相應(yīng)的調(diào)整，后者可能是成年后某些疾病發(fā)生的根源。另有研究進一步表明，IUGR與其成年后的2型糖尿病、肥胖、高血壓、非酒精性脂肪肝等密切相關(guān)[4-6]?？梢姡瑥呐咛テ鹪唇嵌葋硌芯可鲜黾膊〉陌l(fā)生和發(fā)展是當前醫(yī)學界的一項重要任務(wù)。通常選取與人類病理特征相似的動物來復制IUGR模型進行相關(guān)研究。目前已有多種動物、多種方法可復制IUGR模型，本文旨在對各種IUGR動物模型進行闡述、比較，分析在研究時如何選擇復制IUGR的動物及復制的模型方法。

1 IUGR模型動物的選擇

理想的IUGR動物模型所選用的動物在生理特征和解剖特點上要與人類盡可能接近；其次，復制IUGR動物模型要進行多次實驗、大量檢測。因此，復制IUGR動物模型要求選擇的動物經(jīng)濟成本低，容易復制，且易于檢測。目前，可用于復制IUGR模型的動物主要有大鼠、小鼠、豚鼠、家兔、豬、綿羊、猴、狒狒、雞、狗等[7-11]，其中大鼠、小鼠、家兔、豬、綿羊等最常用。

鼠由于繁殖快、數(shù)量多、適應(yīng)性強等特點，其成本低，是最常用的實驗動物，也是IUGR動物模型研究中利用最早、使用最廣泛的動物。Reamon-Buettner等[7]曾經(jīng)利用鼠成功復制IUGR模型。但鼠屬于嚙齒類動物，生理結(jié)構(gòu)和胚胎發(fā)育過程與人類存在一定程度的差異，當研究胎盤功能不全等因素引起的IUGR時，用大鼠復制的IUGR動物模型便不合適。

羊和豬也是用于復制IUGR模型的常見動物。羊和豬的體型較大，適于解剖、采樣等實驗操作。羊和豬在我國農(nóng)村飼養(yǎng)廣泛，某些品種也具有產(chǎn)崽多、性早熟的特點，能夠滿足實驗對樣本數(shù)量的需求；更重要的是，羊和豬的生理特征與人類具有較好的相似性，其胚胎的生長發(fā)育過程和解剖學特點也接近人類。因此，與鼠IUGR模型相比，羊和豬的IUGR模型更具優(yōu)勢。但是，羊和豬的價格比較昂貴，體型也較大，而且孕期也比較長，因此復制模型的成本較高，復制模型的技術(shù)難度較大，復制模型的時間也比較長。

此外，家兔也具有繁殖快、成本低的特點，由于其具有雙角子宮且胚胎有各自的羊膜腔，使家兔便于在實驗中設(shè)定窩內(nèi)對照。因此，家兔也是常用于復制IUGR模型的動物。選擇猴作為復制IUGR模型具有特別的意義，因為猴屬于靈長類動物，在形態(tài)和機能上與人類最接近，尤其其胎盤結(jié)構(gòu)與人類非常接近，用于研究IUGR對疾病的影響，更為合適。但猴的成本太高，且資源稀少并受到使用限制。

模型動物的選擇大多沒有嚴格的界限。但選擇模型動物時需注意，除了已經(jīng)明確提出的部分研究不能采用一些動物的情況外，模型動物的選擇要根據(jù)研究者的研究條件與環(huán)境、具體內(nèi)容、具體要求及研究經(jīng)費等方面來綜合考慮并確定。

2 IUGR動物模型

2.1 被動吸煙法 被動吸煙法的復制原理與臨床情況非常接近，即在動物妊娠期間，將點燃的香煙放入籠中，讓其處于被動吸煙狀態(tài)。吸煙能產(chǎn)生大約4 000多種有毒的化學物質(zhì)，包括氧化性氣體、重金屬、氰化物等。懷孕期間被動吸煙會對胚胎發(fā)育產(chǎn)生比較嚴重的影響，通過臍帶，胚胎也會處于被動吸煙狀態(tài)。煙毒誘使胚胎的脈管系統(tǒng)發(fā)生重塑，如煙毒中的尼古丁會刺激血管收縮，使胎盤血流灌注量降低；煙毒中的一氧化碳進入血液后會降低血液的攜氧能力等，可見，煙毒可使胚胎的血液、氧氣和營養(yǎng)供應(yīng)減少，導致IUGR發(fā)生。另外，煙毒中的一些成分還會干擾細胞的生長及其分化，造成大腦、肝臟等重要器官發(fā)生病變，促進IUGR發(fā)生。根據(jù)柯志勇等[12]的總結(jié)分析報告，認為被動吸煙法具有成功率高和仔鼠的成活率高的優(yōu)勢。但是，采用被動吸煙法復制模型時需要連續(xù)多日操作，且動物需要安置在一個半封閉的容器內(nèi)被動吸煙，因此，羊、豬等體型較大的動物所需的吸煙量和空間都相對比較大，吸煙量和吸煙時間不容易掌握，吸煙量過大、時間過長容易導致流產(chǎn)和畸形兒，吸煙量過小、時間過短則作用不明顯。目前，孕婦被動吸煙已成為中國的一種嚴峻形勢，研究孕婦被動吸煙對其子代的影響有著非常重要的意義。使用被動吸煙法復制IUGR模型主要應(yīng)用于對子代學習記憶功能、海馬功能及肺損傷等方面的相關(guān)研究，模型動物的選擇以鼠較多見，不適合體積較大的動物。

2.2 子宮動脈結(jié)扎法 子宮動脈結(jié)扎法是模擬人類子宮胎盤血液灌注量不足而引起IUGR的發(fā)生機制，通過對動物子宮動脈進行結(jié)扎來達到減少子宮胎盤血流灌注量、胎盤營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的供應(yīng)，最終導致IUGR的發(fā)生。1964年，Wigglesworth[13]首先應(yīng)用結(jié)扎子宮動脈的方法成功復制了IUGR動物模型，因此，結(jié)扎子宮動脈的方法也被稱為Wigglesworth法，此后，這種方法被迅速推廣。但是這種方法存在死胎率高且IUGR發(fā)生率低的問題。為了更好地采用子宮動脈結(jié)扎法復制IUGR模型，潘石蕾等[14]改良了Wigglesworth法，對雙側(cè)子宮動靜脈進行部分結(jié)扎，將IUGR發(fā)生率提高到33.33%，并將實驗組胎鼠的病死率降低到4.94%。隨后，有學者基于卵巢動脈是子宮動脈一個分支的解剖學特點，解決了子宮動脈結(jié)扎法復制IUGR動物模型技術(shù)要求高、推廣困難的問題，成功復制了IUGR大鼠模型[15-16]。盡管子宮動脈結(jié)扎法已經(jīng)有明顯改善，但其技術(shù)操作難度仍然比較大，結(jié)扎過緊會因血液供應(yīng)完全中斷導致胚胎得不到營養(yǎng)而胎死宮中，結(jié)扎過松則IUGR發(fā)生率不高，因此，這種復制模型的方法總體成功率還不夠理想。子宮動脈結(jié)扎法復制模型的研究表明，由子宮胎盤功能不全導致的IUGR將影響子代肝臟、胰腺和腎臟的正常發(fā)育，造成相關(guān)疾病的發(fā)生。子宮動脈結(jié)扎法主要適合于研究由于子宮胎盤缺氧所造成的對胎盤的結(jié)構(gòu)和功能及胚胎宮內(nèi)狀況改變的影響，可以選擇鼠、家兔等嚙齒類動物復制模型。

2.3 營養(yǎng)不良法 胚胎的營養(yǎng)供應(yīng)是影響妊娠結(jié)局最重要的環(huán)境因素之一，在妊娠期間母體的營養(yǎng)與胚胎的生長發(fā)育有密切的關(guān)系。營養(yǎng)不良法的模型復制機制主要是通過在母體妊娠期間，減少母體對蛋白質(zhì)、能量、硫胺素、鈉等營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量，以此來達到限制母體對胚胎的營養(yǎng)供應(yīng)、限制胎盤生長、影響胎盤功能發(fā)揮的目的，從而影響胚胎的生長發(fā)育，最終導致IUGR的發(fā)生。營養(yǎng)不良法是目前非常常用的一種復制IUGR模型的方法，目前，營養(yǎng)不良法主要有低蛋白飲食法和低能量飲食法。Snoeck等[17]首先用低蛋白飲食法復制了IUGR大鼠模型，采用低蛋白(8%)等熱量的飲食對所試動物的生殖力和胎盤的重量無顯著影響，但子代的出生體質(zhì)量降低。除低出生體質(zhì)量外，妊娠期給予低蛋白飲食還可造成其他損害，如對子代的細胞增殖、胰島大小和胰島素水平等均有損害，甚至可發(fā)生糖尿病[18]。鄭銳丹等[19]采用低能量飲食法也成功復制了IUGR大鼠模型，該方法在妊娠期間僅給予動物正常飲食的30%，即獲得較為理想的IUGR動物模型。目前采用低蛋白飲食法和低能量飲食法均可較好復制出IUGR模型，在實際應(yīng)用中以前者居多。但在國內(nèi)由于飼料合成技術(shù)要求較高導致后者應(yīng)用較多一些。與其他復制方法相比，營養(yǎng)不良法的IUGR發(fā)生率較高，且可以產(chǎn)生較多的IUGR胎仔，但在對飼料的營養(yǎng)水平和限飼時間的控制上不易掌握。不同的營養(yǎng)水平與不同的限飼時間都會影響IUGR的發(fā)生及表現(xiàn)程度。經(jīng)大量學者論證表明，營養(yǎng)不良法比較適用于對胚胎的生長發(fā)育、胎盤的功能及妊娠期母體的營養(yǎng)狀況之間的關(guān)系進行研究，如研究IUGR個體發(fā)生胎盤表觀遺傳改變、心血管疾病、胰島素抵抗、高血脂、肥胖、神經(jīng)變性病等[7,20-23]潛在分子機制。此外，也便于限制某種單一營養(yǎng)素的攝取，研究單一營養(yǎng)素缺乏對機體的影響。營養(yǎng)不良法基本可適用于各種動物，文獻報道中主要以鼠為主。

2.4 手術(shù)摘除子宮肉阜法 子宮肉阜作為唯一能與胚胎細胞直接接觸的母體免疫系統(tǒng)，對胚胎的生長發(fā)育有著重要的影響。子宮肉阜在母體懷孕時構(gòu)成母體的胎盤。手術(shù)摘除子宮肉阜會降低胎盤細胞的數(shù)量，從而影響胎盤的生長及其功能的發(fā)揮，導致胎盤難以輸送給胚胎足夠的營養(yǎng)物質(zhì)和氧。Morrison等[24]利用羊采用手術(shù)摘除子宮肉阜法復制了IUGR模型，研究發(fā)現(xiàn)新生胚胎的子葉數(shù)會隨著子宮肉阜數(shù)量等因素的變化而變化，而新生胚胎的出生體質(zhì)量則與胎兒子葉的完整性及其質(zhì)量成正相關(guān)關(guān)系。因此，通過手術(shù)摘除子宮肉阜復制IUGR動物模型是可行的。手術(shù)摘除子宮肉阜的方法也比較簡單，以羊為例，在母羊交配期前的10周左右，切除覆蓋在表層的絨毛，并盡量切除肉蒂到子葉之間的肉阜。手術(shù)摘除子宮肉阜法對母體的懷孕率有較大影響，子宮肉阜的切除導致懷孕率降低；且母體在手術(shù)后恢復的時間增長，實驗周期較長。手術(shù)摘除子宮肉阜的方法僅適用于體型較大的動物，體型較小的動物不適用于此種方法，因而實驗成本亦較高。這種方法復制的IUGR模型以綿羊多見，因此，可進行各項手術(shù)操作和各種導管的植入，如研究心臟的發(fā)育和功能改變的情況，比較適用于研究長期和短期胎盤功能不足對胚胎的影響。

2.5 熱應(yīng)激法 熱應(yīng)激法是復制IUGR模型的又一種方法，此種方法較少見。其原理主要是熱應(yīng)激導致的胎盤縮小，母體傳輸給胎兒的氧和營養(yǎng)均減少，從而造成低血氧和低血糖誘導IUGR發(fā)生[25]。一項研究發(fā)現(xiàn)，通過提高周圍環(huán)境的溫度并把母羊置于其中而誘導的IUGR可導致兩種有區(qū)別的IUGR類型：一種是嚴重型的IUGR，患有低氧血癥、低血糖癥且腦/肝比例增加，胎盤和胎兒體質(zhì)量分別低于對照組40%和47%；另一種是輕微型的IUGR，同對照組相比，胎盤和胎兒體質(zhì)量分別降低74%和77%，而腦/肝比、血氧水平和糖攝取量均正常[9]。熱應(yīng)激法操作簡便，但易導致實驗動物本身耐受性低、子代成活率低和并發(fā)癥多，高溫對于研究者自身亦可造成損害。目前，文獻報道熱應(yīng)激法多以綿羊來復制IUGR動物模型，主要應(yīng)用于糖代謝紊亂、胎盤功能變化等方面的相關(guān)研究。

2.6 自然選擇法 自然選擇法一般適用于多胎動物。自然選擇法就是在自然生產(chǎn)的情況下，選擇其中的體質(zhì)量較低者。多胎動物產(chǎn)仔數(shù)量多，其中大多會存在幾只體質(zhì)量較低者。有學者利用自然選擇法成功復制了兔和豬的IUGR模型[26-27]。自然選擇法選出的IUGR動物是自然生產(chǎn)的，排除了藥物、煙毒、手術(shù)、營養(yǎng)不良等方面的人工影響，使動物免受傷害的同時也提高了成活率。自然選擇法復制的IUGR模型能更好地接近人類實際臨床上的IUGR；其成本低、操作簡便，只需在動物自然生產(chǎn)之后進行體質(zhì)量的區(qū)分即可。自然選擇法不僅適用于豬等體型較大的動物，也同樣適用于大鼠、小鼠和兔等嚙齒類動物。由于通過自然選擇法獲得的IUGR動物數(shù)量不多，且其病因可能較為復雜，因此，此種方法目前應(yīng)用較少。

2.7 其他IUGR復制方法 更生霉素腹腔注射法近年來也比較常用[28]。更生霉素作為一種化療藥物具有胚胎毒性，可抑制細胞的分化及發(fā)育，對母體和胚胎均有一定的不良反應(yīng)?，F(xiàn)代室內(nèi)裝修材料、殺蟲劑等的廣泛使用會損害染色體并引發(fā)遺傳物質(zhì)的突變，而更生霉素法比較適用于研究這些物質(zhì)對孕婦及胎兒的危害。此外，一氧化氮合成酶抑制法、孕母乙醇攝入法、低氧法、血小板活化因子法、糖皮質(zhì)激素誘導法(如注射倍他米松、丙酸睪酮等)也被一些研究者應(yīng)用[8,11,29]。

3 展 望

理想的IUGR動物模型要求成本低、操作簡單、周期短、成功率高，除此之外盡量與在解剖、病理及臨床表現(xiàn)上更接近于人類。目前，IUGR動物模型的復制方法都存在一定的缺陷，每種方法均有優(yōu)劣之分，需要在對動物充分了解的基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗需求比如取材的需要以及實驗室條件的許可范圍內(nèi)選擇合適的方法和動物，同時可聯(lián)合應(yīng)用其他的復制方法來提高實驗的精確度和可信度。此外，在實驗研究中，應(yīng)遵循實驗動物的倫理原則[30]，善待動物，減少不必要的傷亡。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2016.05.042

國家自然科學基金資助項目(81260131)；貴州省優(yōu)秀科技人才省長專項資金項目[黔省專合字(2011)58]。 作者簡介：段暢(1989-)，在讀碩士研究生，主要從事表觀遺傳學與疾病關(guān)系的研究。△

，Tel：(0851)28609547;E-mail:fdhllj@sohu.com。

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1671-8348(2016)05-0696-04

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