肺气肿(pulmonary emphysema)是指终末细支气管远端(呼吸细支气管、肺泡管、肺泡囊和肺泡)的气道弹性减退，过度膨胀、充气和肺容积增大或同时伴有气道壁破坏的病理状态。肺气肿可由大气污染、吸烟、感染等多种原因形成，因此患病人数多，各国呈逐年上升趋势。肺气肿并不是一种单独的疾病，它是哮喘、慢性支气管炎等慢性疾病发展到一定阶段的病理产物。传统西药或中药只能单纯杀菌，长期服用还容易产生耐药菌株，从而导致病程长，较难治愈，严重影响了患者的生活质量，加重了社会经济负担，已成为一个重要的全球性的公共卫生问题。肺气肿成因的广泛、病理的复杂、病程的漫长、患者的痛苦都导致了肺气肿对人体进行直接研究的局限性。动物模型的研究很好地弥补了这一不足，成为肺气肿研究的重要手段之一。近40年来，随着对肺气肿病因和发病机制的认识不断深入，肺气肿的实验动物模型也得到不断发展，根据不同实验目的需要，从小鼠、地鼠、大鼠、豚鼠、家兔、猪到灵长类的猴均可用于肺气肿模型的研究。

【造模机制】采用促弹性蛋白水解酶法，通过对实验动物进行雾化吸入和静脉内注入使木瓜蛋白酶进入动物肺内，穿越肺泡上皮质进入肺间质与弹性蛋白、纤维蛋白和胶原等结合，将其分解而引起肺泡炎和肺泡坏死，使大量含有血黄素的吞噬细胞在病变肺泡处沉积，使肺的弹性回缩力减弱或丧失。由于吞噬细胞中含有丰富的溶菌酶，对基质有溶解作用，直接导致肺气肿。

【造模方法】

1．耳缘静脉注射法  选用2.0～2.5kg家兔，耳缘静脉注入8％木瓜蛋白酶1ml／kg，仅注入一次；然后经超声雾化器将5％木瓜蛋白酶液60ml雾化后(直径5μm以下颗粒占90％以上，60ml约4小时雾化完)经管道送入雾化箱。实验动物经雾化箱的开口处吸入酶的气雾剂，每次吸入约4小时(至酶液雾化完)，每周吸入一次，共3次。末次吸入后40天即可成模。或选择家兔1.8～2.0kg，或大鼠180～200g，直接进行雾化吸入，方法同上，末次吸入后1个月，即可作为肺气肿动物模型进行实验观察。

2．雾化吸入法  新西兰家兔(体重3.5～4.5kg)60只，随机分为实验和对照两组，每组30只动物。实验组经自制雾化箱雾化吸入5g/L木瓜蛋白酶50ml，雾化颗粒直径在5μm以下占90％以上，50ml约4小时雾化完，每周吸入1次，共3周。末次吸入4周后，动物处死后开胸取肺，在25cm水柱压力下，以10ml/L中性甲醛固定24小时后，取材(上、中、下肺叶肺组织，肺切缘组织)，常规石蜡包埋切片，行H&E染色。

3．局部气管内滴注法  13只健康雌性绵羊(6月龄)，体重20～30kg。腹腔注射5％戊巴比妥钠(0.2ml/kg)、氯胺酮(7.5mg/kg)和地西泮(0.25mg/ kg)进行基础麻醉，静脉滴注地西泮和氯胺酮维持麻醉。羊靶侧向下侧卧于手术台上，建立心电监护，监测血氧饱和度，纤维支气管镜引导下经鼻气管插管(单腔，7.5～8号)，经纤维支气管镜引入单弯导管至经术前CT确立的靶肺段，注入木瓜蛋白酶75μg/kg后麻醉机给予正压通气，潮气量12ml/kg，呼吸频率15次/min，氧流量6L/min，连续15min/次后圈养观察，1次/周，连续4周，即可建立肺气肿动物模型。

4．气管内推注法  选体重180～200g大鼠，配制3％猪胰弹性蛋白酶或木瓜蛋白酶。向大鼠腹腔注射20mg/k9戊巴比妥钠，并加用乙醚。分离暴露气管，用4号细针穿刺两软骨环间，向气管内快速推注酶液(0.1ml/100kg)，推完后立即拔出针头，使大鼠保持直立位，左、右来回旋转1～2分钟，使酶液尽可能均匀地达到两侧肺的深部。滴注酶液后2个月可作为肺气肿动物模型。

5．基因敲除法  采用表面活性蛋白D(SP-D)基因缺陷的鼠(SP-D-/-)制备肺气肿模型。

【模型特点】

耳缘静脉注射法：在肺气肿发生的早期阶段(1周以内)，主要是肺泡上皮细胞发生了破坏。而在晚期阶段则可见Ⅱ型肺泡上皮细胞的增多和肺泡隔内局限性弹性纤维与胶原纤维的聚集，在x线片上可见两侧肺野透明度增加，肺纹理稀疏、变细、变直，胸廓呈桶状，前后径增加，肋间隙变宽，明显肺气肿表现；光镜下可见典型肺气肿改变，肺泡壁变薄、断裂，肺泡腔扩张、融合。其主要特点在于：①能准确反映出肺气肿的临床特点；②方法简便，比起烟雾吸入法来，减少了劳动量和危险性；③模型较为稳定，制作时间短，不易出现感染及不良反应，能胜任各项实验。

雾化吸入法：光镜下实验组可见肺组织稀疏，肺泡隔变窄，甚至其内毛细血管受压，部分肺泡隔断裂消失，由若干肺泡融合形成大圆囊，甚至肺泡管也扩张，表现为肺气肿的结构特征。 局部气管内滴注法：CT示靶肺段肺纹理减少，肺野透过度增加。病理光镜示气肿肺段肺泡胀大，肺泡壁菲薄，肺泡间隔变窄并断裂，相邻肺泡相互融合弹力纤维破坏。细支气管壁黏液腺及杯状细胞增生，纤毛上皮破损，纤毛减少，符合肺气肿的改变。本实验的特点为：①模型系不均一肺气肿模型，这与人们所患肺气肿类型更为接近；②采用局部注入法，方法简便，注药剂量准确；③模型稳定，制作时间短，不易出现感染及不良反应；④经气管内注入木瓜蛋白酶免受血液中弹性蛋白酶抑制因子的灭活。

气管内推注法：肺组织病理检查见，肺泡隔数量明显减少，所存留肺泡隔变窄部分肺泡隔断裂、消失，若干肺泡融合形成大圆囊，甚至出现肺泡管扩张。目前多采用气道内直接注射蛋白酶类来复制肺气肿动物模型。

基因敲除法：当SP-D-/-小鼠3周大时，气腔开始扩大，并随着周龄的增加呈递增趋势。同时，弹性蛋白和胶原蛋白也有所不同。SP-D-/-鼠的气道炎症与肺泡巨噬细胞和支气管周围及血管周围的单核细胞浸润有关，且与MMP-2和MMP-9的活性增加及肺泡巨噬细胞中MMP-9和MMP-12的过度表达相关。

【模型评估和应用】以木瓜蛋白酶形成的实验性肺气肿病变明显且典型。在木瓜蛋白酶基础上再加用气管狭窄方法复制成肺气肿和肺心病模型，其优点是病因病变更接近于人类。猴每天吸入一定深度的二氧化硫，和烟雾(烟草丝50g，持续2～5小时)，一年后，可出现不同程度的肺气肿。让实验动物长期暴露于烟雾环境中能较好地模拟人长期吸烟慢性刺激引起肺气肿的发病情况。这种模型比较符合人类的临床发病规律，有利于进行肺气肿的病理生理及药物治疗研究。虽然木瓜蛋白酶诱导肺气肿模型已被证实，但由于其所用动物均为啮齿

类、家兔等小动物，外科可操作性差，且诱导时间较长，实验周期较长。对犬气管内注入及雾化吸入加呼吸机过度通气，1周后肺组织结构可发生肺气肿样变化。药物及物理刺激肺组织存在炎性反应，2周后随炎性反应消失，肺组织结构大体观察及病理变化与临床肺气肿组织结构类似，肺气肿诱导时间3～4周，较已有报道7周明显缩短。

通常，人们多采用单一因素造模最常用的方法是气管滴注胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等，其他因素如吸烟、大气污染、脂多糖等，也可成功诱发大鼠肺气肿模型。但是，柴秀娟等认为，采用二氧化硫和木瓜蛋白酶双因素联合刺激造模，结果发现模型肺容积增加，弹性回缩力下降，光镜下可见肺泡壁破坏、泡腔融合，肺泡明显扩张，大量炎症细胞浸润，单位面积肺泡数减少，平均肺泡面积明显增大，符合人类的全小叶型肺气肿改变，更符合人类肺气肿的发病特点。

胰弹性蛋白酶的给药途径很多，主要有静脉、雾化吸入、气管切开注入、气管穿刺滴入和气管插管滴入等，国外应用较多的是雾化吸入。应用气管插管(盲插)后滴入胰弹性蛋白酶的方法进行造模，避免了气管切开和气管穿刺可能导致的创口感染。使用带气囊的气管插管，与不带气囊的气管插管相比，气囊充气后避免气管切开从外部结扎气管测定肺功能的繁琐手术，减少对动物的创伤，也有利于动物呼吸机的使用。气管内滴入酶液直接作用于肺部，较静脉途径直接且避免了血液成分的干扰。酶液定量准确，避免了雾化吸入剂量不准、操作复杂的缺点；较其他方法省时，病死率与国外用雾化吸入法报道的相近。该法可以推广应用，特别适用于较大动物的实验研究。