(1)复制方法 实验大鼠(雌雄不限),实验时将大鼠置于通气柜中,给予香烟(2次/d,16支/次)烟雾暴露环境,柜中烟雾浓度控制在7%左右;每次烟雾暴露持续时间30min,每次吸烟间隔时间4h,连续75d,即可建立慢性阻塞性肺疾病大鼠模型。实验期间定时用小动物肺呼吸功能测定仪对大鼠进行肺功能测定,即测大鼠呼气时气道阻力及呼吸系统总顺应性,包括呼吸频率(RR)、潮气量(VT)、静息每分钟通气量(VE)、呼气峰流速(PEF)等。
(2)模型特点 本模型利用香烟烟雾中的有害成分可直接损伤肺泡上皮,导致肺血管内皮细胞和肺泡巨噬细胞聚集与活化,一方面释放氧自由基与蛋白酶类使气管上皮氧化负担加重,造成氧化与抗氧化失衡;另一方面抑制抗蛋白酶类的活性,破坏蛋白酶与抗蛋白酶之间的平衡,最终建立COPD大鼠模型。模型大鼠病理组织学检查可见支气管黏膜上皮脱落,气管壁有淋巴细胞及浆细胞浸润,肺泡结构紊乱,肺泡壁变薄或断裂,肺泡腔扩大,部分肺泡融合成肺大泡。本模型经肺功能测定与病理组织学检查符合COPD的病理生理特征,表现为模型大鼠具有气流受限和换气功能障碍,其呼吸功能与形态学改变符合人类慢性支气管炎及阻塞性肺气肿的特点。本模型在增加大鼠每天熏烟量及熏烟次数,或适当延长每天熏烟时间,可大大缩短动物模型的建立时间。
(3)比较医学 COPD是人类临床上以慢性支气管炎或肺气肿为主要特征的一类疾病,其病变特征共包括气道黏膜下腺体肥大,分泌功能亢进,杯状细胞数量增多,黏膜上皮局灶性增生及鳞状上皮化生,肺泡管、肺泡囊及肺泡明显扩大,肺泡壁断裂,有部分肺大泡形成。人类COPD的主要诱因为吸烟、有害粉尘、感染、烟雾以及污染气体直接接触等,且大多数为慢性过程。因此符合临床实际的COPD动物模型应具备①造模因素与临床COPD常见诱因基本一致。②必须有气流阻塞存在,小气道阻力增高,肺动态顺应性下降。③气道重建。④可伴有气道高反应性。采用吸入SO2或用吸烟烟雾熏建立的动物模型均符合人类COPD的实际情况,但后者产生的病变相对较轻,更符合人类COPD渐进性的病理发展过程,是COPD研究工作中常用的理想动物模型之一。除以上两种模型之外,给动物吸入二氧化氮、氯化镉、高浓度氧,细菌感染,蛋白酶类气管滴入等也可建立相应的 COPD动物模型。虽然除大鼠外,猪、马、兔、非人灵长类等都能并已用于肺气肿动物模型复制,但由于啮齿类动物的基因测序已完成并与人类基因组相近,同时针对其体内的生物酶都已有完整的抗体和探针可以开展定量和定位研究,而且它们具有价格便宜、易于操作等优点,啮齿类动物是人类 COPD模型研究的最佳实验动物。