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目的:探索简单、重复性和稳定性好,成模率高的可定量氧诱导视网膜病变(Oxygen-inducedRetinopathy,OIR)新生血管小鼠(C57BL/6)动物模型方法。我们分别采用Smith传统法和两种改良法(改良组Ⅰ和改良组Ⅱ)建立OIR小鼠模型。观察母鼠和乳鼠的发育和存活情况;定量分析生后17天(Postnatal17,P17)乳鼠视网膜前突破内界膜的新生血管的增生情况;定量分析视网膜中央无灌注区相对面积。研究适合视网膜前新生血管发生机制、大量或少量的视网膜新生血管药物干预治疗的动物模型建立方式。
方法:
1、研究对象:健康野生型C57BL/6小鼠119只(18窝包括18只哺乳母鼠和101只新生乳鼠)随机分为正常空气组(3窝共3只母鼠和12只新生乳鼠)和高氧诱导组(15窝包括15只哺乳母鼠和89只新生乳鼠)。正常空气组的3窝共12只新生乳鼠和哺乳母鼠一起饲养在正常空气中至第17天。高氧诱导组的15窝共89只乳鼠再平均随机分为3组,每组5窝小鼠,分别用传统法和两种改良法建立OIR小鼠模型。
2、三组的主要区别在于母鼠在氧仓中哺乳方式的不同:传统法为P7乳鼠进氧仓内后由原哺乳母鼠连续哺乳5整天,P12出氧仓后由原哺乳母鼠继续哺乳至第17天。改良法Ⅰ为P7乳鼠进氧仓内由原母鼠每间隔6h进出氧箱哺乳6h,即6h间隔哺乳5整天,未使用替换母鼠,P12出氧仓后由原哺乳母鼠继续哺乳至第17天。改良法Ⅱ为P7乳鼠进氧仓内由原哺乳母鼠和1只替换母鼠间隔12h交替连续哺乳5整天,P12出氧仓后由原哺乳母鼠继续哺乳至17天。
3、研究方法:本实验以视网膜连续石蜡切片苏木素-伊红(Hematoxylin-Eosin,HE)染色见到P17小鼠视网膜前有突破内界膜的增殖细胞作为建立OIR模型成功的判断标准。记录各组实验小鼠P17时哺乳母鼠及乳鼠的存活情况,采用卡方检验统计比较各组母鼠死亡率、乳鼠存活率和成模率。HE染色观察并定量计数各组P17小鼠视网膜平均每张切片突破视网膜内界膜的增殖细胞数,用单因素方差分析多组间两两比较q检验分析各组间差异。采用高分子荧光素灌注视网膜铺片法观察各组P17小鼠视网膜中央无灌注区范围和中周部视网膜新生血管的增生情况。采用ADP酶组织化学法视网膜铺片法定量三个氧气诱导组P17小鼠平均视网膜中央无灌注区相对面积,用单因素方差分析多组间两两比较q检验分析各组间差异。采用视网膜切片HE染色和ADP酶法视网膜铺片观察并对比正常空气组和高氧诱导组P12、P14、P17和P21小鼠视网膜血管发育的特点。采用高分子荧光素灌注视网膜铺片法高倍镜下观察正常空气组和高氧诱导组P17小鼠浅层和深层视网膜血管发育的特点。
结果:
1、高氧诱导组视网膜血管发育特点:与正常空气中对照组小鼠相比,高氧诱导后的小鼠生后第12天至第17天是视网膜新生血管增殖期,第17天达到最大程度(最高峰),第17至第21天是视网膜新生血管退行期。
2、成模和存活情况:根据本实验参考制定的成模标准,用传统法和两种改良法均建立小鼠视网膜新生血管动物模型成功,传统组P17乳鼠成模率为82.35%,改良组Ⅰ和改良组Ⅱ均为100%建模成功,两种改良法乳鼠成模率均高于传统法,但各组之间新生血管细胞增殖程度不同。小鼠(母鼠和乳鼠)存活情况:P17时,传统组哺乳母鼠存活率为40%,改良组Ⅰ和改良组Ⅱ均为100%。传统组乳鼠存活率为47.06%,改良组Ⅰ和改良组Ⅱ分别为65.52%和88.46%,与传统法相比,两种改良法具有母鼠死亡率低,乳鼠存活率高(P<0.05)的特点,且改良组Ⅱ乳鼠存活率高于改良组Ⅰ(P<0.05)。
3、定量结果:空气组视网膜平均每张HE切片突破内界膜增殖细胞数目为(0.24±0.70)个;传统组视网膜平均每张HE切片突破内界膜增殖细胞数目为(28.68±5.94)个,改良组Ⅰ和改良组Ⅱ分别为(39.02±8.47)个和(31.00±6.44)个。传统组视网膜平均无灌注区相对面积为14.13%±3.12%,改良组Ⅰ和改良组Ⅱ为26.78%±4.78%和12.15%±2.26%。三个氧气诱导组与空气组比较均建模成功(P<0.05)。采用改良组Ⅰ的建模方法小鼠视网膜平均每张切片突破内界膜增殖细胞数和平均无灌注区相对面积均比传统法和改良法Ⅱ明显增多,差异有显著统计学意义(P<0.05),但传统法和改良法Ⅱ之间比较差异无统计学意义(P=0.16)。
4、各组特点:改良法Ⅰ的哺乳母鼠和乳鼠存活率均比传统法提高,P17乳鼠出现大量新生血管细胞增殖、程度激烈。改良法Ⅱ与另外两法相比,母鼠和乳鼠存活率均较高;改良法Ⅱ与改良法Ⅰ相比,视网膜前突破内界膜细胞增殖数和无灌注区相对面积均减少,即少量新生血管细胞增殖,程度适中。
结论:高氧诱导C57BL/6新生小鼠视网膜新生血管增生有一定的时程特点,P12至P17呈进展性增多,P17达顶峰,P18至P21逐渐退行恢复到正常,与人类ROP病程相似。与传统法相比,两种改良法均通过改进氧仓内母鼠哺乳方式后建立了简单、稳定且更为高效的典型可定量氧诱导视网膜新生血管小鼠模型。改良法Ⅰ是研究增生程度激烈的新生血管发生机制和大量视网膜新生血管细胞增殖药物治疗效果的一种合适建模方法。改良法Ⅱ是研究早期视网膜新生血管发生机制和少量视网膜新生血管细胞增殖药物干预效果的一种合适建模方法。