全 文 :血瘀证与血栓形成病证结合动物模型的研究
梁爱华,丁晓霜,李 文,薛宝云,王金华,杨洪军
(中国中医研究院 中药研究所,北京 100700)
[摘要] 目的:以细菌内毒素(LPS)与角叉菜胶(Ca)两种因素联合造模,制备一种方法简便、稳定的血瘀证和
血栓形成病证结合动物模型。方法:将大鼠随机分成正常对照组,LPS/Ca造模组。造模组动物先每只给予 Ca5mg
ip,16h后给予LPS50μg·kg
1iv,以注射LPS时作为试验的0h。于造模后24h观察血栓形成,于造模后不同的时间
点分批观察微循环变化、血液流变学指标、凝血指标和炎症反应指标。结果:LPS/Ca联合造模可建立稳定、重复性
良好的血栓形成模型,不需剖杀动物在尾部即可肉眼观察和定量测量血栓。该模型还表现出微循环障碍以及全血
黏度增高、血小板聚集率异常等血液流变学指标的改变,同时还由于血栓形成消耗了大量凝血因子和血小板,而表
现出凝血指标延长。结果表明该模型具有明显的血瘀证客观指标的改变。模型早期动物血液中的炎性因子 TNFα
和IL6明显增高,故该模型符合炎症诱导的热毒血瘀证特点。结论:LPS/Ca联合造模可建立一种操作简便、稳定的
热毒血瘀证与血栓形成病证结合动物模型。
[关键词] 血栓形成;病证结合动物模型;血瘀证;细菌内毒素;角叉菜胶
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2005)20161304
[收稿日期] 20050508
[基金项目] 国家973重大计划(G1999054407)
[通讯作者] 梁爱华,Tel:(010)84035683,Email:liangaihua@
sina.com
细菌内毒素(LPS)属于中医的热邪、毒邪。中
医认为热蕴血分容易造成血瘀,是引起血瘀证的主
要病因之一。热盛伤津耗液使血液黏稠,热盛灼伤
脉络使血行不利,热盛迫血妄行使血液离经,热盛
阻遏气机以致气滞,这些过程均可导致血瘀。现代
生物学和医学研究表明,LPS具有广泛的生物活
性,包括免疫、致炎、补体激活、免疫佐剂作用和热
原活性等。LPS常用来制作 DIC和热毒血瘀证动
物模型[14],但在以往的模型中,往往只有内脏组织
病理学检查中可见微血栓形成[1,2],而在体表肉眼
观察不到血栓形成。此外,以往建立的热毒血瘀证
动物模型存活时间都很短,一般不超过 24h,只能
用于血瘀证急性期的研究,不适于进行慢性试验和
长期用药效果的评价。迄今,未见到采用内毒素建
立血栓形成模型的报道。本研究采用细菌内毒素
(LPS)与角叉菜胶(Ca)联合造模,建立了一种在体
表易于观察的血栓形成动物模型,该模型同时能较
好地反映临床血瘀证病理生理特点,复制出了血瘀
证广泛的客观指标改变,可作为血瘀证与血栓形成
病证结合动物模型。
1 材料
11 动物 SD大鼠,SPF级,雄性,体重 180~200
g,由北京维通利华实验动物有限公司提供,以标准
颗粒饲料饲养,由北京九江口饲料厂提供。
12试剂 细菌脂多糖(LPS,来源于大肠杆菌 O111:
B4)和角叉菜胶(Ca)均购自美国Sigma公司。LPS用
生理盐水配制成1mg·mL-1贮存液,用022μm滤膜
除菌,临用前用生理盐水稀释成 50μg·mL
-1使用。
角叉菜胶用生理盐水配成 10mg·kg-1,用沸水浴使
之溶解用。凝血酶时间(TT)试剂盒由上海太阳生
物技术公司生产;凝血酶原时间(PT)、部分凝血活
酶时间(APTT)试剂盒均由上海医科大学华山医院
技协试剂所生产。TNFα,IL6,ELISA试剂盒以及
TMB试剂盒均为美国BD公司产品。
13 仪器 血凝分析仪为同理大众公司产品,全自
动血细胞计数仪MEK6318K为日本光电株式会社产
品,PA-3210血小板聚集仪为日本产,WTP-BI恒
压毛细管黏度仪和旋转自清洗黏度仪为中国普利升
公司产品。Bio-Rad450型酶标仪为美国产品。
2 方法
21 造模方法 将大鼠随机分成正常对照组,
LPS/Ca造模组。造模组动物先每只给予 Ca5mg
ip,16h后给予LPS50μg·kg
-1iv,以注射 LPS时作
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为试验的0h。
22 观察指标
221 血栓形成 于造模后24h,于体表用肉眼观
察尾部血栓形成情况,测量血栓坏死长度(cm)。并
取主要脏器包括心、肝、脾、肺、肾、脑进行病理学检
查,观察内脏血管内淤血和血栓形成情况。
222 微循环观察 于不同的时间点在解剖镜下
观察动物耳廓微循环。
223 血液流变学指标 于不同时间点测定全血
黏度ηb,血浆黏度ηp,血小板聚集率、红细胞比容。
224 凝血指标 于造模后不同时间点测定血浆
凝血酶时间(TT),凝血酶原时间(PT),部分凝血活
酶时间(APTT),外周血小板总数(PLT)。
225 炎症反应指标 测定外周血白细胞总数,
采用ELISA方法测定血清TNFα和 IL6浓度。
3 统计学分析
各组试验数据均以均数±标准差表示,计量资
料用 t检验、计数资料用卡方检验进行统计分析。
4 结果
4.1 LPS/Ca联合造模诱导的血栓形成 LPS/Ca
联合造模组动物于 24h后在尾部远端可见血栓形
成,经8批共75只动物的重复试验,表明血栓形成
很稳定,血栓形成率高达 94%,多数动物的尾部血
栓长度为5~8cm。部分动物在耳廓边缘和前或后
足趾末端也可见到呈暗红色的点状或小片血栓坏
死灶。尾部血栓形成后,周围组织因缺血缺氧而逐
渐坏死,颜色为暗红或深棕色,与正常组织区别明
显,随时间延长,多数动物的血栓坏死组织逐渐脱
落。从体表可以肉眼评价血栓形成的指标包括:发
生尾血栓的动物数、尾血栓坏死长度、出现血栓灶
的足趾数和耳数等。单独使用 LPS的动物在体表
的任何部位均未见血栓形成。单独使用 Ca时,仅
有少部分大鼠的尾尖可见极短范围的血栓,血栓长
度仅为02~05cm,耳廓和足趾未见血栓灶。可
见LPS/Ca联合用药造成的血栓阳性率高,反复试
验证明其是很稳定的血栓形成模型。尾部血栓形
成情况见表1。
LPS/Ca联合造模后24h,取鼠尾血栓部位的组
织进行病理学检查,结果显示,血栓形成广泛,尾组
织的中、小动脉和静脉以及微血管内均可见血栓形
成,有的血管完全栓塞,有的血管部分栓塞。对其他
脏器包括心、肝、脾、肺、肾、脑进行病理学检查,可见
表1 LPS或Ca单独用药以及LPS/Ca联合用药后
尾部血栓形成情况(珋x±s)
组别 n
尾血栓阳性
动物数
阳性率
/%
血栓长度
/cm
对照组 10 0 0 0
Ca 11 7 636 023±0231)
LPS 10 0 0 0
LPS/Ca 22 211,2) 955 734±3991,2)
注:于注射LPS后24h测定,动物房为标准清洁级,温度22~23
℃;与对照组比较1)P<001;与Ca单独用药组比较2)P<001
小血管和毛细血管淤血、微血栓形成和血管周围血
浆渗出,肺血管可见扩张。结果表明除了尾部血栓
形成以外,存在全身性血瘀表现。
42 LPS/Ca造模后的其他血瘀证客观指标变化
LPS/Ca除了可引起血栓形成之外,还引起多种血瘀
证客观指标的变化,包括微循环障碍、血液流变学改
变、凝血指标异常等。
421 微循环障碍 LPS/Ca造模后迅速出现明显
的微循环障碍。急性期(造模后 2~24h)可见到微
血管通透性增高,血管边缘模糊,血管周围可见弥漫
性、片状渗血。血流速度明显变慢、血液流态异常,
颗粒感明显,呈粒线流或粒流,有的呈泥沙样,部分
动物血流中可见大量白色块状物(可能为血栓形
成)。慢性期(造模后144~192h),可见部分动物的
局部血管狭窄以及狭窄后扩张,有的动物可见丰富
的旁路微血管网形成。
422 血液流变学指标的变化 LPS/Ca造模后,
大鼠的血液一直呈现明显的“高黏”特点。从给予
LPS2h后即可见低剪切率(10s-1)和高剪切率(200
s-1)条件下的全血黏度均显著增高(P<001)。在
造模后8d内,这种“高黏”状态一直持续存在。血
浆黏度在早期(给予LPS后2h)有所增高,但其变化
缺乏规律性。血小板聚集率呈急性期降低(造模后
2~48h)而慢性期增高(144~192h)的动态变化,表
明该模型在急性期除了血小板数量降低以外(结果
见后),其聚集功能也减弱,这也是急性期血管渗血
的原因之一。而在慢性期血小板的聚集功能增强,
呈高聚状态。造模后早期由于微循环障碍,血管通
透性增高造成大量血浆渗出,从而导致血液变浓,红
细胞比容显著增高,但在慢性期,随着血栓的发展,
造成红细胞的消耗,结果致使红细胞比容下降。结
果表明LPS/Ca造模后出现了血瘀证广泛的客观指
标改变(表2,3)。
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表2 造模后8d内全血黏度的改变(珋x±s)
剪切率 组别
全血黏度/mPa·s
2h 24h 48h 144h 192h
10s-1 对照组 960±100 1090±124 1116±183 829±068 762±119
LPS/Ca 1372±1222) 1333±2102) 1861±3002) 1139±1471) 1004±1442)
200s-1 对照组 364±033 374±025 407±039 403±047 345±021
LPS/Ca 474±0402) 437±0532) 616±1032) 506±0532) 442±0482)
注:对照组 n=20,LPS/Ca组 n=6~7;与对照组比较1)P<005,2)P<001(表3同)
表3 造模后血液流变学指标的变化(珋x±s)
组别
造模后
/h
血小板聚集率
/%
血浆黏度
/mPa·s
红细胞比容
/%
对照组 - 4918±940 114±004 4293±279
LPS/Ca 2 3338±17311) 124±0062) 4194±185
LPS/Ca 24 3021±16452) 111±005 4310±274
LPS/Ca 48 3366±4991) 110±012 4927±2662)
LPS/Ca 144 6480±17171) 120±0051) 3655±1512)
LPS/Ca 192 6545±7771) 116±004 3850±2101)
423 凝血指标的变化 LPS/Ca联合造模24h后
呈现持续的低凝状态,表现为 PT,APTT,TT等凝血
指标延长,以造模后24~48h的影响最为明显(P<
005或 P<001)。低凝状态持续至造模后 144h,
此时TT仍然较对照组明显延长(P<001)。血小
板计数早在造模后 4h即明显低于正常组,持续至
48h(P<001),血小板数最低的时间点与低凝状
态最明显的时间一致。表明本模型急性期由于发生
广泛的血管内凝血,消耗了大量凝血因子和血小板,
因而呈现出明显的低凝状态(表4)。
表4 LPS/Ca联合造模后凝血时间的变化(珋x±s)
组别 造模后/h PLT/×1012·L-1 PT/s APTT/s TT/s
对照 - 45869±10693 1411±057 2235±349 4532±940
LPS/Ca 2 44447±8482 1527±181 2896±1049 4205±833
4 32630±111473) - - -
8 21511±114553) - - -
24 21600±81303) 1533±1041) 3203±4153) 5755±9461)
48 27243±74943) 1430±110 3797±8703) 6393±9392)
144 54667±22037 1476±129 2794±613 6318±5432)
注:对照组 n=20,LPS/Ca组 n=6~7;与对照组比较1)P<005,2)P<001,3)P<0001
43 血液中炎性因子产生情况 LPS/Ca造模后
2~4h迅速引起血液中炎性因子 TNFα和 IL6含量
显著增高,以造模后 2h最为显著。但炎性因子增
高的持续过程较短,8h后即恢复正常。在与炎性因
子增高相对应的时间点(2~4h),外周血白细胞计
数显著降低,随后白细胞计数转为增高(表 5)。结
果表明,本模型在早期存在明显的炎症反应,并且炎
性因子的增高早于其他指标的变化,因此认为本模
型是由炎性因子介导的。
5 小结与讨论
本研究采用LPS/Ca联合造模,建立了一种大鼠
体内血栓模型,该模型表现出临床血瘀证广泛的客
观指标改变,故认为是血瘀证与血栓形成病证结合
模型。该模型通过非手术方法诱导血栓形成,方法
简便易行,成功率高,结果重复性好。血栓可在体表
肉眼观察和定量评价,不需剖杀动物,适于长期和动
态观察,用于评价长期用药的效果具有突出优势。
表5 LPS/Ca联合造模后血小板计数的变化(珋x±s)
组别 造模后/hWBC/×109·L-1 TNFα/ng·L-1 IL6/ng·L-1
对照 - 980±400 ND ND
LPS/Ca 2 574±1993) 101±0292) 188±0992)
4 490±1793) 027±0321) 156±1151)
8 1017±515 ND DN
24 1993±7113) ND ND
48 2461±6083) ND ND
144 1323±4782)
注:ND表示血清 TNFα或 IL6含量低于检测限;对照组 n=5,
LPS/Ca组 n=7;与对照组比较1)P<005,2)P<001,3)P<0001
该模型急性期(2~24h)和慢性期(48~144h)
始终存在微循环障碍和全血黏度增高,呈高黏状态,
表明该模型因内毒素这一热邪和毒邪而伤津耗液,
使血液黏稠,热盛灼伤脉络致使血行不利,从而发生
血瘀。模型急性期的表现类似 DIC,由于热盛迫血
妄行,导致血液离经,故可观察到血管边界模糊,血
管周围片状渗血。尾部组织切片可见广泛的血管内
凝血,心脏、肺和肾脏等组织可见微血栓形成。由于
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广泛的血管内凝血而造成凝血因子和血小板的大量
消耗、血小板聚集功能降低,从而致使动物血液呈低
凝状态。而在慢性期尤其是在造模 144h或以后,
主要表现为全血黏度增高和血小板聚集率增高,呈
现“黏”和“聚”的特点。在血液流变学指标中,低剪
切力下的全血黏度反映红细胞的聚集性,而高剪切
力下的全血黏度反映红细胞的变形能力。本模型在
高、低剪切力下的全血黏度均增高,表明本模型存在
红细胞的聚集性增高和其变形能力降低。
造模早期,血液炎性因子 TNFα和 IL6浓度一
过性显著增高,其变化均早于其他指标的变化时间。
表明炎症反应可能是启动血瘀证变化和血栓形成的
重要因素,即本模型是由炎性因子介导的。
LPS/Ca联合造成的血瘀证与血栓形成动物模
型在 I级动物饲养环境下造模成功率达 94%或以
上,动物一般可长期存活。普通实验室环境条件下
在室温 19℃~25℃下也有很高的成功率,但需注
意,在给予LPS后的 2~24小时内由于动物存在严
重的全身性炎症反应,如果此时期环境温度过高(>
27℃)则可能造成部分动物死亡,并且在动物房温度
达到26℃或以上时,有少数动物不出现血栓。
本研究还发现,LPS单独使用时,未见尾部血栓
形成,只有某些血瘀证指标的变化。Ca单独用药
时,只有部分动物产生尾部血栓,但阳性率较低,血
栓范围局限(<05cm),不易准确定量,结果重复性
不好。而LPS/Ca联合造模在常温下很容易形成稳
定的血栓,试验条件宽松,模型程度较一致,重复性
好。结果表明,LPS与Ca这2种因素均为造模必需
因素。
[参考文献]
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板功能、丙二醛、血栓素B2、6酮前列腺素F1a动态变化的实验
研究 中华血液学杂志,1987,8(7):410
Developmentofananimalmodelofbloodstasissyndromeandthrombosis
LIANGAihua,DINGXiaoshuang,LIWen,XUEBaoyun,WANGJinhua,YANGHongjun
(InstituteofChineseMateriaMedica,ChinaAcademyofTraditionalChineseMedicine,Beijing100700,China)
[Abstract] Objective:Todevelopananimalmodelofthrombosisandbloodstasissyndromeinratsbyusinglipopolysaccharide(LPS)
incombinationwithcarageenan(Ca)Method:SDratsincontrolgroupwererandomlydividedintocontrolgroupandmodelgroup(LPS/Ca
treatment)TheratsinmodelgroupwerefirstlytreatedwithCaip,andfolowedbyLPSivsixteenhourslaterTheratsincontrolgroupwere
givennormalsaline(NS)ThemomentofLPSivwasservedas0hfortheobservationTheearmicrocirculation,bloodrheologyparameters
(wholebloodviscosityηb,plasmaviscosityηpandplateletaggregationPA),cruorparameters(thrombintimeTT,prothrombintimePT,and
partialthromboplastintimeAPTT)andinflammationfactors(TNFα,IL6)wereobservedatdiferenttimeaftertreatmentResult:LPS/Cacom
binatorytreatmentcaninduceastableandrepeatablethrombosisanimalmodelThethrombuscanbeobservedonthetailsofratsbynaked
eyes,andcanbequantitativelymeasuredwithoutnecessaryofautopsyObstacleinmicrocirculation,increaseinwholebloodviscosity(ηb)
andachangeofplateletsaggregation(PA)ratewereobservedafterLPS/CatreatmentCruorparametersweresignificantlyprolongeddueto
largeconsumptionofcruorfactorsandplateletsTheconcentrationofinflammationfactorsTNFαandIL6inbloodwasobviouslyincreasedat
theearlystageofthemodelTheresultsindicatethatthisanimalmodelhasthecharacteristicsofbloodstasissyndromecausedbypyrogenand
toxinaccompaniedbythrombosisConclusion:LPS/Cacombinatorytreatmentcaninduceaeasilypracticableandrepeatableanimalmodel
characterizedasthrombosisandbloodstasissyndrome
[Keywords] thrombosis;bloodstasissyndrome;animalmodel;endotoxin;carageenan
[责任编辑 方文贤]
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