肝缺血再灌注损伤(HIRI)小鼠模型
模型构建方法
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- 肝缺血再灌注损伤(HIRI)
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肝脏缺血再灌注损伤(HIRI)是指缺血器官/组织恢复血流后,非但功能未能恢复,反而出现更严重的代谢功能障碍与结构损伤的现象。本模型通过暂时性阻断小鼠肝中叶与左叶的供血血管(门静脉与肝动脉),造成约70%肝脏缺血,随后恢复血流,模拟临床肝手术、休克或移植中的HIRI病理过程。
缺血期:肝细胞ATP迅速耗竭,导致乳酸、酮体堆积及线粒体功能障碍,引发代谢性酸中毒。缺氧致ATP下降诱发钙离子内流,损伤线粒体。
再灌注期:氧自由基爆发、中性粒细胞浸润、Kupffer细胞活化、细胞凋亡及多种细胞因子(如TNF-α, IL-6等)释放,共同导致肝细胞膜损伤、内皮细胞损伤及微循环障碍,最终造成肝功能衰竭与结构破坏。
实验动物:SPF级C57小鼠,雄性,4-6周龄,体重20-22g。
实验器材:手术剪刀,手术镊子,止血钳,4-0缝线,动脉血管夹,棉签,加热垫
实验分组:
基础必需组:正常对照组(Sham)、模型组(HIRI)
可扩展组别(按需设计):
- 阳性药对照组(如N-乙酰半胱氨酸)
- 受试药物剂量组(低/中/高)
- 机制研究组(如抑制剂/激动剂干预)
- 时间梯度组(特定时间点深化)
观察时间点:再灌注后 0h, 3h, 6h, 12h, 24h。
Tips:实验材料及方案需基于研究目的进行系统性规划。
03丨模型构建方法
术前准备
小鼠术前禁食12小时,自由饮水。
麻醉与备皮
异氟烷吸入麻醉(也可以采用戊巴比妥钠腹腔麻醉,但异氟烷吸入麻醉更安全)。麻醉成功后,仰卧位固定四肢,腹部术区剃毛,碘酒及75%乙醇消毒。
开腹与血管分离
作腹正中切口(约1cm),打开腹腔。
轻柔分离肝左叶与中叶的肝蒂结构(包含供血的门静脉与肝动脉分支)。
Tips:建议使用棉签进行钝性分离,避免器械损伤肝脏。
诱导缺血
用无创血管夹夹闭肝左叶与中叶的肝蒂(门静脉与肝动脉),造成约70%肝脏缺血(避免严重肠系膜淤血)。
夹闭后约0.5分钟,观察缺血肝叶(左、中叶)颜色明显变白(与非缺血右叶对比),确认阻断成功。
临时关闭腹腔(用止血钳夹闭皮肤切口)。
将小鼠置于37℃恒温加热垫保温。
再灌注
缺血持续60分钟后,重新打开腹腔。
迅速移除血管夹,恢复缺血肝叶血流。
0.5分钟左右,缺血区肝脏由白色逐渐恢复为鲜红色,标志再灌注成功。
Tips:阻断血流需一次成功,避免反复夹闭/松开(缺血预处理效应会减轻损伤)。
逐层缝合腹壁肌肉与皮肤。
术后护理
小鼠清醒后放回饲养笼,密切观察小鼠状态(活动、呼吸、伤口等)及生存状况,并详细记录。
样本采集
按预定时间点:0h, 3h, 6h, 12h, 24h
麻醉小鼠,摘眼球取血。
取出血液,离心分离血清,-80℃冻存备用。
全自动生化分析仪检测血清中ALT(谷丙转氨酶)、AST(天门冬氨酸氨基转移酶)的水平。
统一取肝左叶组织块(约1.5cm × 1cm × 0.2cm)留作病理标本或分生标本。
- 置于4%多聚甲醛固定(用于病理:HE染色、TUNEL染色)。
- 液氮速冻后-80℃保存(用于分子生物学检测)。
Tips:取材时动作轻柔,避免镊子挤压损伤目标组织。可以根据需求检测WB/qPCR/测序等。
✔ 肝功能损伤
检测各时间点(术后0h、3h、6h、12h、24h)血清 ALT (Alanine Aminotransferase, 谷丙转氨酶) 和 AST (Aspartate Aminotransferase, 天门冬氨酸氨基转移酶) 水平(全自动生化分析仪)。显著升高是肝细胞损伤的关键标志。
✔ 组织病理学损伤
统一取肝左叶组织(约1.5cm × 1cm × 0.2cm)于4%多聚甲醛溶液中固定24h后脱水,包埋,进行石蜡切片后行HE染色,tunel染色。
HE染色:评估肝组织结构和坏死程度。
TUNEL染色:检测肝细胞凋亡情况。
典型病理特征:肝小叶结构破坏,网状支架塌陷,肝细胞坏死、空泡变性,肝索紊乱,肝窦充血肿胀,炎性细胞(主要是中性粒细胞)浸润。坏死区域常起始于中央静脉周围。
对照组:肝细胞以中央静脉为中心呈放射状排列,结构清晰。
肝脏损伤半定量评分标准
0分:无损伤。
1分:轻度(胞质空泡化,局部核固缩)。
2分:中度(血窦扩张,胞质空泡化,细胞边界模糊)。
3分:中-重度(凝固性坏死,显著血窦扩张,红细胞外渗至肝索,嗜酸性变,中性粒细胞着边)。
4分:重度坏死(结构丧失,肝索崩解,出血,大量中性粒细胞浸润)。
✔ 炎症反应
采用 ELISA法 检测各时间点(术后0h、3h、6h、12h、24h)血清中关键炎症因子水平,如 TNF-α, IFN-γ, IL-2, IL-6, ICAM-1 等。肝脏损伤后这些因子表达显著升高。
05丨关键注意事项
血管分离
务必使用棉签进行钝性分离,最大限度减少对肝脏的机械损伤。
术前禁食
必需,减少术中胃肠内容物干扰,利于手术操作。
血管阻断
必须一次成功夹闭目标血管。反复夹闭/松开会产生缺血预处理效应,显著减轻后续持续缺血造成的损伤程度,导致模型失败。
保温
手术全程及术后恢复期维持小鼠体温(37℃加热垫),避免低温影响模型稳定性和动物状态。
取材操作
取肝组织时动作轻柔,避免镊子挤压损伤目标组织,影响后续病理或分子检测结果。
标准化
手术操作(如缺血时间、血管夹位置、缝合)、样本采集(时间点、组织部位大小)和后续检测方法需严格保持一致,确保组内和组间可比性。