书城医学药理学实验方法
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第38章 抗微生物药物(5)

【注意事项】一旦在A450检测到细菌的试剂数目,在随后的感染实验中,A450可用于调整获得期单的接种菌液。这对于在实验中得到准确的细菌计数十分重要。

接种感染时,如果下颚放松,小鼠将立即通过嘴吸气,而用鼻腔呼气,将使接种菌涌出。如果小鼠来被深度麻醉,吸入的接种菌将会被小鼠甩掉。

本模型主要使用肺炎链球菌,但是青霉素耐药肺炎链球菌不能引起小鼠强烈感染。

③皮肤创伤感染模型:皮肤创伤在临床上易引起细菌感染,病原菌有革兰阳性细菌和阴性细菌,均能引起皮肤伤口感染。实验室则应用动物皮肤造成创伤细菌感染与临床相似的模型,作为评价药物疗效指标之一。药理学实验方法

【方法】实验步骤:实验室常用感染细菌有金黄色葡萄球球菌、绿脓假单胞菌,大肠杆菌和变形杆菌或根据药物研究需要用其他细菌。实验菌株均用临床分离的致病菌,鉴别后保存备用。实验前测定菌株对药物敏感性及对皮肤伤口感染程度是否达到本实验要求。实验前一日,将保存菌株用接种环取菌苔少许,接种、于肉汤培养基或琼脂培养基上,经37℃培养18h作为感染菌。实验动物常用的有家兔,大白鼠和豚鼠或根据药物研究需要应用其他动物。家兔体重约2~2.5kg,大鼠和豚鼠的体重分别约200g和400~500g。实验前一日在动物胸腹背部的长毛剪短,然后用脱毛剂涂于短毛区,做18~25mm脱毛区若干块,并在脱毛区涂于适量甘油或液体石蜡防止皮肤干裂。次日实验时,用戊巴比妥钠麻醉下,以无菌操作程序在脱毛区剪下图形皮肤一块,一般每只动物可做出3~4块创面,兔创而直径约15~18mm。大鼠和豚鼠约8~10mm。创面底部能见肌膜为准。若伤口有渗血,用无菌棉球加压止血。剖面用特制小帽覆盖。用万能胶将小帽粘于创面四周的脱毛区上以保护创面防止干燥结痂。每一创面注入感染菌悬液0.1ml或琼脂斜面生长菌苔刮取少许涂于伤口进行感染、感染后用凡士林油纱布覆盖伤口,罩上玻璃盖。为了防止感染伤口的固定小帽免被动物撕掉,在家兔颈部戴上直径22cm轻质白铁皮枷一个;大鼠或豚鼠则在小帽底部周边再用一圈白铁皮加固,以防止大鼠或豚鼠将小帽底部周边的铁纱撕掉。

实验治疗:动物感染后,根据实验目的设计实验的药物和已知对照药物若干剂量组以及感染不给药对照组进行比较,给药次数间隔时间和疗程,根据具体药物而定。疗效指标包括伤口大小、炎症反应、分泌物性质、肉芽组织生长和伤口菌量及创面的病理组织检查为判断疗效指标。

【方法应用】创伤感染模型可应用于新药或新剂型深入研究的药效指标。

【注意事项】由于动物皮肤对细菌有较强抵抗力。伤口感染细菌后不保持湿润,会很快结痂自愈。用特制保护创面的小帽是本实验模型关键,除用铁纱制作的保护伤口小帽(小帽周围用万能胶涂布密封)外,也可用轻型硬质塑料制作小帽代替,以达到小帽粘于伤口四周皮肤,密封牢固能保护伤口湿润为目的。疗程期间按判断疗效指标检查伤口,清洗及更换油纱布;定期做伤口菌数检查,一般用大头针头部或用粗细近似竹签在每个伤口取7个接触点,在平皿培基上划线接种,以各点细菌生长多少,了解各药物对伤口细菌清除程度。在实验过程中,随时注意保护伤口小帽是否牢固。

【评价】本模型虽然实验前准备工作较多,但方法较为客观,与已知药物比较,能客观判断各药物的优缺点。

④大腿肌肉感染模型

【原理】该模型涉及到小鼠的大腿肌内注射,注射接种物毒力或治疗药物功效的测定通过用卡尺测量损伤部位变化或分离匀浆大腿肌肉测定菌量,并以此判断受试药物的抗菌作用。优点在于能够对同一只小鼠进行不同接种物感染,感染结果很少致命,并且根据接种物的不同,损伤在2~4天内发展,并在6天后自行消退。

【方法】接种菌液的制备:细菌于肉汤培养基中生长过夜,用PBS洗涤两次。根据不同接种物,选择合适的固体或液体培养基并≥6000g室温离心15min收集,或将过夜生长后的平皿洗入脑心浸液肉汤或PBS。

感染菌量预试:稀释菌液至适当浓度。应初步进行ID100的实验,范围在10的1次方~10的6次方CFU。理论上细菌将随时间不断增多,感染将持续5天以上。接种菌量应足够大以保证不会被机体清除。

实验动物:本模型选用小鼠作为实验动物。

感染方法:用手或固定器固定动物,将动物后腿轻轻拉开。用消毒剂擦拭注射部位并注射50ul菌液于膝盖和髋关节之间的大腿肌肉内侧或外侧,感染时使用26G号针头深度约为5mm。

实验治疗:将小鼠放回笼内自由摄食饮水。给予受试药物或抗生素,给药剂量依据药物的药代动力学及接种菌的毒力而定。一般来说,抗生素于感染后1h内给药,6h后进行第二次给药。根据实际情况的不同,药物治疗时间1天至4天不等。

结果判断:通过用卡尺测量感染部位大小;或无菌收集动物大腿肌肉组织,用1mlPBS制各匀浆液,适当稀释后涂布于适当的固体培养基。适当条件下孵育并测定细菌数目来评价药物的抗菌作用。

【注意事项】如发现感染在24h内被清除,则可能需要用到粒细胞缺乏症小鼠已获得更强的感染。

如发现细菌在48h内被清除,可考虑在小鼠感染期间进行免疫抑制。如在感染前给予一定剂量的环磷酰胺。

⑤小鼠乳腺炎模型

【方法】感染病原体:金黄色葡萄球菌下胰蛋白胨大豆肉汤培养基中生长过夜后,稀释10倍继续培养2.5h以达到指数生长期。3000r/min离心收集菌苔,洗涤两遍后混悬于无热原的PBS中,并稀释至适当浓度。

感染动物及方法:选用产仔12~14天后的哺乳期小鼠,体重为35~40g。感染1~2h前将母鼠和幼仔分离。将母鼠麻醉后进行绑定,用75%乙醇消毒第4对乳房皮肤。在体视显微镜下,切除第4对乳头部位并使用33G钝针头于孔口分别注射100ul菌液接种。

实验治疗:将小鼠放回笼内自由摄食饮水。感染一定时间后(0~10h)给予受试药物或抗生素,给药剂量依据药物的药代动力学及接种菌的毒力而定。通常治疗时间为24h。

结果判断:24h后无菌收集动物乳腺和肾脏,分别用2~3mlPBS制备匀浆液,适当稀释后涂布于适当的固体培养基。适当条件下孵育并测定细菌数目来评价药物的抗菌作用。

【注意事项】实验通过乳头管将病原菌注入乳池,操作时需要将乳头部剪去约1mm,此方法可能造成乳头伤口部位感染。

为避免伤口可能出现感染,也为了降低接种细菌过程中对母鼠乳腺组织造成的物理损伤。实验者可以用钝头毛细玻璃管插入母鼠乳头管约2~3mm,通过乳头管将菌悬液注入乳池。此法不必剪掉母鼠乳头尖端就可插进乳头管,最大限度减轻了对乳腺造成的物理伤害。

⑥脑膜炎模型

【方法】感染病原体:实验所用菌株为临床分离的脑膜炎患者体内高度耐药肺炎链球菌。菌株于血琼脂培养过夜后,加入一定量PHS,菌悬液置于-70%冻存。接种时,用无热原PBS调整菌悬液至10的5次方~10的6次方CFU/ml

实验动物:典型的脑膜炎模型常选用家兔作为实验动物,也可选用大鼠。

感染动物:雄性新西兰大白兔(体重1~2kg),经40mg/kg氯胺酮和1mg/kg乙酰丙嗪肌内注射麻醉后,剪去颈部毛。局部消毒。将动物侧卧固定,并使头部尽量前屈,用左手摸到第一颈椎上方的凹陷后,右手持4(1/2)号或5号输液针由此凹陷的中点朝与嘴平行方向小心穿刺家兔小脑延髓池,注入菌悬液0.2ml。然后观察家兔反应,记录临床症状等情况。

实验治疗:动物感染后(般选择在感染16h之后),根据实验目的及药物特点设计给药频率和疗程,并与已知对照药物若干剂量组以及感染不给药对照组进行比较。

结果判断:用同样的方法取脑脊液,并将不同时间取出的脑脊液标本0.1ml用无热原生理氯化钠溶液稀释10倍。分别取0.1ml用接种环划线法接种于普通琼脂培养平皿中,37℃培养16h后,计算每毫升脑脊液细菌菌落形成单位数。

【注意事项】接种菌株还可以选用具有K1抗原的大肠埃希菌。

进针过程中应回抽注射器,当针头穿过硬脑膜时有突破感,这时可见无色脑脊液缓慢流出。

手术中进针不宜过深,一般为3~6mm,过深会损伤延髓生命中枢或刺破第四脑室顶上的脉络丛而引起出血,造成家兔死亡。

⑦骨髓炎模型

【方法】感染菌株:实验所用金黄色葡萄球菌由临床骨髓炎患者体内提取。菌株于胰蛋白大且肉汤中37℃培养过夜,离心后、用等量无菌生理氯化钠溶液洗涤收集菌落。加生理氯化钠溶液制备菌悬液,并用分光光度计调整光透过率为60%。将菌悬液加于胰蛋白大豆琼脂培养基中,并调整计数至约2×10的8次方CFU/ml。

感染方法:实验选用雄性新西兰大白兔,体重2~3kg。将动物麻醉后进行外科手术,暴露出右前肢桡骨,切除桡骨中段约1cm部分,使用微量移液管将l0ul标准接种菌液(2×10的6次方CFU)注射入暴露出的骨髓管中,空白对照组注射等量生理氯化钠溶液。术后缝合伤口,观察动物清醒直至能够自主活动,并给予动物服用一定止痛药。

实验治疗及结果判断:感染1周后开始治疗,疗程为21天,也可根据预试进行适当调整。实验结束对所有动物实施安乐死。取动物感染骨段或毗连的软组织,分离后于胰蛋白大豆琼脂中培养过夜,通过菌落计数来评价药物抗菌作用。也可采用放射成像技术或组织病理学进行分析。

【注意事项】感染菌株除金黄色葡萄球菌外,还可以选用铜绿假单胞菌等。

⑧生殖器感染模型

【方法】感染病原体:通常应用沙眼衣原体MoPm株作为实验动物感染病原体。将沙眼衣原体接种于已盛有McCy细胞培养基的玻璃瓶中,接种沙眼衣原体后,置35℃,3000g离心培养1h,促进细胞吸附,然后加入放线菌酮于培养液中,经孵育48h作为沙眼衣原体感染悬液。

感染动物:沙眼衣原体在灵长类、豚鼠、兔、猫及小鼠等动物生殖器官均能引起沙眼衣原体感染。其中小鼠是经济、方便、也是最为常用的动物。

感染方法:选用健康雌性12周龄小鼠。感染前1周,给实验小鼠皮下注射黄体酮2.5mg,1周后,再次皮下注射黄体酮2.5mg,第2次给药后1h,用戊巴比妥钠25~30mg/kg小鼠腹腔注射麻醉下,用弯头镊子扩张阴道,用微量注射器吸取未稀释沙眼衣原体培养悬液20ul(根据菌株毒力强弱适当调整培养悬液浓度)注入阴道药理学实验方法内。感染后24h开始给药。沙眼衣原体感染量预试:不同株的致病力差别较大,每株做实验治疗,均应做预试感染量,经生殖器感染后,局部气管感染发病,显示阴道分泌物及血清抗体均能检测出阳性结果,包括分泌物涂片,经碘液染色,镜检有包涵体,血清抗体滴度升高,提示达到感染目的。解剖检查发现局部炎症反应和病理改变是一致的。严重者双侧或单侧子宫化脓等病理过程。

预试治疗:实验动物感染24h后,进行经受试药与已知有效药物不同剂量治疗结果,阴道分泌物涂片的包涵体数量比感染对照组有明显减少,或消失,血清抗体滴度也相应降低,未感染组血清抗体滴度相似或一致,则符合设计要求。

实验治疗:根据预试治疗结果,将试用药物设计若干剂量组,每组动物10只,同时设计已知药物的若干剂量组和感染对照组进行比较。一般感染24h开始给药,其疗程根据预试结果而定。

结果判断:实验动物生殖器感染的疗效判断指标,可分为短期和长期疗效。短期疗效包括不同时间的阴道分泌物涂片的包涵体的数量和血清抗体滴度的变化和疗程结束后,动物解剖的生殖器炎症反应以及病理组织的炎症消除程度与已知有效药物,感染对照组进行比较判断药物治疗效果。长期疗效,是经治疗后4或8周的生育力实验,由于沙眼衣原体急性炎症期间易引起双侧子宫和输卵管堵塞,卵子不易进入子宫内,造成不孕症或异位妊娠。

【注意事项】衣原体感染是人和动物共患疾病,实验全过程应注意防护,其他注意事项同支原体。