损伤模型范文（精选10篇）
损伤模型 第1篇
混凝土是当今使用最广, 用量最大的建筑材料。而混凝土是一种由骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的多相复合准脆性材料, 抗拉强度非常低, 所以易产生开裂损伤。裂缝的存在和发展会引起内部钢筋锈蚀, 降低钢筋混凝土材料的承载能力及耐久性, 影响建筑物使用外观, 严重者将会影响人们生命财产安全。所以对钢筋混凝土结构的开裂损伤数值进行分析, 对于结构设计和维护都有重要意义。本文采用ABAQUS中混凝土损伤塑性本构模型, 探讨了其用于预测钢筋混凝土框架结构整体损伤及开裂发展的可行性[1,2,3,4]。
1 混凝土塑性损伤模型
损伤塑性模型是一个基于塑性的连续介质损伤模型, 该模型具有较好的收敛性, 与弥散裂缝模型相比具有一定的优越性[5,6]。故本文采用的是混凝土损伤塑性模型。
损伤是指在单调加载或重复加载下, 材料性质所产生的一种劣化现象, 损伤在宏观方面的表现就是 (微) 裂缝的产生。材料的损伤状态, 可以用损伤因子来描述。根据混凝土非弹性阶段的开裂应变与非弹性应变, 可求得混凝土非弹性阶段的损伤因子。
混凝土进入塑性阶段的损伤主要由受拉损伤和受压损伤这两种损伤组成, 这两个损伤参数为塑性应变、温度场和场变量的函数, 即:
其中, dt, dc分别为受拉损伤因子、受压损伤因子, 取值均为0~1的数, 0表示没有损伤, 1表示完全破坏;珘εtpl, 珘εcpl分别为拉伸等效塑性应变与压缩等效塑性应变;θ为温度;ft为其他预定义的场变量。
基于《混凝土结构设计规范》[9]可知:按照下列公式[10]来定义损伤因子:
把式 (3) 代入式 (2) 中求出损伤因子。
其中, εtpl, εcpl分别为塑性拉应变、塑性压应变;εtin, εcin分别为受拉非弹性拉应变、受压非弹性压应变;0<bt≤1, 0<bc≤1为相应参数, 通常根据试验确定。本文参照文献[10]分别对bc与bt取值。
E0为混凝土材料的无损伤弹性刚度, 则考虑损伤的混凝土的应力—应变关系可以表示为:
通过受压损伤与受拉损伤表现, 本文重点研究结构的损伤开裂性能, 所以通过受拉损伤来反映结构的损伤。
对于裂缝, 损伤塑性模型无法显示积分点上裂缝的发展, 但是可以通过显示裂缝开裂方向间接得到结构的开裂模式。最大主塑性应变方向与开裂面垂直, 所以通过在ABAQUS后处理中显示最大主塑性应变的矢量图即可观察到结构在地震荷载作用下裂缝开展过程[2]。
2 有限元计算模型
模型建立。某12层钢筋混凝土框架, 在数值计算中混凝土采用三维实体单元C3D8R来实现, 钢筋采用三维桁架单元T3D2来实现, 进行分离式建模, 钢筋和混凝土的界面效应通过在混凝土中引入拉伸硬化 (tension stiffening) 来实现, 用来模拟钢筋在开裂区的荷载传递作用。本模型中不考虑箍筋的作用。钢筋混凝土楼板采用四节点减缩积分格式的壳单元 (S4R) , 采用软件中的*rebar layer命令进行楼板配筋设置。
该结构的ABAQUS有限元模型如图1所示。
3 计算结果分析
为了检验模型的正确性, 同时对该结构在PERFORM 3D中建模, 梁采用梁端集中塑性铰模型, 柱采用纤维模型, 楼板采用刚性隔板假定, 混凝土本构仍采用规范所建议的混凝土本构关系。两个软件的模态分析结果如表1所示。
由表1可以看出, PERFORM 3D模型与ABAQUS模型计算得到的前二阶模态极为接近, 第三模态差别较大。为进一步验证ABAQUS模型的正确性, 使用两种软件对该结构在加速度峰值0.1g El Centro (0.1g ELCN) 地震波输入下进行弹塑性时程分析。
El Centro波时程见图2。
两种软件计算得到的顶点位移时程与层间位移角分别如图3与图4所示。
由图3可以看出, PERFORM 3D计算得到的顶点位移时程曲线在很多时刻大于ABAQUS计算结果, 但是顶点最大位移基本相等;由图4可以看出, 两个软件计算得到的层间位移角曲线趋势一致, 吻合较好。
3.1 受拉损伤
参照图2中El Centro波时程曲线, 结构在地震波加速度较大时刻的受拉损伤分布情况如图5所示。
由图5可知, 受拉损伤多发生在梁的端部, X方向的梁端损伤大于Y方向的梁端损伤, 这种现象可由地震波是沿X轴输入来解释。伴随着地震波历程, 受拉损伤部位不断扩大, 在X方向梁底部与梁端部分布更集中。总之, 由于混凝土抗拉强度非常低, 受拉损伤出现得较早, 随着损伤的积累在构件端部集中分布。
3.2 开裂发展
在0.2g El Centro地震波输入下, 不同地震历程时刻的最大主塑性应变如图6所示。
由图6可以看出, 刚开始时塑性应变很小, 大于0的最大主塑性应变主要零散地分布在结构中下部的梁端部;随着时间推移, 梁端部的最大主塑性应变都在扩展, 且应变值更大, 最终形成塑性铰。这些均表明开裂主要发生在梁的端部, 开裂的数目与程度随着地震波历程都在增加。数值分析得到的开裂主要发生在梁端部的现象符合“强柱弱梁”的设计理念。
不同地震历程时刻的最大主塑性应变的矢量图如图7所示。由图7可观察到结构开裂部位与方向, 从而可以间接得到结构在地震荷载作用下裂缝开展过程。虽然不能定量反映实际开裂的单元比例, 但从定性上可以给人以直观反映。
4 结语
通过本文分析, 主要得到以下结论:
1) ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型可以让工程技术人员从最基本的材料层次出发来模拟混凝土材料的非线性性质;可以较为合理的解决钢筋与混凝土之间的粘结关系, 在计算机分析中更容易实现。
2) 与弥散裂缝模型相比, 损伤塑性模型本身没有裂缝的概念, 无法输出积分点上的裂缝数目, 但通过在ABAQUS后处理中显示最大主塑性应变的矢量图即可间接观察到开裂的位置与方向, 可以达到用来预测结构开裂损伤的目的。不足之处是无法定量得知单元开裂的比例。
参考文献
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[2]石亦平, 周玉蓉.ABAQUS有限元分析实例详解[M].北京:机械工业出版社, 2006.
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[5]刘书贤, 魏晓刚, 王伟, 等.煤矿采动与地震耦合作用下建筑物灾变分析[J].中国矿业大学学报, 2013, 42 (4) :526-534.
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[7]江见鲸, 陆新征, 叶列平.混凝土结构有限元分析[M].北京:清华大学出版社, 2005.
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[9]GB 50010-2002, 混凝土结构设计规范[S].
危岩主控结构面损伤模型研究 第2篇
危岩是迄今研究程度极其薄弱的.地质灾害类型,而主控结构面受荷损伤是危岩发育机理研究的核心技术.通过定义主控结构面裂端损伤区,运用损伤力学方法建立了裂端损伤区的即时泊松比和即时弹性模量的计算方法,并据此构建了主控结构面裂端损伤本构方程,为主控结构面断裂演化数值模拟奠定了理论基础.
作 者：陈洪凯 唐红梅 叶四桥 CHEN Hong-kai TANG Hong-mei YE Si-qiao 作者单位：陈洪凯,CHEN Hong-kai(重庆大学,西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044;重庆交通大学,岩土工程研究所,重庆,400074)
唐红梅,叶四桥,TANG Hong-mei,YE Si-qiao(重庆交通大学,岩土工程研究所,重庆,400074)
损伤模型 第3篇
【关键词】滑坡地质灾害；能量损伤锚固模型；应用
滑坡地质灾害是一种土体位移而造成的灾害，土体位移的原因有自然因素，也有人为因素。一般滑坡地质灾害爆发与气象水文、地形地貌以及地质灾害有关联。滑坡地质灾害的危害性能够阻碍我国社会经济的发展，所以，要把滑坡地质灾害所带来危害降至最低，就需要在滑坡地质灾害的治理上入手进行研究。
1.滑坡地质灾害
1.1形成因素
滑坡地质灾害俗称“走上”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等，其成因包括自然因素和人为因素。
1.1.1自然因素
自然因素主要体现在地质构造和降雨量上。地质构造本身土体土质不稳是造成滑坡地质灾害的主要原因，而降雨是造成滑坡地质灾害最直接的原因。降雨将雨水渗透进土体，改变了其土质，增加了土层的重量，使土层变得松散容易位移，从而出现滑坡地质灾害。一些土层在降雨停止后经过阳光的曝晒，使得水分蒸发，土质干燥而开裂，甚至脱层，使土层在受到地心引力的影响下发生位移，滑坡地质灾害也随之出现。
1.1.2人为因素
造成滑坡地质灾害的人为因素主要体现在工程施工造成的土层松散以及人为活动造成的土体脱层。具体表现在：①工程施工对土地进行开发挖掘，使土层松散；②工程设计时为考虑不周全，排水系统未健全；③人为开地耕种使得土层松动，易移位。
1.2规律
滑坡地质灾害发生的时间有一定的规律可循，因为它与地震、温度、气候、以及人类活动有关，一般具有同时性，而有些滑坡现象发生的时间也会在诱发因素作用后，比如：融雪、风暴潮以及暴雨等来袭后，通常不会立即发生滑坡现象，但是会使得土质疏松，为之后的滑坡地质灾害留下了隐患。个人的山地开垦也使滑坡地质灾害具有滞后性，因为个人的山地开垦一般是用作耕种，不会进行大量开垦，通常会选择在坡脚处开挖，坡脚开挖后，因为其影响面积小，所以滑坡现象并不会立马显现，只有在自然因素的影响下，其坡体下滑重力累计到一定的程度，就会导致滑坡地质灾害。
2.能量损伤锚固模型在治理滑坡地质灾害中的应用
2.1建模
所谓建模是模型系统化建立的过程，建模是研究系统的重要手段和前提。所以在滑坡地质灾害治理工程中，工程施工之前，要对能量顺上锚固模型进行建模。通过建模这一步骤掌握施工中可能要用到的所有数据，这对于滑坡地质灾害治理工程成功实施有很大的帮助。滑坡地质灾害中，需要对土层土体进行岩体加锚，采用锚杆结构+削坡+排水+挡土墙的治理方案。确定好治理方案后，再进行治理滑坡地质灾害治理队伍的组建。在岩体加锚中，锚杆要与加固岩体合成损伤岩锚柱单元。在进行治理相关的计算时，把损伤岩锚柱单元的刚度与相应的裂隙岩体的刚度相叠加，就可以显示出锚杆对于围岩变形的制约作用，这样才能确定好能量损伤锚固模型的建立。
2.2治理施工部署
在确定好滑坡地质灾害治理施工隊伍后，要对其滑坡治理工程的顺序进行计划。滑坡地质灾害的治理施工内容主要由锚杆结构、挡土墙、削坡和排水四个部分组成。根据滑坡地质灾害的特点与技术规范要求，再结合治理工程师已有的经验，采取先上后下的施工顺序。
（1）要先做好治理施工前的准备，实现水通、电通、路通和场地平整。
（2）对岩体力学参数等数据测量定位，建立好滑坡监测点，做好定期观测的准备。
（3）除了削坡区域，其他的排水工程要与现有的排水系统相配合，给予修复和改造。
（4）要搭好锚杆的手脚架，然后钻孔和固定灌浆。
（5）挡土墙、滑坡区域内的排水要予以修复和改造。
（6）恢复滑坡面，进行填土、种植等恢复措施。
2.3计算模型选择
对于滑坡坡体边缘进行治理时，可以采用弹塑性损伤结构模型，先模拟出力学变形的特征，模拟出治理时可能出现土层位移问题，再对滑坡的坡体进行系统锚杆。能量损伤锚固模型的作用是能够起到模拟坡体支护的作用。
2.4计算结果
2.4.1优化滑坡地质灾害治理设计方案
能量损伤锚固模型能够在确保质量和安全的前提下，进行滑坡地质灾害的治理，使得滑坡地质灾害治理方案更优化。严格按照设计要求，对整个滑坡地质灾害治理予以控制，对小坡面控制点进行坐标和高程把控，对治理时的坡面平整度严格把关，才能实现优化滑坡地质灾害的目的。许多实例证明，平整度对锚杆的施工起关键作用，且能直接影响到整个治理的结果。在进行锚杆支护的同时，要考虑到对生态环境的影响，在保证不破坏生态环境的前提下，进行锚杆外挂，钢筋混凝土进行菱形格梁，在支护环节完成后，进行填土，种植植被，恢复其原始状态。
2.4.2设计方案应用
在设计与计算的时候，基本上已经就杆单元法和能量损伤锚固法的情况进行了比较，经过对比较结果的研究发现，一般来说，在所有的条件完全一致的情况下，要想保证滑坡坡体边缘的稳定，锚杆长度在杆单元法的设计中要比能量损伤锚固法设计长，而锚杆的数量在杆单元法设计中药比能量损伤锚固法多。在不破坏生态环境，保证其施工安全的前提下，能量损伤锚固模型能够优化设计，使工程施工的成本大大降低。值得注意的是，在进行原有的滑坡治理时，如果发现有与原设计不符的现象，必须要对设计进行修改或补充，等设计完善好以后再进行治理施工。
3.结束语
滑坡地质灾害的治理是一项复杂的工程，其多专业性与多工种性使得在治理过程长。所以，在治理之前，要充分做好计划，使设计和施工能够完美衔接。能量损伤锚固模型在滑坡地质灾害治理施工中起到的作用就在于优化设计方案、加固设计方案，在保证滑坡地质灾害治理不破坏生态环境和保证安全、质量的前提下，缩短工期、降低成本，使得滑坡治理取得了明显经济效益。
【参考文献】
[1]王永，王海棠，楼颂平.浙江地区小型土质滑坡地质灾害特征及防治方法研究—以长兴县泗安镇山门口滑坡为典型[J].科技通报，2012，28（7）.
[2]郑师谊，张绪教，杨艳等.层次分析法在滇西怒江河谷潞江盆地段崩塌与滑坡地质灾害危险性评价中的应用[J].地质通报，2012，31（2）.
地震损伤模型的发展及分析 第4篇
近年来,我国强震频发,造成了大量既有建筑的损毁,其中,大部分建筑并未出现倒塌,然而这一部分建筑的损伤程度的判别条件并不明确,这也为是否对该部分建筑进行修复加固带来了难题。
现有的混凝土结构抗震设计由于经济性原因而选用小震作用,那么在中震或者大震作用下势必会进入塑性反应阶段,结构也就必定会留下损伤。在建筑的服役期间内,建筑可能受到不止一次的地震损伤。经过多次的损伤累积,建筑的承载能力会出现明显的下降,然而按照现有的规范难以对上述现象做出合理地分析和评估。所以,如何正确评价结构的损伤累积效应,对既有损伤建筑的正常使用和修复加固具有重要的现实意义。
1 损伤模型的发展
1.1 基于结构构件层次的模型
现有的钢筋混凝土结构损伤模型主要分为两类:单参数损伤模型和双参数损伤模型。单参数模型主要借由某一结构力学参量来进行表述,如:极限位移、延性系数、结构层间侧移值等。实际中,结构体系的任一参量的变化都会引起其他参量的变化,结构的位移增加就会导致结构受到更多地震能量的冲击,由于能量的耗散也会引起结构极限位移的缩水。因此,单参数模型不能全面分析结构的损伤参数耦合效应,这也限制了单参数模型的发展。
由于单参数模型的不足,科研工作者开始依靠更多的变量来定性地描述损伤效应。在这类模型中最具代表性的就是Park和Ang[1]提出的双参数模型:
式中,xm为地震作用下的最大位移;xu为单调荷载作用下的极限变形;fy为屈服强度;∫E为耗散能量;β为结构参数所确定的值。
此模型的建立是在两条准则之上:(1)最大位移和耗能能力对损伤的作用为线性关系;(2)最大位移和耗能能力互不影响。科研学者的实际研究发现,上述两条准则在实际建筑中并不适用,但是由于Park损伤模型很大程度反映了影响地震振动对建筑破环影响的两个参数,因此,在国内外工程被普遍接受。国内外的学者也开始基于Park模型提出更为符合实际情况的修正模型。
江近仁和孙景江[2]通过对砖墙的破坏性试验结构进行分析,提出了砖结构的双参数损伤模型:
欧进萍等[3]基于Park模型提出了适用于钢结构的双参数损伤模型:
牛荻涛和任利杰[4]对比上述模型之后,基于实际震害的分析,给出了一种非线性组合的双参数损伤模型:
利用时程分析法结合唐山地震、天津地震的数据给出了相应参数的数值:
Chai Y H[5]提出了修正后的Park损伤模型:
式中,Ehm为单调加载下的非线性耗能;β*为修正后的耗能因子。
式(5)的修正主要针对Park模型中名义耗能不收敛于区间[0,1]的情况。
随后,李军旗[6]、王光远等[7]结合Park模型分别给出了耗能对循环损伤的影响折减后的损伤模型和简化后的线性损伤模型。
1.2 基于结构整体的损伤模型
李宏男[8]结合经典的损伤变量定义,从结构构件的荷载-变形曲线出发,给出了结构整体的损伤变量D的定义,给出的损伤公式如下:
随后给出一座弯曲型三跨四层的现浇钢筋混凝土平面框架,并结合推覆分析方法检验了该公式的正确性。但是此公式和上述所有公式一样都具有自己的局限性。
2 上述模型评价
式(1)至式(5)共同的不足之处在于:(1)所有损伤指数D均不收敛于[0,1];结构在弹性工作阶段内损伤不为0,损伤至完全破坏程度时,D不等于1。(2)所有公式不具有普遍适用性,损伤程度的鉴定范围也没有通用的标准。所有的模型都基于Park模型而来,没有解决Park模型自身存在的不足,修正后的公式反而更加复杂,不具备实际应用的条件。
式(6)简单实用,各参数变量物理意义明确,但是式子必须要结合推覆分析方法才能应用,而推覆分析在对层数较多的建筑进行分析时,误差较大,影响了公式的适用范围。对于高层建筑,如何选取高层建筑周期的阶数及怎么组合成来达到最优的评判效果为式(6)必须解决的难题。
上述模型,反映的是结构达到某一位移或耗能程度下的地震损伤,并没有考虑建筑的疲劳损伤。在同一位移或者具有特定周期的位移的不断反复作用下,即使没有超过上述所规定的限值,建筑也会发生破坏甚至是倒塌。不同荷载的组合会有不同的效果,结构在受到一次较大荷载作用后随后的一次较小荷载作用也能给建筑带来严重破坏,而较小荷载作用后继续作用较大荷载则只是加重破坏。这也表明损伤程度的确定依靠单次的计算是不科学的,必须考虑多次作用的组合效果才能更好符合和服务于实际情况。
3 研究展望
结合以上总结和分析,笔者认为,应将现有的模型和数值分析方法相结合,才能更好地反映结构的实际损伤情况。以式(1)为例说明,这里引入损伤修正函数F=f(D),函数F为修正因子,应根据结构的实际损伤情况做出修正,当结构初次受到损伤时,用式(1)表示结构的损伤,当结构再次受到损伤时,此时式(1)修正为(这里只考虑了F对位移的影响):
第三次受到损伤时,式(1)修正为:
当第n次受到损伤时,依次类推:
此方法反映了多次荷载作用的影响,更符合实际情况,能够更精确地描述地震损伤。但是上述的修正也同样涉及到一个问题:F函数的选取,一个怎样的函数才能更好地反映本次损伤对下次损伤的影响。如何选取一个有效的函数来描述累积损伤对不同参量的影响来进行损伤值的最优评估,仍然是待解决的问题。
摘要：确定一个合理、适用的地震损伤模型,对震后现有建筑的安全评估、修复加固和即将拟建建筑的设计有着十分重要的理论和实际意义。对地震损伤模型的发展进行了简要概述和评价,分析了现有震损模型的合理之处和不足之处,并结合现有的模型提出了新的意见。期望能对后继的科研工作者提供帮助。
关键词：地震损伤,损伤模型,累积损伤,损伤参数
参考文献
[1]Young-Ji Park,Alfredo H.S.Ang.Mechanistic seismic damage model for reinforced concrete[J].Jounal of Structural Engineering,ASCE,1985,111(4):722-739.
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损伤模型 第5篇
基于非局部模型的混凝土损伤的数值模拟
分析了局部损伤模型在进行混凝土应变软化模拟时存在的问题:网络依赖性和零能量损耗问题;在传统的非局部损伤模型中引入光滑的权函数,构造一种新的`非局部损伤模型.计算表明该非局部损伤模型可较好避免有限元在应变软化模拟时的网络依赖性,预测出的荷载-位移反应与实际情况吻合较好.
作 者：杨伯源 李运军 汪忠明 YANG Bo-yuan LI Yun-jun WANG Zhong-ming 作者单位：合肥工业大学,土木建筑工程学院,安徽,合肥,230009刊 名：合肥工业大学学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF HEFEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：30(4)分类号：O346.5关键词：应变软化 网络依赖性 非局部损伤模型 权函数
肝损伤动物模型制作研究进展 第6篇
关键词：肝损伤动物模型,化学性肝损伤,药物性肝损伤,免疫性肝损伤
肝脏疾病是临床常见的, 严重危害人类健康的疾病之一。因此, 重中之重是要研发治疗肝脏疾病的有效药物。在研发过程中, 以人本身作为实验对象受空间、时间、方法乃至道义上的局限, 于是, 对各种肝脏疾病治疗药物的筛选与发病机制的探究, 很大程度上要依赖于实验动物模型的建立和应用[1]。 建立较完善的肝损伤动物模型, 对肝脏疾病的研究有着重要的现实意义。 现将近年来肝损伤动物模型的相关研究进展作以综述和探讨。
1 化学性肝损伤动物模型
化学性肝损伤动物模型是通过化学性肝毒物质, 如四氯化碳 (CCl4) 、D - 氨基半乳糖 (D -GalN ) 、 硫代乙酰胺 (TAA) 等致肝损伤。
1.1 CCl4性肝损伤模型
CCl4在肝脏细胞微粒体内的细胞色素P450 的作用下, 产生自由基 (三氯甲基自由基、三氯甲基过氧自由基和氯自由基) 及一系列氧活性物, 使细胞膜、内质网膜等发生氯烷基化和脂质过氧化, 损伤膜的结构和功能, 最终导致肝细胞死亡[2,3,4]。
CCl4可致急性和慢性肝损伤。刘赴平等[5]采用50%CCl4橄榄油溶液3 mL/kg腹腔注射无特定病原体 (SPF级) SD大鼠, 造模后24 h、72 h、1 周3 个时间点, 急性肝损伤模型鼠的谷丙转氨酶 (ALT) /谷草转氨酶 (AST) 水平明显高于对照组, 且造模后24 h和48 h模型组实验动物存活率分别为40%和10%, 病理切片显示模型鼠肝脏呈急性肝坏死表现。 张海燕等[6]应用20%~50%四氯化碳溶液在1.5 mL/kg剂量下腹腔注射可诱导大鼠慢性肝损伤模型, 实验组动物出现肝细胞变性、凋亡、坏死及再生等病变, 病变稳定, 操作简便。 另有宋敏等[7]通过腹腔注射70 g/L CCl4/橄榄油及自由饮用100 mL/L乙醇水溶液建立了稳定的小鼠慢性肝损伤模型, 模型组小鼠血清中ALT、AST含量明显高于对照组, 超氧化物歧化酶 (SOD) 含量明显低于对照组, 病理切片显示模型组小鼠肝脏脂肪细胞增多, 并出现少量纤维化。CCl4肝损伤模型是一种经典的实验研究模型[8], 一般认为其能准确反映肝细胞功能、代谢及形态学变化, 有着较好的重复性, 但其效果也受如动物性别[9]、给药剂量、给药途径[10,11]等因素的影响。
1.2 D-GalN性肝损伤模型
D-GalN是一种肝细胞磷酸尿嘧啶核苷干扰剂, 可造成肝弥漫性坏死和炎症, 其引起的肝脏病理变化与临床病毒性肝炎相似。 D-GalN可以引起质膜损害, 在肝细胞内形成尿苷二磷酸-半乳糖胺复合物, 耗竭尿苷三磷酸, 致使质膜结构蛋白质合成减少, 膜出现损伤;D-GalN也可改变细胞内离子浓度, 引起肝细胞内Ca2+增多, Mg2+减少。 Ca2+增多使线粒体功能受到抑制, 激活磷脂酶, 加速氧化自由基产生, 加剧肝细胞损伤[30]。 另外D-GalN还可引起肝细胞的代谢紊乱而导致肝损伤[2]。
Keppler等[12]于1968 年首先应用D-GalN制备大鼠肝损伤模型。 张明[13]通过小鼠腹腔注射D-GalN (1.8 g/kg) 1 mL, 对肝脏造成的损伤程度与乙型肝炎病毒的类似, 结果显示此方法可制作经济、有效的肝损伤模型。陈恩强等[14]采用脂多糖联合D-GalN诱导了小鼠急性重症肝炎, 结果表明脂多糖10 μg/kg联合D-GalN 500 mg/kg可成功建立12 h存活率较高的急性重症肝炎小鼠模型, 此模型不仅有较好的稳定性, 而且有较长的存活时间, 可以辅助研究肝炎发病机制, 探索重症肝炎治疗新措施。 D-GalN肝损伤动物模型稳定, 可以复制, 但也有不可逆性, 价格昂贵等不足之处[15]。
1.3 TAA性肝损伤模型
TAA可以引起自由基过多, 氧化型谷胱甘肽水平升高导致大鼠肝损伤; 也可引起肝细胞内Ca2+增多, Mg2+减少, 与D-GalN机制类似。
TAA常用于制作急性肝损伤、肝纤维化模型。 魏新智等[16]一次性腹腔注射不同剂量的TAA制作大鼠急性肝损伤模型, 发现TAA 200 mg/kg的剂量组血清ALT、AST值显著升高, 病理学显示肝细胞变性坏死, 而且肝脏病理变化均一。 张帅等[17]采用0.03%TAA 2 次/周皮下注射SD大鼠, 实验表明在造模第3、6、9 周末测定ALT和AST浓度均明显升高, 诱导了大鼠肝纤维化模型。 TAA致大鼠急性肝损伤模型具有良好的重复性和可行性, 目前已成为国内外成熟、常用的肝性脑病模型。
2 药物性肝损伤动物模型
随着药物的广泛应用, 越来越多由药物引起的肝损伤被发现, 如对乙酰氨基酚、氯丙嗪、异烟肼、四环素等, 也可以此制作肝损伤模型。
2.1 对乙酰氨基酚肝损伤模型
对乙酰氨基酚又称扑热息痛, 是常用的解热镇痛药之一。 在常规治疗剂量时是相对安全的, 但长期或过量使用易造成肝中心小叶坏死, 严重会发展成为急性肝功能衰竭。 对乙酰氨基酚造成肝损伤的原因一般认为与炎症因子、内质网氧化应激、线粒体功能障碍等因素有关[18]。
450 mg/kg对乙酰氨基酚溶液 (用40℃ 0.9%氯化钠溶液配制) 腹腔内注射SD大鼠, 制成了急性肝细胞性肝损伤模型[19]。 对乙酰氨基酚是常见的用来建立肝损伤的模型药物, 但对小鼠敏感, 大鼠不敏感。
2.2 其他药物性肝损伤模型
异烟肼是常用的抗结核药, 但具有肝毒性, 多用于药物性肝损伤的研究。 杨淑艳等[20]认为其致肝损伤机制为毒性代谢产物及免疫反应所致。廖艳等[21]应用400 mg/kg异烟肼连续灌胃14 d制作了大鼠肝损伤模型, 并利用互补DNA微阵列技术研究异烟肼对大鼠肝脏基因表达谱的影响, 探讨异烟肼的肝毒性机制。四环素广谱抗生素亦可引起严重的肝损害。禄保平等[22]以2250 mg/kg四环素混悬液, 按0.2 mL/10 g体重灌胃制成小鼠急性药物性肝损伤。 抗精神病药氯丙嗪同样可致肝损伤, 伍百贺等[23]给予大鼠75 mg/kg氯丙嗪腹腔内注射, 肝组织可见肝细胞有淤胆, 复制了急性胆汁淤积型肝损伤的动物模型。
3 免疫性肝损伤动物模型
3.1 刀豆蛋白A (ConA) 肝损伤模型
ConA又名刀豆凝集素、刀豆素, 是一种植物血凝素, 具有较强的促有丝分裂作用, 有较好的促淋巴细胞转化反应的作用, 能沉淀肝糖原, 凝集马、猪、羊、狗、兔、豚鼠、大鼠、小鼠等动物及人红细胞, 还能引起T细胞介导的肝损伤。 林兴等[24]小鼠尾静脉注射20 mg/kg ConA, 禁食12 h后制成肝损伤模型。 更有研究探讨了不同浓度ConA对小鼠肝损伤的影响, 采用尾静脉注射8、10、12、14、16 mg/kg ConA于白变种实验室老鼠 (BALb/c小鼠) , 结果发现小鼠经尾静脉注射剂量为12 mg/kg ConA第5 周获得了理想的肝纤维化动物模型[25]。ConA诱发的肝损伤模型, 制作简便, 迅速。
3.2 卡介苗加脂多糖 (BCG+LPS) 肝损伤模型
BCG+LPS的作用机制首先BCG激活致敏T细胞, 并大量聚积于肝脏, 注入LPS后进一步激活致敏状态的巨噬细胞, 使其释放大量细胞毒性因子, 如:白介素、白三烯等造成肝损伤[26]。 杨舒婷等[27]通过实验比较, 表明BCG+LPS小鼠尾静脉注射建立急性免疫性肝损伤模型由于腹腔注射建立免疫性肝损伤模型。 此方法造模时间段, 方法简单易行, 损伤持续时间较久, 是目前研究肝炎发病与治疗较为理想的模型之一。
4 酒精性肝损伤动物模型
目前, 国际上公认的酒精性肝损伤模型主要有Tsukamo- to-French模型和Lieber-Decarli模型两种。 酒精所造成的肝损伤可分为急性和慢性肝损伤。
4.1 急性酒精性肝损伤
齐慧慧等[28]一次性给予ICR小鼠50%乙醇 (6 g/kg) 体质量灌胃, 成功复制了小鼠急性肝损伤模型, 小鼠无死亡, 出现反正反射消失、嗜睡等醉酒状态。 此模型造模周期短、 易复制、稳定性好, 是研究急性酒精性肝损伤发病机制和筛选药物的理想模型。
4.2 慢性酒精性肝损伤
雄性SD大鼠按10 mL/kg给予56 度白酒灌胃, 喂饲基础饲料。 其肝脏病理切片提示肝脏发生炎症甚至坏死。 结果提示每日灌胃56 度白酒10 mL/kg连续3 周, 可建立大鼠慢性酒精性肝损伤模型[29]。 此模型简单、快速、易于操作。
5 其他
过量的铜可对肝脏造成损害, 李万立等[31]采用不同浓度的硫酸铜每日灌胃昆明小鼠2 次, 16 周后, 观察肝组织中丙二醛 (MDA) 的含量明显升高, 而SOD和谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH-Px) 活性明显下降;血清ALT和AST活性以及血清、肝脏铜含量明显升高。 此方法可为进一步研究铜代谢异常等疾病提供动物模型。
拉伸情况下混凝土损伤模型的修整 第7篇
关键词：损伤,本构关系,损伤参量D,应变等效,体元
1 损伤理论的发展
损伤是指在外载和环境的作用下,由于细观结构层次的微缺陷发展引起的材料或结构的劣化过程。1958年,Kachanov[1]首先提出了用连续性变量描述受损的连续性能变化的过程,这是损伤这个概念的初步提出。20世纪80年代,我国的有关刊物开始出现有关损伤理论的文章,此后二十多年,尽管损伤理论是在研究金属的特性中发展起来的,但现在的研究结果表明混凝土材料比金属材料更适用于损伤理论[2]。在不同的载荷状况下,会产生不同类型、不同表现形式的损伤。
2 Loland模型[4]和Marzars模型[4]
首先是Loland模型,在应力峰值以前,ε≤εp(εp为对应于应力峰值点的应变值),损伤模型如下:有效应力σ0=E1-εD0,D0为初始损伤,名义应力与损伤参量D的关系为:σ=σ0(1-D),其中,D=D0+C1εβ,β为指数常数。
在应力峰值以后,εp<ε<εu(εu为应变极限值),损伤模型如下:有效应力σ0=E1-D0εp,名义应力与损伤参量D的关系为:σ=σ0(1-D),其中,D=Dεp+C2(ε-εp),由边界条件:σε=εp=σp,dσdεε=εp=0,Dε=εu=1可以定出常数β,C1和C2。β=
Loland模型得出的应力应变全曲线如图1所示。
Loland模型在ε≤εp阶段与实验结果比较吻合。缺点是Loland模型假定了σ0与ε的线性关系。在εp<ε<εu阶段,假定σ0是恒定不变值,并不随ε的变化而变化,这显然与实际情况不符,由于损伤所构造的模型导致的应力应变关系为线性关系,也与实际情况不相符合。其次是Marzars模型,峰值以前σ—ε曲线变化与直线偏差不大而认为是线性的。所以ε≤εp时,D=0,σ=Eε;峰值以后,应变增加而应力按指数函数下降,它对应的宏观裂纹形成而且快速失稳扩展。故ε>εp时,有效应力σ0=σ1-Dp(σp为εp对应的应力值),损伤参量D=1-εεp(1-A)-exp[B(Aε-εp)],名义应力σ=Eε(1-D)。由此模型得到的混凝土损伤本构关系为:σ=Eεp(1-A)+Aεexp[B(ε-εp)],其中A和B均为试件的材料常数。其中各参数如下:0.7<A<1,104<B<105,0.5×10-4<εp<1.5×10-4[10]。Marzars模型的缺点是认为应力在达到峰值以前损伤为零或是初始损伤在达到应力峰值点时不扩展,因此导致了应力应变曲线在这段区间是线性关系,这种假设与实验结果所得的在应力峰值以前应力应变曲线图不相符合。但是在峰值以后的损伤模型的假设而导出σ—ε的曲线与实际试验情况大致相符。Marzars模型的应力应变全曲线如图2所示。
3 修整后的损伤模型
笔者认为,若将Loland模型和Marzars模型结合起来,可以扬长避短,取得更加符合实际情况的效果。在应力达到峰值以前采用Loland模型,而在峰值以后,可以采用Loland模型。而且,在应变达到应变峰值以后,Marzars模型相比素混凝土来说更加适用于钢纤维混凝土。这两种模型经过修整后完全适用于钢纤维混凝土的拉伸力学行为。具体步骤如下:ε≤εp时,有效应力σ0=E1-εD0,损伤参量D=D0+C1εβ,σ=σ0(1-D);峰值以后,即ε>εp时,σ0=σ1-Dp,D=Dεp-εεp(Dεp-A)-Aexp[B(ε-εp)],σ=Eε(1-D)。
而由此修正后的损伤模型得到的纤维混凝土的损伤本构关系如下:
此应力应变关系公式从理论上检验是比较符合实际情况的,对于材料系数A和B还需大量实验总结得出。经过修整后的模型更加符合实际情况,其中有效应力σ0、损伤参量D与应变ε的关系以及应力应变全曲线如图3所示。
此模型的优点是:由损伤模型而导出的应力应变全曲线方程比较符合应力应变全曲线上升及下降阶段的实际情况;缺点是在应力峰值点处过度不平滑,应该做进一步的处理。
4 结语
损伤使人们对材料力学性质的认识更加深刻而且更趋于合理。尽管我们对混凝土及纤维混凝土的损伤机理有一定的认识和研究,但我们必须对损伤模型做进一步的细化和研究,而且还要总结出一系列能运用到实践中的损伤理论和应用原则,为实际工程的使用和检测在理论上开辟道路。
参考文献
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[3]封伯昊,张立翔,李桂青.混凝土损伤研究综述[J].昆明理工大学学报,2001,26(3):7.
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[9]钱济成,周建方.混凝土的两种损伤模型及其运用[J].河海大学学报,1989(3):40-43.
酒精性肝损伤的啮齿类动物模型 第8篇
1 急性ALD动物模型
ALD最简单的模型可通过急性给药仅需几小时或者几天的时间就可形成。目前, 建立急性ALD的动物模型以大鼠、小鼠较常用。复制急性ALD的模型, 最常采用乙醇灌胃的方法, 相比较其他途径更符合人的饮酒途径。
1.1 国内急性ALD模型的研究情况
国内多应用白酒灌胃及酒精腹腔注射的方法制作急性ALD动物模型, 但造模时间、酒精的用量以及酒精的浓度报道不一。而在白酒灌胃的方法中又包括两类:一类是研究人员自行摸索适合自己试验的造模条件, 如文献中常见的一些大鼠急性造模的剂量和时间4~8 g/kg, 1次/d, 连续5~8 d;7~20 m L/kg, 1次/d, 连续5~10 d;所用乙醇的灌胃浓度为50~60% (v/v) [1,2]。另一类主要基于率先采用两种途径进行造模的赵静波等[3]的研究方法。采用健康成熟雄性Wistar或SD大鼠, 一是用白酒灌胃, 每次7 m L/kg、2次/d;对照组灌注等量生理盐水。另一是腹腔内注射18% (v/v) 的乙醇溶液, 每次20 m L/kg、2次/d;对照组腹腔内注射等量生理盐水, 实验周期最长10 d且实验动物自由饮水和普通饲料喂养。结果10 d后成功复制大鼠急性ALD模型, 表现为肝细胞脂肪变性, 伴轻度气球样变和炎性细胞浸润, 并发现灌胃法造模优于腹腔注射法, 死亡率低, 且相对符合人类饮酒习惯。
小鼠急性造模目前也没有统一的急性ALD造模方法。应用高度白酒灌胃动物为国内最常用的方法, 在喂养固体饲料的同时每天定时定量灌注一定浓度的白酒, 既针对小鼠的厌酒天性, 又避免了复杂的操作。国内报道过许多小鼠急性ALD模型的造模方法, 较集中的方法有:谢议凤等[4]每日给予小鼠35°二锅头白酒16 m L/kg, 连续10 d, 造成了小鼠急性肝损伤模型;赵敏等[5]采用经口1次给予小鼠50% (v/v) 乙醇, 灌胃量为12 m L/kg BW (折合乙醇的剂量为4.8 g/kg BW) , 禁食12 h, 1次即可出现ALD的早期表现。
1.2 国外急性ALD模型研究现状
近十年来国外对急性ALD模型的研究以小鼠居多。与国内研究相似的是Carson等[6]的研究为后续造模奠定了基础。方法为通过对B6C3F1雌性小鼠利用单剂量乙醇灌胃, 观察暴饮模型的发展和表征包括血液酒精含量、酒后行为评估、肝脏损伤程度等。用生理盐水稀释的32% (v/v) 的乙醇, 实验各组分别给予3~7 g/kg上述浓度乙醇, 对照组给予与实验组中所用酒精体积最大一组等量的水进行灌胃, 对各项指标进行了不同时间点的观察。其中对于肝脏损伤以谷丙转氨酶、碱性磷酸酶等为指标, 观察其灌胃后4 h、12 h、24 h、72 h各项指标值的变化, 结果发现仅有7 g/kg组出现了轻度的肝损伤。同时本研究还发现血液酒精清除时间在2~12 h, 其中8 h后除7 g/kg组外其余各实验组血液中酒精都被清除。基于此项研究基础, 许多模型制作进行了改动, 如选取4.5 g/kg、5 g/kg或6g/kg BW的乙醇用量, 每隔12 h灌胃1次, 总共3次或将乙醇浓度变化为25%~50%[7,8]。另外一些研究是对大鼠进行造模, 在评价栀子大黄汤对急性ALD的保护作用研究中, 急性造模使用的是50%酒精以12 m L/kg BW进行灌胃, 持续8 d, 与空白对照组比较转氨酶升高 (P<0.05) ;而在库普弗细胞源性前列腺素E2参与酒精引起的肝脏脂肪堆积时, 用5 g/kg BW乙醇给大鼠进行灌胃, 其肝组织发生变化且肝脏甘油三酯升高 (P<0.05) [9]。
2 慢性ALD动物模型
肝脏是酒精代谢的主要场所, 国内外已有许多学者进行慢性酒精中毒所致的ALD的病程和病理变化的研究, 并创建了Lieber-De Carli模型、在饮水中加入酒精的模型、Tsukamata-French模型及国内常用的酒精灌胃模型等。
2.1 自由饮用喂养模型
在水中加入乙醇进行自由饮用的喂养优点是技术水平要求不高, 一般只需要每日更换含有乙醇的液体即可。最初的乙醇暴露动物模型试图模仿人类饮酒方式, 即自由饮用含乙醇的液体。虽然这一模式十分简单, 但难以评估和控制与饮酒有关的营养因素在ALD发生中的作用。特别是啮齿类动物强烈厌恶乙醇的味道或气味, 不易控制酒精的摄入量, 而且大鼠肝脏对酒精代谢能力较强, 容易对酒精形成耐受, 故难以保持血中较高的酒精浓度。1949年Best等在乙醇饮用水模型中观察到并没有证据表明对肝细胞的毒性作用是纯酒精还是糖的原因。基于对这些观察, 当时有人提出, ALD是由于伴随营养不足而不是酒精本身[10]。1995年Keegan等[11]应用单一酒精饮液加低脂饲料进行ALD模型的研究, 方法:对Wistar大鼠在最初3 d以2%蔗糖溶液, 自由饮用;然后在2%蔗糖溶液中加入浓度为5%的酒精, 以后每隔4 d提高酒精浓度5%。至15%后改为每周增加5%的酒精浓度直至40%, 此时酒精占每日总热量的39%。造模大鼠以低脂肪、高蛋白, 并含一定的胆碱、视黄醇、铁和糖类 (占总热量的41%) 的饲料喂养, 持续喂养25周以上, 结果:在造模16周时出现肝腺泡Ⅲ区轻度脂肪变;25周时可产生肝细胞脂肪变性、炎性细胞浸润及中央静脉周围纤维化等损害。该模型是通过食用固体食物和以乙醇溶液为饮料, 并且饮食组成比例与人类接近。因此, 它可能是一种切实可行的且与人类ALD相接近的动物模型, 虽然在Best等研究的基础上有了改进, 但仍有其缺陷, 即不易控制酒精的摄入量, 未能保证血中有效的酒精浓度, 因此造模时间较长且模型肝脏病理改变轻微。
为了克服乙醇厌恶, 自由饮用乙醇的替代技术被开发, 其中乙醇成为流质饮食, 作为唯一的热量来源。研究这些流质饮食模式最多的是Lieber和De Carli, 1963年首次发明了通过液体食料给大鼠喂饲酒精的方法。在这种模型中, 大鼠被给予含有乙醇的流质饮食, 通常弥补了36%的总热量摄入[10]。1984年Keegan等[11]对饲料配方进行了改进。大鼠除了喂饲含酒精的液体饲料外, 不再给其他任何食物或液体, 酒精的摄入量达每日12~18 g/kg。该饲料的热量构成比为蛋白质18%、脂肪35%、糖类47% (36%的热量由酒精替代) , 并含有维生素和无机盐。造模的Wistar大鼠于实验的第4周出现明显的肝细胞脂肪变性, 但未出现坏死与纤维化。进一步研究发现酒精性脂肪肝的严重程度与液体食料中脂肪的含量有关[12]。在此方案下, 啮齿动物天生对酒精的厌恶部分被克服, 从而血液中酒精含量较仅在饮用水中添加乙醇的观察水平高。事实上, 大鼠通过自由饮食每日摄入的酒精量足以产生肝损伤指示了人类早期ALD, 尤其是脂肪堆积。虽然Lieber-De Carli模型是一种简便易行、费用低、形成率高及稳定性好的酒精性脂肪肝模型, 但仍然有其局限性, 即肝组织病理学变化有限, 更严重的肝脏损伤是不能在该模型上观察到。
2.2 胃内喂养模型
为了避开大小鼠对酒精的厌恶, 通过手术植入胃管可使乙醇直接进入胃内。Tsukamoto和French等[13]研究出一种肠内喂养乙醇的ALD模型, 与Lieber-DeCarli方法相似, 都是将乙醇作为流质饮食, 但它是以一个恒定的注入速率让液体饮食进入代替了自由进食。方法:给SD大鼠手术植入胃管, 持续注入含酒精的液体食料, 由于不经口摄入酒精, 酒精可调整至占总热量的47%。该模型最主要的优点是在短短的4周肠内饮食就可模仿出人类早期的ALD病理变化的模型, 此外, 利用该模型在持续注入高脂酒精饲料的同时加入碳酰铁或者延长肠内喂养时间都可出现纤维化和肝硬化, 另一个优点就是可以完全控制酒精和各种营养物质的摄入量, 从而可以保证血中一定的酒精浓度, 并且可研究酒精与营养因素之间的相互作用。改良后的这种模型也可用转基因小鼠进行实验性ALD的研究。虽然Tsukamata-French模型是一种很好的酒精性肝病的模型, 但酒精是强制注入的, 不符合正常摄入过程, 并且制作此模型需要一些技术上的特别训练, 且所需的特殊设备价格昂贵等, 目前仅在国外研究中被成功复制。
2.3 酒精灌胃模型
随着我国中药抗酒精性肝损伤及解酒药的深入研究, 众多的动物模型被建立, 包括大、小鼠ALD模型的建立和病理学观察以及一些动态性研究, 其中以大鼠为研究对象的居多。吴光健等[14]在建立慢性ALD大鼠模型中, 在标准饲料喂养大鼠的基础上, 模型组采用50%酒精, 15 m L/kg灌胃、2次/d, 同时给予10%酒精饮料饲养, 连续14周;对照组大鼠以相同的方式灌服同体积蒸馏水, 饮用自来水, 并应用光镜和电镜观察酒精对大鼠肝组织及超微结构的影响, 结果模型组所有大鼠均出现了脂肪肝, 91.6%的动物发生了酒精性肝炎, 16.7%大鼠可见肝脏间质反应性增生。此外, 唐媛婷等[15]通过每天给予大鼠体积分数56%的白酒, 8 m L/kg灌胃, 每周递增2 m L/kg直至总剂量达16 m L/ (kg·d) , 连续7周, 结果显示:模型组肝细胞脂肪严重变性, 面积在30%~75%之间, 说明长期灌注大量乙醇可引起大鼠肝脏明显脂肪变。在此需特别提出我国《保健食品检验与评价技术规范》中对酒精性肝损伤模型制作规范, 用分析纯无水乙醇以蒸馏水稀释浓度至50%, 对大、小鼠每日以12~14 m L/kg BW (折合乙醇的剂量6~7 g/kg BW) 进行灌胃, 持续30 d, 必要时可延长至45 d。此外, 国外有研究人员给雌性Wistar大鼠胃内注入乙醇5 g/ (kg·d) 、1次/d, 研究结果显示可产生与Tsukamata-French大鼠模型相似的肝组织学改变。
酒精性肝损伤实验动物模型研究进展 第9篇
酒精性肝损伤即酒精性肝病(Alcoholic Liver Disease,ALD),是一种进行性发展严重危害身体健康的疾病。在世界范围内ALD发病率呈逐年上升趋势,为了深入研究其发病机制,筛选有效的防治药物,寻找理想的实验动物模型是十分必要的。本文就建立ALD动物模型研究进展作一简要综述。
1 急性酒精性肝损伤动物模型
赵静波等[1]按0.7 ml/(100 g·d)56度白酒灌胃大鼠,2次/d,酒精腹腔注射组按2 ml/(100 g·d)注射18%的乙醇溶液2次,持续10 d。结果表明白酒灌胃优于酒精腹腔注射。赵敏等[2]采用12 ml/kg 1次灌胃50%乙醇后禁食4、6、8、10、12、16、20和24 h,结果表明禁食16 h后模型组血中TG含量显著升高,HDL值显著降低,病理肝组织脂肪变性程度明显加重。
2 慢性酒精性肝损伤动物模型
2.1 Liber-Decarli模型
Lieber-Decarli等[3]提出全营养素的酒精液体食料,研究发现酒精性脂肪肝的严重程度与食料中脂肪含量有关。此模型简便易行,形成率高及稳定性好,但动物须单独饲养,成本较高,不能保证较恒定的酒精摄入量。
2.2 Tsukamato-French模型
Tsukamato等[4]给大鼠手术置入胃管,持续注入含乙醇的液体食料。研究发现液体食料中脂肪量及种类与ALD形成有密切关系。该模型病变符合进行性ALD演变规律,造模效果好,实验重复率高,但酒精不符合正常摄入过程,技术要求高、维护复杂、成本高,且至今尚未形成酒精性肝硬化模型[5]。朱强等[6]改进TsukammotoFrench的方法,将胃管直接经背部引出。该模型可根据实验对肝脏损伤的不同要求随时调整剂量和造模时间,造模成功率高、模型稳定、成本低。
2.3 直接饮用酒精
王晓红等[7]给SD大鼠自由饮用酒精饮料,酒精浓度从5%开始逐渐递增至40%,每个浓度均持续1周,40%持续4周,造模时间共12周。此造模方式与酒精性脂肪肝患者发病过程相似,简单易行,但不易控制酒精摄入量,难以保持血醇浓度,造模时间较长,成功率不高。
2.4 酒精灌胃
赵初环等[8]予大鼠灌胃浓度递增的52%白酒,11周起改用自由饮酒,12周后模型组血清AST较对照组明显增高,白蛋白水平、白球蛋白比例明显下降,肝脏组织有炎症、坏死和轻微脂肪变性、纤维化。此模型接近人的饮酒习惯,且造模方法简便易行、费用低。
2.5 酒精食料加辅剂模型
冯志强等[9]采用高浓度酒每日灌胃,增加食物中脂肪含量、增加铁剂的方法。结果造模2周后可见肝脏轻微脂肪沉积,3周后中度脂肪肝,4周后重度脂肪肝病变,肝指数明显增大。原海忠与韩刚等[10,11]采用酒脂乳10 ml/(kg·d)灌胃,实验6周后模型组肝指数、TG、GOT、GPT明显升高,肝组织匀浆中SOD活性明显降低,MDA含量明显升高。谢超敏等[12]采用灌服55度白酒并饲高脂饲料,4周后测定的各项指标值都证明了模型成功建立,而且实验造模时间提前了8周。Yokoyama等[13]给豚鼠腹腔注入血红蛋白-乙醛加合物后,以15%酒精为唯一饮料,40 d后出现肝细胞坏死伴炎细胞浸润,90 d时出现门静脉周围及中央静脉周围重度纤维化,且在肝纤维化部位可检测到乙醛加合物。
损伤模型 第10篇
关键词：缺血-再灌注损伤,休克,大鼠,疾病模型,动物
缺血- 再灌注损伤是临床常见的失血性休克后血容量复苏的并发症。单个器官缺血- 再灌注损伤模型已经比较成熟,国内外有大量相关文献报道[1,2],但单个器官缺血- 再灌注损伤模型往往不能反映临床失血性休克后血容量复苏造成的全身多系统器官损伤,尤其是不适合于评价全身给药对多系统器官缺血- 再灌注损伤的防治作用。本实验中我们选用费用低廉、易于饲养的Wistar大鼠,建立了全身性缺血- 再灌注损伤的模型,现报道如下。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验动物
雄性Wistar大鼠30只,体质量200～250 g,由军事医学科学院动物实验中心提供。
1.1.2 试剂
天冬氨酸转氨酶(AST)、丙氨酸转氨酶(ALT)、乳酸脱氢酶(LDH)检测试剂盒购自北京中生生物工程技术公司。
1.1.3 仪器
美国Biopac公司MP100多道生理记录仪;法国Secoman公司半自动生化分析仪。
1.1.4 实验条件
动物分笼饲养,食水自取。室温控制在(24±1)℃,相对湿度60%。
1.2 方法
30只Wistar大鼠予2%戊巴比妥钠(3 ml·kg-1)腹腔注射麻醉,手术分离右颈总动脉并置管用于监测平均动脉压(MAP),分离左后肢股动脉、股静脉并置管分别用于放血及输血。手术后静脉推注肝素钠(1 000 U·kg-1)使大鼠全身血液肝素化,连接多道生理记录仪监测MAP、心电图、肛温、心率。5只大鼠处死,取心、肾、脑、肺组织标本作组织病理检测。其余大鼠待血压稳定后自股动脉快速放血(1.3 ml·min-1·kg-1)至MAP 40 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),在随后20 min内若MAP高于45 mmHg则慢速放血,使MAP维持在40 mmHg左右。放置1 h后,经股静脉回输全部血液,10 min输完,大鼠监测3 h后处死,取心、肾、脑、肺标本作组织病理检测。分别留取最初放出血液及大鼠处死前血液分离血浆用于AST、ALT、LDH检测。计算每只大鼠全部失血量占全身血量百分比。
1.3 统计学处理
实验数据用undefined表示,采用SPSS 11.5统计软件对组间比较行t检验,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
整个放血过程大鼠失血占全身血量(44.4±2.8)%(以大鼠全身血量占质量6%计算[3])。放血前、放血结束时、再灌注前、再灌注后、再灌注后3 h 5个时间点平均动脉压、心率、肛温监测结果见表1。放血前及再灌注后3 h血浆AST、ALT、LDH活性检测结果见表2。再灌注后3 h血浆AST、ALT、LDH活性均显著高于放血前(P<0.01)。放血前、再灌注前、再灌注后3 h心电图结果见图1。失血后心电图呈现心肌缺血样改变,ST段抬高,R波振幅增大;再灌注后心电图R波振幅迅速减小,ST段升高幅度明显减小,病理性Q波形成。再灌注后3 h心、肾、脑、肺组织病理检查结果见图2。与放血前比较,各器官均见明显细胞变性、毛细血管扩张充血及炎症细胞浸润等改变。
与放血前比较,aP<0.05,bP<0.01;与放血结束时比较,cP<0.05,dP>0.05;与再灌注前比较,eP>0.05,fP<0.05,gP<0.01;与再灌注后比较,hP>0.05,iP<0.05
与放血前比较,aP<0.01
A. 放血前;B. 再灌注前;C. 再灌注后3 h
3 讨 论
本实验参照Wiggers改良法[4]建立可逆性失血性休克动物模型,在原模型的基础上将放血过程分为快速放血和慢速放血两个阶段,缺血一定时间后将全部血液回输,模拟了机体在缺血后再灌注的过程。血浆酶学、心电图、组织病理检测结果可以显示机体器官发生了明显缺血- 再灌注损伤。心率、体温、MAP的变化符合机体失血性休克后再灌注的病理过程和临床特征。
本模型以失血为致伤因素,在快速和慢速放血过程中根据MAP值变化调节放血量,使损伤的程度容易量化。MAP是反映血压稳定性的指标,与舒张压、收缩压具有高度相关性,但较舒张压和收缩压更为稳定[5]。随着失血性休克的发生,大鼠的心率、体温和MAP均逐渐下降,放血结束再放置1 h后大鼠MAP和心率均有一定程度的上升,幅度不大,但数值更趋于稳定,摒弃了单纯以血压下降或放血量为指标制作的休克模型不稳定、重复性差[6]的缺点。
肺心肌脑肾放血前再灌注后
本实验尚存在一些缺点和不足。同所有的动物模型一样,本模型对试验者技术熟练程度的要求较高:实验中颈动脉、股动脉、股静脉插管等手术操作比较精细,若操作不顺会造成手术失血;手术操作时间过长也会因麻醉剂的代谢影响麻醉深度,从而对实验结果产生影响。
参考文献
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[3]孙敬方.动物实验方法学[M].北京:人民卫生出版社,2001:114.
[4]胡同增.张自云.实验外科学[M].北京:人民卫生出版社,2000:287-296.
[5]刘梅,鞠忠,张凤山,等.急性脑卒中患者入院时平均动脉压与住院期间死亡、残疾危险性的关系[J].中华高血压杂志,2010,18(14):339-343.