宫内节育器动物实验研究进展

现代育龄妇女常用的避孕方法包括宫内节育器避孕、药物避孕、屏障避孕、哺乳期避孕、安全期避孕、体外排精避孕等，而宫内节育器(Intrauterine device，IUD)因避孕效果好、安全、经济、可逆成为中国计划生育节育措施的主要方法，中国近50%的育龄妇女使用宫内节育器[1]。第一代宫内节育器即惰性宫内节育器，以塑料、不锈钢或聚乙烯为原料，本身不释放任何活性物质，因其带器妊娠率高及不良反应严重已被淘汰。目前常用的是第二代宫内节育器，能够释放活性物质(铜、锌、孕激素或止血药物)，又被称为活性宫内节育器。含铜IUD具有安全、廉价、低妊娠率和脱落率等优点，但在置器初期因铜离子爆释会引起月经过多，长期放置会出现腰腹疼痛和不规则阴道出血[2]。含孕激素IUD如左炔诺孕酮宫内缓释系统(曼月乐)不仅用于避孕，还能够改善痛经、经量多和贫血等症状，可用于治疗子宫内膜异位、月经过多、痛经、宫腔粘连、子宫腺肌症、子宫内膜增生和子宫肌瘤等[3]，放置初期妊娠率约0.1%[4]，与输卵管结扎术接近，但长时间放置会导致阴道不规则出血、经量减少，甚至闭经和激素类副反应而影响其续用率；第三代无支架宫内节育器如吉尼系列IUD，铜面积330 mm2，因其体积小、无支架、灵活，可弯曲和线性模型[5]，能够适应大部分宫腔形状，有效避免了传统IUD因个体差异导致的节育器形状与宫腔的不相容的缺点，减少了对子宫内膜的损伤，能够改善疼痛和月经过多等反应，降低了脱落率，可接受性强。但同时对手术操作要求高，操作不当容易造成子宫穿孔、节育器的下移和脱落等。近年来生物可降解材料的出现，也为宫内节育器的材质提供了更多选择，而宫内节育器的动物实验是研究IUD避孕效果及副反应的重要手段，也为新型IUD的研制提供了重要平台，现对有关宫内节育器动物实验研究进展做综述，并对未来宫内节育器动物实验前景进行展望。

一、宫内节育器动物实验研究的概况

早在1970年，Eckstein等[6]首次发现在大鼠交配前于其一侧子宫角放置丝线，能够有效阻止受孕，而不影响动物的发情周期。目前用于宫内节育器动物实验的动物种类多样，动物实验中采用的节育器形状及材料也不同，研究者通常根据动物子宫的具体形状，设计不同形状的宫内节育器，如棒状、立体网状等，材料有陶瓷材料、不锈钢、聚乙烯、硅橡胶和镍钛记忆合金[7]、聚乙烯醇等。对宫内节育器的评价主要包括避孕效果、对局部和全身的影响等。

二、宫内节育器动物实验实验动物的选择

1.啮齿类动物：宫内节育器实验动物多选择啮齿类动物。鼠类易于饲养和操作，性情温顺，成熟期短，繁殖能力强，动情周期规律，排卵指标易于检测，能在一定程度上反映出哺乳动物的生化机理。其中大鼠体型比小鼠稍大，适宜作输卵管结扎、卵巢切除、生殖器官的损伤修复等实验，因此常用于计划生育方面的研究。兔子因可操作性强也是众多学者用来做宫内节育器动物实验的选择对象。

2.灵长类动物：灵长类动物与人类在解剖和生理上具有高度相似性，也被一些研究者作为宫内节育器的研究对象。但灵长类动物来源困难，价格昂贵，检测月经和发情周期比较困难而较少被选择。

3.其他：Malcolm等[8]实验发现，在雌性白尾鹿子宫内放入铜宫内节育器，可以明显减少受孕率，可作为管理小规模鹿群抑制生殖的一种方式。

三、宫内节育器动物实验避孕效果的评价

1.第一代惰性宫内节育器的避孕效果评价：第一代宫内节育器多选用陶瓷、不锈钢等惰性材料。张元珍等[9]在SD雌性大鼠子宫内放置生物陶瓷IUD和不锈钢IUD，发现两者均有较强的抗生育作用,而陶瓷材料能够减轻雌性大鼠子宫内膜的炎症反应，对全身的主要脏器不产生明显的影响，具有良好的生物相容性。氧化铝为生物陶瓷的主要成分，已被研究证实在人体内长期应用是安全的，且生物陶瓷与生物组织有优异的亲和性，并且具有抗血栓，灭菌的功效，但目前生物陶瓷材料IUD在并未在临床上广泛应用。

2.第二代活性宫内节育器的避孕效果评价：(1)传统药铜IUD的避孕效果评价，将兼释放左炔诺孕酮和铜离子的药铜节育器放在家兔子宫内，明显较少了雌兔生殖道内的精子数量，并能抑制精子活性，其避孕效果优于单一活性左炔诺孕酮或铜离子成分，并减少了副作用[10]。实验也发现可以在狒狒子宫内放置左炔诺孕酮宫内缓释系统(曼月乐，长纵臂均为32 mm T型IUD，含52 mg左炔诺孕酮，释放剂量20 mcg/d),体现出动物对它的良好耐受性[11]。动物实验也证实，曼月乐可以加速子宫内膜萎缩，间质水肿和蜕膜样变，同时伴有炎症浸润，增加子宫颈黏稠度，阻挡精子通过，从而减少胚胎着床。上述动物实验为研究药铜节育器的安全性和有效性提供支持。(2)生物高分子材料宫内节育器的避孕效果评价。近年来随着生物可降解材料及纳米控释载药技术出现，纳米金属聚合物IUD成为计划生育方面炙热的研究领域,其具有广阔的应用前景[12]。它利用纳米铜IUD采用低密度聚乙烯与纳米铜颗粒共混，复合材料内部纳米铜颗粒分布均匀，基体能够有效控制纳米铜的释放速率，人为可调控铜离子的释放剂量，大大提高了铜离子的利用效率，同时制作工艺也更加简单，它为宫内节育产品的材质设计提供了新契机。狄海红等[13]在家兔子宫内分别放置裸铜IUD(表面积为20 mm2)和低密度聚乙烯纳米复合材料IUD(表面积为20 mm2,纳米铜释放剂量0.5～1.0 μg/d)，研究发现，纳米铜IUD对家兔子宫内膜超微结构形态学改变较裸铜组轻裸铜节育器置于宫腔后，释放以铜的氧化物为主，大量铜氧化产物对子宫内膜刺激作用大，有动物实验研究发现裸铜IUD会破坏家兔子宫内膜腺体，造成细胞结构损伤，纤毛细胞变性和核固缩，影响其正常的结构和功能，这可能与大量铜氧化物形成加重对子宫内膜的刺激有关。纳米铜IUD中的铜遵循溶出控释规律，实现了Cu的可控性释放，可以显著提高铜离子的利用效率，能够增加避孕效果，减少铜离子的暴释，改善了对子宫内膜的刺激症状。通过体外实验研究也发现，纳米铜低密度聚乙烯复合材料IUD毒性等级为0-1，提示这种物质是微毒的，动物实验没有发现严重的系统毒性，长期放置观察炎症反应轻微[14]，虽然两者避孕率相似，但纳米铜可以减轻对子宫内膜的刺激，消除暴释现象，放置纳米铜IUD子宫内膜表面更光滑和柔软[15]，同时纳米铜可以降低血清中t-PA及PGE2水平，这可能与减轻节育器所致的副反应有关。以上研究体现出纳米铜IUD良好的生物相容性，值得我们在未来动物实验中进一步研究其避孕效果。(3)近年来随着聚乙烯醇在医疗中的眼科、伤口敷料和人工关节方面的广泛应用，另一些学者通过对大鼠测定血清和宫腔液铜离子的浓度来比较Tcu380A(长5 mm，直径2 mm)和络合铜宫内节育器(CuCl2/SiO2/PVA)(基于聚乙烯醇的络合铜复合物，释放剂量5～10 mcg/d)两者中铜离子的利用效率，这种新型的络合铜复合节育器以聚乙烯醇为基本材料与铜盐进行共混，从聚乙烯醇复合物释放的铜离子能够被多聚物的交联速率所控制，能够在血液循环和局部官腔液体长期持续稳定释放[16]。Li等[17]也通过体外模拟宫腔体液环境研究发现在放置初期复合宫内节育器(CuCl2/SiO2/PVA)血清铜离子浓度没有时间依赖性的显著变化，复合节育器表面没有出现大量的氧化物，提高了铜离子的利用效率，也避免铜离子和子宫内膜直接接触，高分子络合铜形状可塑，能够减轻对大鼠子宫内膜的刺激，减少了副作用，同时也降低了脱落率和妊娠率，提高了避孕效果。节育器中铜离子的有控稳定释放和高效利用以及材料的生物相容性仍是提高避孕效果的重要环节，可以在未来的动物实验中进一步拓展上述节育器的优点。(4)近年来镍钛记忆合金因具备良好的生物相容性，记忆效应，超弹性和抗疲劳性，能够满足医学的应用需求，已经被广泛运用在器械，航空领域等。陈和平等[18]将镍钛记忆合金药铜节育器(将记忆合金制成长15 mm,外径2 mm的螺旋管，内置37.5 mm2的铜丝和4.95 mg消炎痛)放在大鼠子宫内研究发现，记忆合金药铜节育器形状可以随子宫内温度而改变，具有记忆效应，材料的组织相容性能够减少对子宫内膜的压迫，不加重对子宫内膜的损伤，可以进一步利用记忆合金的物理学性能使IUD有更好的子宫内膜容受性[19]，提高其利用率，减少副作用和脱落率。上述动物实验宫内节育器结构采用的为二维模型，一些学者在充分利用材料优异性能的同时研制了三维立体模型(3-DRIUD)镍钛记忆合金IUD，它将直径为0.05 mm镍钛合金外包绕硅橡胶，内芯是由不锈钢和塑料外壳组成。经大鼠实验研究发现，立体宫内节育器其容积大可占子宫腔约2/3，它比传统的二维模型体积稍大，重量减轻，能够明显减少对大鼠子宫内膜的压迫，改善出血症状。其立体结构能够降低脱落率和怀孕率，可逆性好，这也可能与物理占据子宫空间位置有关[20]。宫内节育器新的三维结构模式较好地适应了子宫形态，材料的改进改善了对子宫内膜的不利影响，对宫内节育器结构和材料的改进仍是未来节育器动物实验中进一步研究的方向。

四、宫内节育器动物实验手术方式的选择

目前动物实验在动物子宫内放置节育器普遍采用的是传统的开腹手术，而这种手术方式可能会影响到非开腹目的对实验指标的观察。师伟等[21]研制了宫内节育器避孕大鼠无创式建模方法，探索大鼠经阴道-宫颈途径无创式置入IUD的成模效果，模拟临床IUD避孕措施的动物造模具有可行性，无创式造模大鼠能为IUD的节育避孕效果和副反应研究提供有效的动物模型[22]，且提示无创法较之开腹法能明显减轻IUD所致子宫内膜损伤，为能够更准确的评价节育器的避孕效果和对子宫内膜的影响提供技术支持，可成为未来宫内节育器动物实验采用的新的手术方式。

五、宫内节育器动物实验前景展望

宫内节育器材料和形状的改进仍为未来动物实验研究的主要方向，随着现代科技发展，动物实验宫内节育器形状选择趋向于灵活，材料选择趋向于具有良好的生物相容性，对局部影响小的材质。研制出避孕效果好，接受性强的宫内节育器仍是未来动物实验改进的主要方向。宫内节育器动物实验研究的目的是研制出更符合临床应用的宫内节育器，减少节育器的副作用和提高其避孕效果来满足广大妇女的避孕要求，同时也是落实国家的计划生育政策，维护妇女身心健康，提高妇女生活质量的重大举措。

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