泌尿动物模型

一、泌尿细菌感染的核心病原体与感染机制

泌尿系感染（UTI）主要由肠道来源的革兰阴性杆菌引起：

1. 主导病原体：大肠埃希菌（E. coli）占70%-90%，通过表面黏附素（如菌毛）结合尿路上皮受体定植。

2. 其他常见病原体：

• 革兰阴性菌：变形杆菌、克雷伯菌、肠杆菌、沙雷菌。

• 革兰阳性菌：肠球菌（粪肠球菌/屎肠球菌）、葡萄球菌，多见于留置导尿guan或泌尿结构异常患者。

3. 特殊病原体：支原体、衣原体、真菌（白色念珠菌）可导致混合感染，以逆行感染为主。

感染危险因素：医源性操作（导尿、pang胱镜）、免疫低下、女性生理结构、尿液滞留等。

二、数学建模：揭示感染动力学与防治机制

1. 导尿guan相关感染模型（CAUTI）

• 模型构建：将感染过程分为4个动态部分：

• 导管外表面：用Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piskunov（FKPP）方程模拟细菌增殖扩散。

• 膀胱：逻辑斯蒂增长模型+稀释项（尿液流速影响）。

• 导管内流动：对流-扩散方程模拟细菌随尿液运输与附着。

• 导管内表面：FKPP方程+细菌沉积源项。

• 关键发现：

• 尿液流速决定菌尿风险：低流速时细菌增殖＞稀释作用，菌尿风险高；增加液体摄入可降低风险（70%人群易感性与流速相关）。

• 感染源推断：皮肤源→导管外下部定植；引liu袋污染源→导管内下部定植。

2. 膀胱感染免疫反应模型

• 个体建模（IBM） ：模拟细菌、免疫细胞（巨噬细胞、中性粒细胞）、趋化因子的相互作用。

• 环境：200×200网格模拟膀胱尿路上皮层。

• 机制：免疫细胞招募路径、细菌清除效率的量化分析。

应用与局限性

三、动物实验模型：病理机制与药物评估平台

1. 小鼠模型（广泛应用）

• 方法：经尿道灌注细菌悬液（50μL, 10⁷ CFU大肠杆菌）。

• 优势：

• 模拟细菌定植、上行感染（膀胱→肾脏）、生物膜形成。

• 遗传背景多样，适合宿主-病原体互作研究。

• 局限性：

• 生理差异：小鼠膀胱仅3-4层细胞（人类5-7层），尿液成分不同。

• 非自然感染：需人工诱导，无法wan全模拟人类免疫应答。