潰瘍性結腸炎動物模型的研究進展

范玉晶 裴鳳華 劉冰熔

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一種病因未明的腸道非特異性慢性炎癥性疾病，主要包含了兩個獨立的疾病，潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)和克隆氏病(crohn's disease，CD)，兩者在臨床表現和病理組織學上有明顯差別，但其病因和發病機制都尚不明確。近年來，隨著人們生活水平的不斷提高以及飲食結構和生活習慣的改變，潰瘍性結腸炎的發病率逐年上升［1］。由于本病具有癥狀隱匿治愈難度大等特點，已被世界衛生組織列為現代難治病之一。為明確潰瘍性結腸炎的病因及發病機制，人們制作了多種動物模型對其進行研究，UC的實驗動物模型建立方法有很多種，這些動物模型的建立方法各有優劣，筆者就近幾年UC動物模型研究進展作一綜述。

一、應用免疫學方法建立的UC動物模型

此法主要是通過同種異體組織或異種異體組織對實驗動物致敏而得到UC動物模型。應用免疫法建立潰瘍性結腸炎動物模型，癥狀相對較輕，多為慢性炎癥反應過程，需要的實驗周期較長，但因與人類潰瘍性結腸炎的臨床癥狀比較相似，具有一定的應用價值。

1．胎鼠結腸種植模型:此模型的制作過程是典型的宿主抗移植物反應。以胎鼠結腸作為抗原，在無菌狀態下通過手術移植至同系的成年鼠腎包膜下，術后正常飼養7 d，即可產生典型的細胞免疫反應，也就是宿主的抗移植反應，20 d后解剖即可見典型潰瘍性結腸炎形成［2-3］。應用本法造模的大鼠癥狀與人臨床表現相似，為慢性炎癥反應病程［4］，但是該模型需要嚴格的無菌操作，技術難度高，實驗周期長，成功率低。

2．大鼠結腸細菌菌株模型:此模型的制作過程是利用大鼠結腸的正常菌群作為抗原，注入到實驗大鼠的體內，誘導大鼠產生免疫反應，導致潰瘍性結腸炎產生的一種方法［5］。

隨著注入次數的增加，大鼠相繼出現軟便、大便潛血陽性、黏液便，伴食欲減退、消瘦、倦怠、毛松等癥狀，類似臨床潰瘍性結腸炎的變化，并逐漸加重，一月后即可出現典型潰瘍性結腸炎癥狀。組織病理學檢查符合潰瘍性結腸炎，同時出現細胞免疫功能下降和循環免疫復合物增加，說明潰瘍性結腸炎的發生與免疫相關［5］。本方法簡單、經濟、成功率高，產生的癥狀與臨床相似，是較好的病因學研究模型。但本實驗的實驗周期較長，并且需要實驗器材制備大腸桿菌混懸液。

3．結腸黏膜組織致敏模型:此模型的機制是在結腸局部發生Arthus反應(即實驗性局部過敏反應)而導致結腸炎。可選用同種異體或異種異體，即利用其他大鼠或者其他動物的結腸黏膜組織所制成的勻漿，加入Frend佐劑后，對每只鼠于第1天和第15天在足墊內注射上清液0．1～0．3 mL，第17 d，于大鼠背部注射0．1 ～0．3 mL，第 24 d，對大鼠腹股溝處注射0．1～0．3 mL，第 30 d腹腔注射 0．1 ～0．3 mL(末次注射液中不加Frend佐劑)，腹腔注射5 d后，大鼠可產生類似臨床潰瘍性結腸炎癥狀［6］。

本方法的優點在于穩定性好、臨床相似度高，但實驗周期過長，需要一定實驗設備、條件及相應的技術，掌握困難，重復性不理想，難以達到科研實驗的要求，目前已較少應用。

二、應用化學刺激法建立UC模型

此模型的制作是通過外源性化學介質直接刺激正常鼠的直腸或結腸，使刺激部位的粘膜產生炎性病灶而獲得UC模型，此法制備的模型多為急性模型，其優點在于模型制作需要的時間短，癥狀較為明顯。

1．乙酸模型:目前常用的為經肛門腸腔灌注法。此模型機制是利用乙酸的化學刺激增加血管通透性，激活激肽，促進纖維蛋白的水解，干擾凝血過程，造成結腸黏膜屏障結構破壞，通過激活環氧合酶和脂氧合酶途徑啟動炎癥反應的發生，其炎癥介質與人類的急性腸炎的炎癥介質相似，可作為研究人類潰瘍性結腸炎的急性期、致炎機制及相關治療藥物的模型［7］。但此模型僅反映粘膜急性損傷過程，不能正確反映人類炎癥性腸病免疫學變化，目前已很少應用。

2．葡聚糖硫酸鈉(DSS)模型:葡聚糖硫酸鈉(DSS)是由蔗糖人工合成的一種硫酸多糖體，能誘發潰瘍性結腸炎。其機制可能與抑制上皮細胞增生、破壞腸粘膜屏障、腸道菌群失調、巨噬細胞功能失調及DSS對結腸上皮的毒性作用并影響DNA合成有關［8-9］。多年來，廣大學者通過對DSS模型的反復制備和深入研究發現此模型具有制作方法操作簡單、經濟適用、周期可長可短等優點，可作為免疫及遺傳學研究的模型。目前應用較為廣泛。

3．角叉菜膠模型:角叉菜膠是一種硫酸多糖，多由紅藻類植物中提取出來的。角叉菜膠能夠直接對結腸細胞造成損傷，導致結腸黏膜的通透性增強。并且在停止灌飲角叉菜膠后，腸道粘膜的炎癥仍可持續10～14 d左右，能較好的模擬疾病的慢性病程，該動物模型制作簡單，技術要求低，但本模型動物多用豚鼠，成本較高，且主要病變部位在盲腸，現已較少應用。

4．過氧化亞硝酸鈉(NaOONO2)模型:用過氧化亞硝酸鈉誘導的大鼠潰瘍性結腸炎模型，是一種較新的實驗造模方法。此法由 Rachmilewitz［10］于1993年制作成功，我國學者鄭紅斌等［11］2001年首次用大鼠建立成功并在方法學上作了初步探索。該模型產生機制可能是利用過氧化亞硝酸鈉的細胞毒性，使腸黏膜保護屏障受破壞，并通過增加腸道粘膜的通透性作用，使亞硝酸鹽進入血液循環中，進一步加重了炎癥反應程度。此外，其作用機制還可能與氮氧化機制有關。本模型具有制作簡單，重復性好，制作成本低廉等優點，其形態學改變與氮氧化機制相關，能反映潰瘍性結腸炎發病的部分發病機制，但由于過氧化亞硝酸鈉在常態下易分解，不穩定，較適用于NO在UC中的作用機制及UC的藥物治療方面的研究。

5．惡唑酮模型:惡唑酮(OXZ)是一種半抗原物質［12］，經研究發現，惡唑酮對小鼠灌腸，可以誘導小鼠潰瘍性結腸炎模型生成。其誘導的結腸炎模型的作用機制屬于Th2型細胞介導的腸道炎癥反應，其腸道粘膜具有潰瘍性結腸炎的病理特征。作為研究UC發病機制及藥物療效的評估較為理想。該方法具有制作簡單、經濟，重復性好的優點，但該模型具有自愈傾向，缺少慢性過程，對于慢性潰瘍性結腸炎的模擬度不高。

三、復合法

復合法是指應用兩種或兩種以上的造模方法來制備動物模型。復合法制備的大鼠潰瘍性結腸炎模型對闡明UC的病因發病機制具有一定意義，該模型綜合體現了潰瘍性結腸炎的兩個最可能的致病原因:結腸黏膜屏障的損害與免疫調節失衡，是目前較為公認的潰瘍性結腸炎經典造模方法。

1．2，4，6-三硝基苯磺酸(TNBS)-乙醇模型:三硝基苯磺酸與乙醇灌腸一次致炎是目前最為常用的潰瘍性結腸炎模型建立方法，具有其他建模方法所沒有的優點。該模型的作用機制是當TNBS溶于乙醇灌腸時，乙醇作為有機溶劑溶解腸黏膜表面的粘液，破壞腸粘膜屏［13］，然后進入局部腸組織，TNBS作為一種有機酸半抗原，可與大鼠體內結腸組織蛋白結合，形成全抗原，使T淋巴細胞致敏，從而引起腸壁一系列免疫應答反應，繼而誘發結腸炎癥。

該模型所選用的三硝基苯磺酸-乙醇溶液造價較低，模型建立方法簡單，模型持續時間較長，可充分體現急性炎癥向慢性炎癥遷延轉化過程，并且其與臨床上的潰瘍性結腸炎具有極高的相似度。因此應用較為廣泛。

目前亦有用二硝基苯磺酸(DNBS)造模的方法［14］，其作用機制、造模方法、各個時間段出現的組織病理學變化與TNBS結腸炎相似，但DNBS毒性較小，價格相對也較低。具有廣泛的應用前景。

2．二硝基氯苯(DNCB)-乙酸模型:DNCB是一種有毒小分子化學物質，它可以作為半抗原與組織蛋白結合成完全抗原，激發機體產生T細胞介導的細胞免疫反應［15］。造模機制與TNBS－乙醇模型類似，1964年由Bick等［16］在豚鼠上建造所得，1978年Rabin等［17］對其進行了改進，并在兔身上成功制出潰瘍性結腸炎模型。目前多在大鼠身上廣泛應用。本模型成功率高，重復性好，缺點是制作過程繁瑣，且DNCB毒性大，動物死亡率高。

潰瘍性結腸炎動物模型的制作除上述常用方法外，還有自發性結腸炎［18］、分子生物學技術［19-21］、中醫證候動物模型等，但由于目前技術有限，并且潰瘍性結腸炎的病因及發病機理尚不清楚，因此，無法完全模擬出人類潰瘍性結腸炎的模型。在今后的模型研究中，建立一個價格低廉、操作簡單、重復性好且又與人類UC極度相似的UC實驗動物模型，是最理想的目標，如建模成功將為潰瘍性結腸炎的治療提供研究基礎。

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