感染后腸易激綜合征動物模型研究進展

臧凱宏，秦紅巖

(1.甘肅中醫藥大學 藥學院，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅中醫藥大學 甘肅省中藥藥理與毒理學重點實驗室，甘肅 蘭州 730000； 3.蘭州大學第一醫院 藥劑科，甘肅 蘭州 730000)

?

·綜 述·

感染后腸易激綜合征動物模型研究進展

臧凱宏1，2，秦紅巖3

(1.甘肅中醫藥大學 藥學院，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅中醫藥大學 甘肅省中藥藥理與毒理學重點實驗室，甘肅 蘭州 730000； 3.蘭州大學第一醫院 藥劑科，甘肅 蘭州 730000)

感染后腸易激綜合征(PI- IBS)是腸易激綜合征(IBS)的一種亞型。目前PI- IBS造模方法主要包括感染后IBS和炎癥后IBS兩大類。感染后IBS主要通過感染細菌或寄生蟲誘導，炎癥后IBS主要通過三硝基苯磺酸、葡聚糖硫酸鈉、脫氧膽酸、乙酸等化學試劑誘導。作者就PI- IBS動物模型的研究及其進展作一綜述，分析不同PI- IBS動物模型制備方法的優點與不足，以期為PI- IBS發病機制研究及治療藥物開發提供參考。

感染后腸易激綜合征； 炎癥后腸易激綜合征； 動物模型； 文獻綜述

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)是一種功能性腸病，其主要癥狀為腹痛和排便功能改變。遺傳、環境、精神心理應激、腦- 腸軸功能紊亂及腸道感染或炎癥參與IBS發生，但其具體機制目前尚未完全闡明[1- 2]。感染后腸易激綜合征(post- infectious irritable bowel syndrome，PI- IBS)是IBS的一種亞型，人群發病率為7%～31%，而腸道感染者中有3%～36%可診斷為PI- IBS[3]。PI- IBS癥狀主要表現為腹痛、腹瀉和里急后重，多在急性腸道感染后出現，并在腸道炎癥恢復后遷延多年，嚴重影響患者生活質量。近年來PI- IBS發病機制研究逐漸受到關注，PI- IBS的病因及病理生理變化研究可為闡明IBS發病機制提供重要的線索和依據。

PI- IBS動物模型對研究PI- IBS發病機制及研發治療藥物至關重要。目前，制備PI- IBS動物模型大致分感染后IBS模型和炎癥后IBS模型兩大類方法。作者綜述目前制備PI- IBS動物模型的常用方法及特點，以期為PI- IBS發病機制研究及治療藥物開發提供參考。

1 感染后PI- IBS動物模型

1.1 細菌感染誘導的PI- IBS動物模型

臨床多數PI- IBS發病誘因是腸道細菌感染[4]，細菌感染誘導建立的PI- IBS動物模型與臨床PI- IBS發病過程更為相似。大鼠給予空腸彎曲桿菌(108CFU·只-1)灌胃可制備感染后IBS動物模型[5]，感染后12周動物仍存在腹瀉及糞便性狀改變，約27%動物出現直腸黏膜內淋巴細胞增多。文獻報道，鼠傷寒沙門菌及嚙齒動物腸道彎曲桿菌也可用于誘導建立PI- IBS動物模型，鼠類腸道彎曲桿菌(108CFU·只-1)灌胃小鼠，在細菌感染后4周動物即出現結腸黏膜嗜鉻細胞增生及5- 羥色胺(5- HT)增多；而鼠傷寒沙門菌(108CFU·只-1)感染的小鼠在4周后可出現腸道菌群異常增多[6]。目前，關于細菌感染誘導的PI- IBS動物模型研究仍比較局限，空腸彎曲桿菌、鼠傷寒沙門菌及腸道彎曲桿菌灌胃法誘導建立的PI- IBS動物模型能夠更好地模擬人類PI- IBS發病特點，但該模型不具有PI- IBS患者典型的腸道病理特征，如內臟痛覺超敏、結腸運動障礙及內分泌改變等。

1.2 寄生蟲感染誘導的PI- IBS動物模型

旋毛蟲為線蟲綱寄生蠕蟲，可感染人和其他哺乳動物引起旋毛蟲病，小腸是旋毛蟲病累及的主要器官。研究發現，小鼠給予旋毛蟲幼蟲(300～400幼蟲·只-1)灌胃誘導感染，感染后4周動物即出現內臟痛覺超敏和腸道運動失調等典型IBS癥狀，該癥狀可持續存在8～10周[7]。旋毛蟲感染誘導的PI- IBS動物模型具有穩定、持久等優勢，多用于PI- IBS發病機制及藥物治療研究。最新研究表明，旋毛蟲感染誘導的PI- IBS模型空腸末端及回腸熱休克蛋白70表達異常與腸道低度炎癥、內臟高敏感性及腸道動力異常有關[8]，十二指腸、回腸及外周血中INF- γ及IL- 17水平顯著升高[9]。值得關注的是，旋毛蟲動物感染率受動物品系影響較大，例如NIH小鼠及Swiss小鼠對旋毛蟲感染比較敏感，而balb/c小鼠不易感染旋毛蟲[10]，提示在制備旋毛蟲感染誘導的PI- IBS動物模型中需要注意動物品系的選擇。

巴西日圓線蟲也可用于制備PI- IBS動物模型，大鼠或小鼠給予其幼蟲(3 000～5 000幼蟲·只-1)皮下注射，感染后3～4周動物即出現內臟痛覺超敏、結腸運動障礙或結腸黏膜肥大細胞增生等IBS特征[11]。然而，巴西日圓線蟲感染動物模型的內臟痛覺超敏持續時間較短，僅有30 d左右。隱孢子蟲是一種體積微小的球蟲類寄生蟲，主要寄生于小腸上皮細胞。文獻報道，5日齡大鼠給予隱孢子蟲的蟲卵(105只-1)灌胃，動物成年即出現IBS癥狀，如空腸痛覺超敏及黏膜內肥大細胞增生等。隱孢子蟲感染誘導的PI- IBS動物模型的優點在于內臟痛穩定而持久，即使在體內寄生蟲清除后100 d內臟痛敏仍持續存在。研究發現，新生大鼠感染賈地鞭毛蟲，在其成年后可出現內臟痛覺超敏、黏膜肥大細胞及淋巴細胞增多等IBS特征[12]。可見，寄生蟲感染誘導的PI- IBS動物模型具備IBS主要癥狀特征，模型穩定，制備簡便，在PI- IBS研究中應用比較廣泛。

2 炎癥后PI- IBS動物模型

現代研究發現，導致PI- IBS癥狀產生的主要因素是感染所激活的腸道炎癥反應，而非感染微生物本身；臨床研究發現潰瘍性結腸炎患者在疾病恢復期常出現IBS樣癥狀，因此炎癥后PI- IBS動物模型在一定程度上模擬了PI- IBS的臨床特征。應用化學藥物結腸灌注建立急性結腸炎動物模型，在動物結腸炎消失后可出現IBS樣癥狀和特征性病理組織學變化，這些動物模型統稱為炎癥后IBS模型。炎癥后IBS動物模型存在持續的腸道免疫激活，具有典型的IBS內臟痛覺增敏、腸道黏膜通透性增加及黏膜屏障功能降低、腸道炎癥細胞浸潤及內分泌細胞數量增加等典型的腸道動力異常及內分泌活動改變。

2.1 三硝基苯磺酸(TNBS)誘導的PI- IBS動物模型

TNBS是一種化學性半抗原，進入體內與組織蛋白結合，可激活輔助性T淋巴細胞介導免疫應答。TNBS與乙醇混合溶液結腸灌注是制備潰瘍性結腸炎的傳統方法，所制備的動物模型在給藥后3～5 d呈現急性腸炎，給藥后1～2周表現為慢性結腸炎，2周后結腸炎癥逐漸消失。據報道，小鼠結腸灌注低劑量TNBS 13 μg·只-1、大鼠結腸灌注TNBS 10～60 mg·只-1[13]，4周后動物結腸炎癥消失但可出現內臟痛覺超敏、結腸運動障礙、結腸黏膜通透性改變和分泌功能異常以及腸道黏膜屏障功能降低等IBS特征[14]。系統性文獻分析顯示，TNBS法是目前應用最廣泛的PI- IBS動物模型制備方法[15]。TNBS法制備的PI- IBS動物模型具有相對持久的內臟痛覺過敏，在TNBS給藥后17周內臟痛仍持續存在。然而，目前TNBS制備PI- IBS動物模型的方法差別較大，如藥物劑量、給藥體積、結腸灌注深度、乙醇濃度以及動物品系等。近期研究報道，小劑量TNBS[(5 mg·0.8 ml)·只-1]距肛門8 cm處結腸灌注所制備PI- IBS動物模型具有成功率高、動物死亡率低等優點，且模型動物有穩定的內臟痛、黏膜嗜鉻細胞增生及5- HT利用增高[15]。

2.2 葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的PI- IBS動物模型

DSS是一種硫酸多糖體，大鼠或小鼠飲用5%DSS連續5～10 d即可誘發潰瘍性結腸炎。DSS誘導結腸炎癥的輕重程度主要取決于DSS劑量、給藥時間及動物品系，其機制與DSS毒性作用、腸道菌群改變及巨噬細胞功能缺陷有關。文獻報道，小鼠飲用1%～4%DSS連續7 d，3周后動物出現內臟痛覺超敏，且該癥狀連續存在7周。然而，2%DSS誘導的PI- IBS大鼠模型對直結腸擴張不敏感，說明該模型大鼠結腸的機械性感覺可能缺失[16]。目前，關于DSS誘導的PI- IBS動物模型中是否存在結腸運動障礙及黏膜通透性異常等IBS其他癥狀特征，尚未見文獻報道。

2.3 脫氧膽酸誘導的PI- IBS動物模型

脫氧膽酸是一種游離膽汁酸，其主要功能是乳化脂肪促進脂溶性物質的腸道吸收。臨床研究顯示，部分PI- IBS患者存在膽酸鹽吸收異常，且腸道膽酸鹽濃度與腹瀉發生相關[17]。動物結腸灌注脫氧膽酸可增加腸黏膜通透性，導致結腸上皮細胞缺損并誘發腸道炎癥反應。近期研究發現，大鼠連續3 d結腸灌注脫氧膽酸(4 mmol·L-1，1 ml·只-1)誘發結腸炎，動物在3周后出現持續性內臟痛覺超敏[18]，提示脫氧膽酸可用于制備PI- IBS動物模型。

2.4 乙酸誘導的PI- IBS動物模型

乙酸是目前制備潰瘍性結腸炎動物模型應用最廣泛的誘導劑之一，結腸灌注乙酸可增加血管通透性，破壞結腸黏膜屏障并誘發炎癥[19]。研究發現，4%～10%乙酸結腸灌注后4 h即可誘發炎癥，而在給藥后7 d結腸炎癥消失。文獻報道，幼年大鼠(10日齡)結腸灌注0.5%乙酸可誘發輕度結腸炎，動物于成年后可出現內臟痛覺超敏，且該痛覺超敏穩定而持久，可維持8～12周左右[20]。乙酸制備PI- IBS動物模型具有成本低、重復性好、模型穩定等優點，此外，研究發現乙酸誘導的PI- IBS模型具有結腸運動異常、腸道5- HT分泌明顯增加，近端結腸肥大細胞數目明顯增加等IBS典型病理組織學特征，但結腸黏膜屏障功能未見明顯改變[21]。

2.5 異硫氰酸烯丙酯誘導的PI- IBS動物模型

異硫氰酸烯丙酯是一種強大的致炎劑，0.5%異硫氰酸烯丙酯結腸灌注可用于制備急性結腸炎小鼠模型，模型動物表現為體重下降、急性腹瀉、結腸腫脹及潰瘍形成。文獻報道，用0.5%異硫氰酸烯丙酯(50 μl·只-1)小鼠結腸灌注，給藥后4周動物結腸炎癥消失但出現胃腸運動加快等IBS癥狀，可用于制備PI- IBS動物模型[22]。此外，有報道5%異硫氰酸烯丙酯(0.2 ml·只-1)給新生期大鼠結腸灌注，動物成年后可出現持久的內臟痛覺超敏[23]。異硫氰酸烯丙酯制備的PI- IBS動物模型具有內臟痛覺超敏及結腸運動加快等IBS特征，且制備動物模型具有成本低、模型穩定等優點。

2.6 酵母聚糖誘導的PI- IBS動物模型

酵母聚糖是從酵母菌細胞壁中提取的一種多聚糖，結腸灌注可用于制備結腸炎動物模型，該模型具有炎癥廣泛、黏膜上皮缺損及腸壁增厚等表現。近期研究發現，小鼠給予酵母聚糖(3 mg·ml-1，0.1 ml·只-1)結腸灌注可通過敏化結腸機械性感受受體產生持久的內臟痛覺超敏[24]。由此可見，酵母聚糖可用于制備PI- IBS動物模型，但目前關于該模型的研究較少，模型動物是否具有結腸運動障礙及黏膜通透性異常等IBS的其他癥狀也尚無文獻報道。

3 小 結

理想的PI- IBS動物模型應具備以下特點：(1)早期腸道感染或炎癥；(2)后期腸道感染或炎癥完全恢復并伴有典型IBS癥狀，如內臟痛敏、結腸運動障礙等。眾所周知，臨床PI- IBS發病誘因多是腸道細菌感染，如空腸彎曲桿菌、大腸桿菌、沙門菌及志賀菌等所致的腸道感染。因此，細菌感染誘導建立的PI- IBS動物模型與臨床PI- IBS發病過程更為相似，但現有動物模型僅能部分模擬PI- IBS患者的腸道黏膜病理變化，如淋巴細胞增多及嗜鉻細胞增生等。寄生蟲感染誘導的PI- IBS動物模型具備IBS的主要特征，如內臟痛覺超敏、結腸運動障礙及黏膜分泌功能缺陷等[25]，但該模型的病因及發病機制與PI- IBS臨床病程有一定差距，并不能充分模擬PI- IBS的臨床病理機制。目前，基于PI- IBS動物模型的大量研究證實，多種化學藥物誘導建立的急性結腸炎動物模型中，動物在結腸炎癥完全恢復后出現了IBS樣癥狀和IBS特征性病理組織學變化，由此可見，潰瘍性結腸炎動物模型在炎癥恢復期可作為PI- IBS動物模型，用于模擬PI- IBS的疾病過程是可行的。

[1] 姚路靜.150例腸易激綜合征發病因素分析[J].現代醫學,2012,40(5)：560- 562．

[2] 寧麗琴,葉柏.腸易激綜合征研究進展[J].現代醫學,2008,36(6)：449- 452．

[3] 王子愷,楊云生.感染后腸易激綜合征[J].胃腸病和肝病學雜志,2012,21(10)：996- 907．

[4] de GIORGIO R,BARBARA G.Is irritable bowel syndrome an inflammatory disorder？[J].Curr Gastroenterol Rep,2008,10(4)：385- 390．

[5] HU X,ZHANG X,HAN B,et al.Theinhibitory effect of tongxieyaofang on rats with post infectious irritable bowel syndrome through regulating colonic par- 2 receptor[J].BMC Complement Altern Med,2013,13：246．

[6] BARMAN M,UNOLD D,SHIFLEY K,et al.Enteric salmonellosis disrupts the microbial ecology of the murine gastrointestinaltract[J].Infect Immun,2008,76(3):907- 915．

[7] YANG B,ZHOU X,LAN C.Changes of cytokine levels in a mouse model of post- infectious irritable bowel syndrome[J].BMC Gestroenterology,2015,15：43．

[8] 周旭春,孫曉寧,楊波等.感染后腸易激綜合征小鼠不同腸段腸黏膜熱休克蛋白70的表達及意義[J].中國現代醫學雜志,2015,25(29)：1- 6．

[9] 劉丹,楊波,藍程等.感染后腸易激綜合征小鼠腸黏膜和血中細胞因子的表達變化[J].中山大學學報：醫學科學版,2015, 36(6)：841- 845．

[10] MAYER E A,COLLINS S M.Evolving pathophysiologic models of functional gastrointestinal disorders[J].Gastroenterology,2002,122(7):2032- 2048．

[11] HILLSLEY K,LIN J H,STANISZ A,et al.Dissecting the role of sodium currents in visceral sensory neurons in a model of chronic hyperexcitability using Nav1.8 and Nav1.9 null mice[J].J Physiol,2006,576(Pt 1):257- 267．

[12〗 HALLIEZ M C,MOTTA J P,FEENER T D,et al.Giardia duodenalis induces para- cellular bacterial translocation and causes post- infectious visceral hypersensitivity[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol,2016,310(8)：574- 585．

[13] CHOUDHURY B K,SHI X Z,SARNA S K.Gene plasticity in colonic circular smooth muscle cells underlies motility dysfunction in a model of postinfective IBS[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol,2009,296(3):G632- 642．

[14] 蘇敏.腸安Ⅱ號方對三硝基苯磺酸(TNBS)誘導炎癥后腸易激綜合征(PI- IBS)大鼠腸粘膜免疫屏障的作用機制研究[D].北京：中國中醫科學院,2014．

[15] QIN H Y,XIAO H T,WU J C,et al.Key factors in developing the trinitrobenzene sulfonic acid- induced post- inflammatory irritable bowel syndrome model in rats[J].World J Gastroenterol,2012,18(20):2481- 2492．

[16] EIJKELKAMP N,KAVELAARS A,ELSENBRUCH S,et al.Increased visceral sensitivity to capsaicin after DSS- induced colitis in mice:spinal cord c- Fos expression and behavior[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol,2007,293(4):G749- 757．

[17] SLATTERY S A,NIAZ O,AZIZ Q,et al.Systematic review with meta- analysis:the prevalence of bile acid malabsorption in the irritable bowel syndrome with diarrhoea[J].Aliment Pharmacol Ther,2015,42(1):3- 11．

[18] TRAUB R J,TANG B,JI Y,et al.A rat model of chronic postinflammatory visceral pain induced by deoxycholic acid[J]. Gastroenterology,2008,135(6):2075- 2083．

[19] RANDHAWA P K,SINGH K,SINGH N,et al.A review on chemical- induced inflammatory bowel disease models in rodents[J].Korean J Physio Pharmacol,2014,18(4):279- 288．

[20] WINSTON J,SHENOY M,MEDLEY D,et al.The vanilloid receptor initiates and maintains colonic hypersensitivity induced by neonatal colon irritation in rats[J].Gastroenterology,2007,132(2):615- 627．

[21] 王迎寒,周淑媛,王婭杰,等.戊己丸不同配伍方對炎癥后腸易激綜合征模型大鼠結腸運動及5- 羥色胺含量的影響[J].世界華人消化雜志,2013,21(13):1226- 1233．

[22] KIMBALL E S,WALLACE N H,SCHNEIDER C R,et al.Small intestinal cannabinoid receptor changes following a single colonic insult with oil of mustard in mice[J].Front Pharmacol,2010,1：132．

[23] al CHAER E D,KAWASAKI M,PASRICHA P J.A new model of chronic visceral hypersensitivity in adult rats induced by colon irritation during postnatal development[J].Gastroenterology,2000,119(5):1276- 1285．

[24] JONES R C 3rd,OTSUKA E,WAGSTROM E,et al.Short- term sensitization of colon mechanoreceptors is associated with long- term hypersensitivity to colon distention in the mouse[J].Gastroenterology,2007,133(1):184- 194．

[25] 楊波,藍程,周旭春.感染后腸易激綜合征小鼠Cajal間質細胞改變對腸道動力和內臟敏感性的影響[J].上海交通大學學報：醫學版,2014,34(7):978- 983．

2016- 02- 29

2016- 05- 08

國家自然科學青年基金資助項目(81400596)；國家自然科學基金部主任基金資助項目(81341145)

臧凱宏(1975-)，男，甘肅天水人，講師，藥理學碩士。E- mail：zangkh@163.com

秦紅巖 E- mail：candyqin2008@hotmail.com

臧凱宏，秦紅巖.感染后腸易激綜合征動物模型研究進展[J].東南大學學報：醫學版，2016，35(4)：598- 601.

R574.4

A

1671- 6264(2016)04- 0598- 04

10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.04.030