氣道重塑大鼠模型的研究現狀

劉 波，石紹順

(1.遼寧中醫藥大學，沈陽 110032；2.遼寧中醫藥大學附屬第二醫院，沈陽 110034)

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綜 述

氣道重塑大鼠模型的研究現狀

劉 波1，石紹順2*

(1.遼寧中醫藥大學，沈陽 110032；2.遼寧中醫藥大學附屬第二醫院，沈陽 110034)

篩選30余篇可信度高的關于氣道重塑大鼠模型建立的實驗研究類論文，總結出復制支氣管哮喘氣道重塑動物模型的研究現狀：品系選擇上，SD大鼠、Wistar大鼠和BN大鼠等較小鼠更有優勢，近年來SD大鼠在國內被較多采用。國內相關文獻查閱中發現SD大鼠的應用率占56%。對于SD大鼠體質量和鼠齡的選用，體質量一般為180 g左右,4～6周齡，致敏原的選擇及激發方式以用卵蛋白(OVA)加用免疫佐劑，腹腔注射和皮下注射聯合致敏的途徑為優。

支氣管哮喘;氣道重塑;大鼠模型

支氣管哮喘是世界上最常見的慢性疾病之一，全球約有3億哮喘患者，我國哮喘患病率約為0．5%～5%，且呈逐年上升趨勢，已成為全球哮喘病死率最高的國家之一[1-2]。本病病因多樣，發病機制復雜。近年來，大量病理研究[3]顯示，慢性持續性支氣管哮喘除了存在氣道炎癥和非特異性氣道高反應性外，亦存在特征性的氣道結構改變。氣道重塑的病理改變具有明顯的氣道炎癥，細胞呈團狀聚集，以淋巴細胞、嗜酸粒細胞為主，上皮細胞增生，呈指狀突起，平滑肌肌層增厚，結締組織增生，氣道周圍有大量膠原纖維沉積，杯狀細胞分泌黏液增加等，被認為是造成難治性哮喘的根本原因。哮喘患者氣道炎癥伴隨著氣道結構改變，即氣道重塑。氣道重塑的概念[4]是由 HUBER和KOESSLER兩位學者于1922年首先提出的，其定義主要是病理組織學描述，表現為氣道上皮細胞黏液化生、平滑肌肥大/增生、上皮下膠原沉積和纖維化、血管增生等[1]。近年來隨著工業化的進程加快和環境的污染，哮喘的發病率和病死率呈全球性增高，再次引起醫學工作者的重視，各種支氣管哮喘氣道重塑的動物模型也成為研究的熱點。

1 動物選擇

1．1 品系選擇 常用的小鼠品系有BALB/c,C57BL/6,A/J等，已制備出反映氣道慢性炎癥過程的氣道重塑模型。姜愛英等[5]利用小鼠模型,可觀察血管內皮生長因子受體抑制劑SU5614對模型小鼠支氣管肺泡灌洗液(BALF)VEGF的表達情況、肺組織病理學變化,氣道反應性和氣道血漿滲出的變化，最近有學者研究發現用BALB/c ，C57BL/6系制作的哮喘模型，其炎癥反應無明顯差別[6]。但是小鼠模型的缺點是體積小，操作及取材較困難，且其制作往往需要多次致敏和激發。

有學者研究發現不同品系的鼠類對致敏原的反應有差異。國外關于哮喘研究的論文多采用BN大鼠，該品系模型在特異性抗體的產生及誘發哮喘癥狀上優勢明顯，尤其容易引起IgE介導早期反應以及 Th2 的優勢免疫應答[7]。主動致敏處于麻醉狀態下的BN大鼠，霧化吸入卵白蛋白可誘發遲發性支氣管痙攣[8]。但BN大鼠價格較昂貴且獲取較困難，在國內應用較少。國內多使用SD大鼠或Wistar大鼠[9-10]。在國內相關文獻查閱中發現SD大鼠的應用率占56%，Wistar大鼠的應用率占20%。

1．2 體質量、鼠齡差異 PALMANS等[11]選用雄性BN大鼠質量為250～350 g，2～5月齡。汪辰吟等[12]選用Wistar大鼠雄性180～220 g，李霞等[13]選用Wistar大鼠雄性(200～250 g)與雌性(170～250 g)1∶2配比所育，離乳21 d的子代鼠。對于SD大鼠體質量和鼠齡的選用，體質量約為180 g,4～6周齡。其中最小體質量為30 g[14],最大體質量為250 g[15]。李錚等[16]選用雄性SD大鼠體質量為120～160 g，4～6周齡。單麗囡等[17]選用雄性SD大鼠體質量為160～200 g，6～8周齡。龍懷聰等[15]選用雄性SD大鼠200～250 g。

2 模型制作

2．1 致敏原的選擇 姜愛英等[5]采用甲苯二異氰酸酯(TDI)誘導哮喘模型，另有選擇磷酸組胺作為過敏性哮喘造模劑，但需要經過一定時間的潛伏期才會誘發哮喘反應。病毒、真菌、細菌等上呼吸道病原體感染后也可激發呼吸道高反應，所以也有一些研究者采用這些病原體作為造模劑,但是穩定性欠佳。目前卵蛋白(OVA)以免疫原性強、來源容易、價格低廉的優勢成為目前哮喘動物模型中使用最廣泛的致敏原[18-20]。分為單純OVA和復合OVA(含佐劑)2種。因佐劑(氫氧化鋁、滅活百日咳桿菌、內毒素)具有在局部產生炎癥反應,有效產生免疫應答,易導致機體產生反應[21]，有防止脫敏現象的發生的特點，故同時加用免疫佐劑。

2．2 致敏及激發的方式和時間 國外學者[22-23]在大鼠皮下植入熱凝結雞卵蛋白碎片使其致敏，3周后靜脈內注射熱凝結卵蛋白一次激發復制出哮喘氣道嗜酸粒細胞浸潤和發作期氣道高反應性模型。崔龍蘋等[24]報道通過一次性腹腔注射含卵蛋白和氫氧化鋁AL(OH)3的生理鹽水，2周后頸外靜脈內注射卵蛋白生理鹽水溶液，激發哮喘發作，以致氣道重塑。但大量臨床試驗顯示，通過靜脈注射的激發方式，大鼠病死率較高。

隨后研究者改良激發方式，主要以吸入過敏原為主，采用霧化吸入的激發方式，發現大鼠病死率有所下降。呂國平等[25]報道了參照徐淑云等實驗方法,用卵蛋白(OVA)腹腔注射致敏，后用超聲霧化吸入法激發建立哮喘大鼠模型。遲磊等[26]對哮喘動物模型致敏原的選擇及激發方式作以改進，主要為加大佐劑劑量、腹腔注射和皮下注射的聯合致敏途徑，用新鮮配制的OVA1 mg+氫氧化鋁200 mg+生理鹽水1 mL混懸液在大鼠兩腹股溝、腹、前足趾，共4點做皮下注射，每點0．2 mL，同時腹腔注射0．2 mL。于實驗第15天，以1%OVA進行多次反復霧化吸入激發。MANSOOR等[27]在之前的研究者的免疫佐劑里加入滅活百日咳桿菌，發現更容易誘發出大鼠的氣道炎癥以及氣道高反應。其采用腹腔注射雞卵白蛋白(OVA)懸液(OVA+AL(OH)3+0．9%NaCl)以及6×109個熱致死百日咳桿菌致敏，從第12天起模型各組動物開始霧化吸入相同的致敏激發哮喘大鼠。周妍等[28]于實驗第1、8天對模型各組動物腹腔注射雞卵白蛋白(OVA)懸液(OVA+AL(OH)3+0．9%NaCl)以及6．7×109個熱致死百日咳桿菌兩次致敏,致敏1周后,讓大鼠每日霧化吸入1%OVA生理鹽水2 mL，20 min/次,連續7 d進行激發造模。李春雷等[29]利用SD大鼠五點注射卵蛋白并復加臭氧暴露可成功建立氧化應激特征性支氣管哮喘模型。PALMANS等[11]在實驗第1、8天通過腹腔注射含有OVA和AL(OH)3的0．9%NaCl 0．5 mL進行系統致敏，其后分別以不同周長為時限，每周3次霧化吸入OVA,研究表明延長OVA暴露時間可以形成類似于人類支氣管哮喘中氣道重構的改變。

3 模型成功標準

3．1 動物表現形態 模型組大鼠均發生連續激發后，大鼠體質量減輕、毛色失去光澤、反應遲鈍。從實驗動物的外觀、體質量、行為等方面進行評定，模型組較正常組體質量增長緩慢，并表現為呼吸氣促。嚴重者發生呼吸減慢或節律不齊、點頭或腹式呼吸、輕度紫紺、四肢癱軟、行動遲滯或俯伏不動、反應遲鈍，豎毛、毛色失去光澤，并隨著激發次數增加癥狀逐步加重。

3．2 大鼠肺組織病理檢測 切片HE染色結果表明氣道壁周圍大量炎性細胞浸潤，平滑肌增厚，細胞氣道薄膜不規則增生，皺褶明顯減少，提示已發生氣道重塑。上皮細胞有不同程度壞死且有脫落，氣道杯狀細胞增生，纖維化細胞增多等重塑特征明顯加重,平滑肌細胞均有不同程度的改變，細胞內結構的改變提示細胞功能的改變。“氣道壁的增厚和面積比例的改變是形態學改變的一個客觀指標。”曾有研究發現，在氣道平滑肌收縮或者松馳的時候，氣道壁內部周長均保持不變，所以可作為氣道壁厚度和內管壁的參照標準，用來反映這兩者的變化，以減少氣道狀態、管徑大小和切片等因素引起的誤差。通常采用面積與基底膜周長的比值作為標準化結果，來反映氣道壁平滑厚度和內管壁厚度的變化。

4 結語

迄今為止有很多種氣道重塑動物模型的建立方法，其目的皆為尋求哮喘的發病機制，以做到治病求本，但由于其發病機制復雜，致敏動物在短時間內吸入高濃度變應原所激發的反應難以真正模擬人類在生活生產環境中常年累月接觸變應原所自發形成的哮喘[30]，應用也存在諸多不足，有待不斷完善。一個理想的動物模型應具備高度相似和可重復利用的特質，只有其病變過程與病理反應與人類具有極高的相似度，才能更好的研制出新的治療方法，才能為醫學事業做出更大的貢獻。研究一種能與人類哮喘病理過程完全相同的動物模型，仍是亟待解決的重要課題。

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Airway remodeling in rats model

LIU Bo1,SHI Shaoshun2*

(1.Liaoning University of Traditional Chinese Medicine，Shenyang 110032,China；2.Second Affiliated Hospital of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine,Shenyang 110034,China)

Selects more than 30 high credibility of experimental studies of airway remodeling in rats model of journals and journal articles,carries on the comprehensive analysis and evaluation,summed up the replication bronchial asthma airway remodeling,the status of study on animal models.Strain selection,SD rats and Wistar rats and BN rats have more advantages than mice,in recent years SD rats were increasingly used in domestic.Domestic literature review found that the utility ratio of SD rats was 56%.For the use of SD rat body quality and age,body quality in general is about 180 g,4-6 weeks,the trigger choice and stimulating way with egg albumin (OVA) combined with immune adjuvant,intraperitoneal injection and subcutaneous injection for optimal joint sensitization.

bronchial asthma;airway remodeling;rat model

10.13463/j.cnki.cczyy.2016.06.071

遼寧省科技廳博士啟動基金項目“清肺平喘顆粒干預哮喘大鼠氣道重塑機制研究”(20141165)；遼寧省教育廳 遼寧省大學生創新創業訓練計劃項目“從TGF-β1/Smads信號通路探討清肺平喘顆粒干預哮喘氣道重塑機制”(201510162000005)。

劉 波(1992-)，女，碩士研究生，主要從事中醫學方向研究。

R562.25

A

2095-6258(2016)06-1303-04

2016-06-04)

*通信作者：石紹順，男，醫學博士，副主任醫師，電話-18940158842,電子信箱-1069862422@qq.com