慢性阻塞性肺疾病動(dòng)物模型研究進(jìn)展

其力木格 金桃 拉喜那木吉拉

【摘 要】慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一種常見病和多發(fā)病，建立動(dòng)物模型研究具有重要的臨床意義，本研究對(duì)國(guó)內(nèi)外COPD動(dòng)物模型建立研究進(jìn)行綜述，為優(yōu)化COPD動(dòng)物模型研究提供有利條件。

【關(guān)鍵詞】慢性阻塞性肺疾病；動(dòng)物模型

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD），是以持續(xù)氣流受限為特征的可以預(yù)防和治療的疾病，其氣流受限多呈進(jìn)行性發(fā)展，與氣道和肺組織對(duì)香煙煙霧等有害氣體或有害顆粒的異常慢性炎癥反應(yīng)有關(guān)。為了研究其發(fā)病機(jī)制和探索新的臨床有效方法，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)其動(dòng)物模型的建立進(jìn)行大量研究，建立標(biāo)準(zhǔn)化和符合臨床實(shí)際的COPD動(dòng)物模型。筆者通過查閱各類與COPD動(dòng)物模型相關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，總結(jié)出幾種COPD動(dòng)物模型。

1 COPD造模方法

1.1大氣污染法

1.1.1 吸入二氧化硫（SO2）法：SO2作為刺激性氣體，經(jīng)氣道吸入融于水后形成H2SO3后，可損傷氣道上皮。吸入SO2是一種經(jīng)典制作動(dòng)物慢性支氣管炎模型的方法，許建英等[1]研究發(fā)現(xiàn)吸入SO2可以形成具有氣流阻塞的慢性支氣管炎、即COPD模型，而且此類模型應(yīng)在測(cè)定反映氣流阻塞的指標(biāo)后方能確定應(yīng)用。SO2不能嚴(yán)格控制，稍有不慎就可能使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物窒息死亡。

1.1.2 氯化鎘誘導(dǎo)法：吸入毒性顆粒介導(dǎo)的肺內(nèi)炎癥反應(yīng)可致COPD。研究發(fā)現(xiàn)通過CdC12建立出來的肺氣腫動(dòng)物模型同人類小葉中央肺氣腫的病理改變很相似。因此除了彈性蛋白酶/抗彈性蛋白酶失衡機(jī)制以外，該動(dòng)物模型也可作為研究肺氣腫發(fā)病機(jī)制的動(dòng)物模型[2]。

1.2 單純熏香煙法

吸煙是COPD發(fā)病的重要危險(xiǎn)因素，香煙煙霧中的丙烯醛、氫氰酸和甲醛等，能夠損傷呼吸道黏膜纖毛上皮細(xì)胞，使纖毛脫落，細(xì)胞壞死，繼而增生變厚，導(dǎo)致支氣管痙攣；煙霧含大量氧自由基，活化的肺泡巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞生成更多的氧自由基，這些自由基可造成組織損傷；煙霧可提高氣道上皮和肺泡上皮的通透性，使之更易遭受蛋白酶攻擊，造成蛋白酶/抗蛋白酶系統(tǒng)失衡，促使肺氣腫形成。煙霧還可增加氣道對(duì)細(xì)菌感染的易感性，下呼吸道感染更加重COPD相關(guān)的支氣管肺損害，形成惡性循環(huán)，致使病理不斷進(jìn)展[3]。

1.3 基因調(diào)控法

隨著基因組后時(shí)代的到來，為了研究疾病相關(guān)基因的功能，眾多研究者紛紛通過轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和基因敲除動(dòng)物，構(gòu)建了多種基因相關(guān)性COPD動(dòng)物模型，為研究COPD易感基因和細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)提供了很多新線索[4]。

1.3.1 自然基因變異法：目前COPD唯一確立的基因風(fēng)險(xiǎn)因素即為α1-AT的基因代碼的變異，在COPD的發(fā)展中，不同的基因型對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)增加程度是不同的。α1-AT缺乏是COPD的風(fēng)險(xiǎn)因素之一，使支氣管壁對(duì)嗜中性細(xì)胞釋放的彈性蛋白酶的防護(hù)能力降低，導(dǎo)致肺部蛋白酶和抗蛋白酶系統(tǒng)的平衡被破壞，彈性蛋白酶不斷水解導(dǎo)致肺損傷。有報(bào)道發(fā)現(xiàn)易感因素動(dòng)物的品種不同，對(duì)COPD的易感性亦不同。α1-AT的含量與肺氣腫的發(fā)病有直接的關(guān)系，在2周時(shí)某些個(gè)體會(huì)出現(xiàn)肺氣腫，進(jìn)一步篩選可獲得相應(yīng)的動(dòng)物模型[5]。此方法動(dòng)物品種和模型制備條件過高，成本昂貴。

1.3.2 基因缺失法：相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)水解酶蛋白家族的成員ABHD2具有水解酶的活性，參與節(jié)脂類代謝。ABHD2基因表達(dá)于肺泡II型上皮細(xì)胞和支氣管平滑肌細(xì)胞，ABHD2基因敲除小鼠可自然發(fā)展成肺氣腫。在國(guó)內(nèi)外首次進(jìn)行了Abhd2基因與肺部功能的相關(guān)性研究，并首次發(fā)現(xiàn)了Abhd2基因功能與肺表面磷脂代謝有關(guān)；首次研究了Abhd2Gt/Gt小鼠年齡相關(guān)性肺氣腫的發(fā)病機(jī)制。

1.4 蛋白酶誘導(dǎo)法

研究表明蛋白酶-抗蛋白酶失衡是引起COPD的主要原因。蛋白酶誘導(dǎo)的方法簡(jiǎn)便且穩(wěn)定，但它造成的病變與人類常見的由長(zhǎng)期吸煙引起的并不完全一致，且病變往往分布不均。而且，氣道滴入木瓜蛋白酶造模進(jìn)行氣管內(nèi)滴注藥物、進(jìn)行呼吸功能評(píng)價(jià)以及模擬輔助通氣時(shí)，需要進(jìn)行氣管插管，大鼠的氣管直徑較小，便于插管操作。

1.5呼吸道感染

1.5.1 細(xì)菌植入法：文文等[6]推測(cè)細(xì)菌對(duì)CTGF有一定的誘導(dǎo)作用，這一作用可能參與了 COPD 的發(fā)病過程。這一研究表明，單純控制感染并不能阻止 COPD 的進(jìn)展，還需要對(duì)細(xì)菌感染后復(fù)雜的分子機(jī)制進(jìn)行深入研究和干預(yù)。進(jìn)一步研究CTGF的表達(dá)規(guī)律、活化方式和作用特點(diǎn)，探索特異且實(shí)用的阻滯CTGF效應(yīng)的治療方案，可能是有效治療COPD的新途徑。

1.5.2 脂多糖誘導(dǎo)法：LPS為常用的COPD動(dòng)物模型的誘導(dǎo)材料，LPS是革蘭陰性菌的細(xì)胞壁的主要成份。劉君波等[7]研究發(fā)現(xiàn)此方法簡(jiǎn)便易行，省時(shí)省力，更適用于COPD實(shí)驗(yàn)研究，不足之處在于動(dòng)物死亡率高。

1.6 氣管內(nèi)注入LPS加熏香煙法

目前國(guó)內(nèi)外建立COPD動(dòng)物模型的方法主要以煙熏合并氣管內(nèi)注入LPS為主，判斷該模型是否成功的指標(biāo)，除了觀察病理組織學(xué)改變外，還需采用肺功能指標(biāo)。宋一平等[8]熏香煙聯(lián)合LPS誘導(dǎo)COPD大鼠模型，與單獨(dú)熏香煙比較，明顯縮短造模時(shí)間，減少建立模型過程中大鼠死亡率，提高成功率。

1.7 氣管內(nèi)注入蛋白酶加熏香煙法

高振等[9]研究發(fā)現(xiàn)模型組見肺泡擴(kuò)張，間隔變窄，斷裂并融合成較大囊腔，有充血現(xiàn)象，有炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。

1.8 熏香煙加氣管注入脂多糖結(jié)合臭氧暴露法

實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)無論是用熏煙加LPS氣管注入法復(fù)制大鼠COPD模型， 還是在此基礎(chǔ)上加臭氧暴露，均可重現(xiàn)COPD組織病理特征，疊加臭氧暴露之后肺部病理?yè)p傷更嚴(yán)重，可能更能模擬臨床實(shí)際情況。

2 評(píng)價(jià)模型的手段及方法

測(cè)定肺組織病理學(xué)改變和肺功能的方法評(píng)價(jià)模型。

3 結(jié)語(yǔ)

各種建立COPD模型的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，尚無一種公認(rèn)的最優(yōu)的方法，還有待于進(jìn)一步的研究和探索。動(dòng)物模型是進(jìn)行COPD研究的重要基礎(chǔ)，但COPD是一種發(fā)病機(jī)制和臨床病理非常復(fù)雜的疾病，這使得建立COPD動(dòng)物模型非常困難。由于人們對(duì)大鼠基因組研究較深入，且大鼠基因組與人較為相似，故而是最常用的模型動(dòng)物。COPD模型建立有多種方法，但研究發(fā)現(xiàn)氣管內(nèi)滴入LPS加熏香煙法廣泛使用，不但省時(shí)，并且成功率較高，以更好地提高實(shí)驗(yàn)效率。

參考文獻(xiàn)：

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[7]劉君波，黃夢(mèng)珊，余晨曦，王硯，唐法娣.氣管內(nèi)反復(fù)滴入脂多糖法建立大鼠慢性阻塞性肺疾病模型[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)報(bào)，2011，19（2）：129-133.

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通訊作者：

金桃*（1978-），博士，內(nèi)蒙古民族大學(xué)附屬醫(yī)院，研究方向?yàn)槊舍t(yī)呼吸科。