皮膚源性急慢性瘙癢動物模型研究進展

邱彩雄 李康良 何 爽 黃春華 伍冠一

廣西中醫藥大學基礎醫學院，廣西南寧 530200

皮膚源性瘙癢是由C 類神經纖維進行傳導，因干燥、感染、過敏或皮膚其他損傷刺激引起的瘙癢感覺，如昆蟲叮咬、皮炎、銀屑病、蕁麻疹等[1]。臨床發病率高，據統計全球有超過一半的人群患有各種皮膚疾病，其中瘙癢是最常見的癥狀，被列為50 種治療負擔最高的癥狀之一[2]。國內外報道中，皮膚源性瘙癢動物模型是藥物止癢研究實驗最常使用的類型，由于不同藥物作用機制、疾病生理病理特征不同，使用的模型也不盡相同。近年來越來越多新品系、新技術、新途徑應用于皮膚源性急慢性瘙癢動物模型的建立，為機制研究提供基礎，同時也出現了更加經濟、造模周期短和更符合疾病生理病理特征等優勢動物模型，如同時使用4-氨基吡啶（4-aminopyridine，4-AP）和組胺能更好地誘發動物瘙癢行為，特應性皮炎（atopic dermatitis，AD）卡泊三醇模型操作更簡便，瘙癢更明顯，并且具備更多AD 臨床特征。本文總結了近年來皮膚源性急性瘙癢和慢性瘙癢中常用方法和新方式，以供研究參考。

1 皮膚源性急性瘙癢動物模型建立與特點

以建立模型的致癢物質進行分類，皮膚源性急性瘙癢可以分為組胺依賴性和非組胺依賴性兩種類型急性瘙癢模型。組胺、磷酸組胺、化合物48/80、右旋糖酐、4-AP 是常用的組胺依賴性致癢劑，通常采用皮下注射的方式，在30 min 內即可觀察到動物產生瘙癢行為。其中4-AP 是鉀通道阻滯劑，能夠促進動物肥大細胞釋放組胺，在聯合使用4-AP 和組胺兩種致癢劑時，與單用一種致癢劑比較，能縮短豚鼠的搔抓潛伏期并提高搔抓次數[3]。以SD 大鼠為實驗動物的研究發現，低濃度和高濃度的磷酸組胺，與空白對照組比較，都不能明顯提高大鼠后頸部和臉頰部的抓撓次數；而使用化合物48/80 進行實驗時，在相同部位皮下注射，低濃度（13 mmol/L）未見明顯瘙癢行為，中高濃度（65、130 mmol/L）可產生抓撓行為，而且給藥濃度越高瘙癢行為越明顯，因此兩種物質在引起SD大鼠瘙癢作用效果較大，磷酸組胺幾乎不能引起瘙癢，而中高化合物48/80 則能引起30 min 30～60 次抓撓[4]。皮下注射外源性組胺對不同周齡的小鼠進行實驗時，研究發現出生75 d 的小鼠比45 d 表現出瘙癢時間更加持久和瘙癢次數更多，這與小鼠背根神經中神經元TLR4 表達增加有關，提示不同周齡小鼠對組胺瘙癢感覺的感知水平有所差異[5]。化合物48/80 能促進皮膚肥大細胞產生脫顆粒反應釋放組胺，在昆明小鼠皮下注射化合物48/80 后30 min 能觀察明顯瘙癢行為，同樣存在一定的劑量關系，濃度越高產生的瘙癢行為越明顯，在100 μg/50 μl 的濃度下，在30 min 產生近200 次抓撓，相比其他瘙癢物質具有良好的穩定性，操作相對簡便，常用于藥物止癢實驗[6]。此外，在小鼠后足腳墊內注射右旋糖酐能誘發動物產生內源性組胺，與空白對照比較，能在15 min 觀察到小鼠出現明顯舔后足瘙癢行為，該模型操作簡單，便于觀察且僅產生瘙癢行為[7]。

非組胺依賴致癢物質主要包括氯喹、P 物質、5-羥色胺、內皮素-1、蛋白酶和多肽SLIGRL 等。在大鼠后頸部和臉頰部注射氯喹后，低濃度（7.7 mmol/L）不能引起瘙癢行為，而中、高濃度（77、770 mmol/L）則可以引起明顯的瘙癢。5-羥色胺以不同濃度（5、10、20 mmol/L）在大鼠相同部位注射，與空白對照組比較，能產生明顯的瘙癢；內皮素-1 比氯喹和5-羥色胺更容易誘導SD 大鼠瘙癢，使用更低濃度即可引起后頸部和臉頰部瘙癢行為，但低濃度（2 μmol/L）大鼠無明顯瘙癢表現，然而瘙癢持續時間和次數并不顯著，維持30 min 40 次左右[4]。除皮下注射外，在小鼠腹腔注射氯喹也能引起瘙癢，按20 mg/kg 注射后能在30 min產生30 次左右瘙癢行為[8]。P 物質在AD、結節性癢疹等皮膚病中明顯升高，在小鼠臉頰注射后，與對照組比較，能在25 min 內產生明顯瘙癢行為[9]。蛋白酶能調節細胞外結構物質的代謝，在皮膚疾病中發揮重要作用，在AD 和銀屑病中蛋白酶明顯升高[10]。蛋白酶激活受體是與瘙癢密切相關的受體，蛋白酶（如胰蛋白酶、絲氨酸蛋白酶、塵螨蛋白酶等）主要通過PAR-2和PAR-4 引起皮膚刺激性瘙癢。在小鼠臉頰部注射半胱氨酸組織蛋白酶S 可以引起瘙癢行為[11]。SLIGRL是由蛋白酶水解PAR2 自身N 端產生的多肽，也是一種常用的非組胺依賴性瘙癢物質，皮下注射可在30 min內產生90 次的瘙癢行為，在同一條件下組胺和氯喹更能使動物瘙癢[12]。

由上述研究可知，在皮膚源性急性瘙癢模型中，不同動物品系、周齡、瘙癢物質、藥物濃度和作用機制等因素都能影響實驗動物的瘙癢行為。因此，近年來探究藥物在皮膚源性急性瘙癢中的作用時，常選擇組胺依賴性和非組胺依賴性多種不同瘙癢物質進行實驗比較，以明確止癢機制[13]。此外，從皮膚疾病臨床特征，選擇合適致癢物質進行模型誘導也是止癢實驗常用思路。

2 皮膚源性慢性瘙癢動物模型建立與特點

2.1 AD 模型

AD 是一種慢性炎癥性皮膚病，臨床具有明顯慢性瘙癢、皮膚干燥等特征[14]。國內外研究最常使用2，4-二硝基氯苯（2,4-dinitrochlorobenzene，DNCB）為誘導劑，需要2 周以上時間，期間使用不同濃度進行多次刺激，隨著刺激次數的增多，動物瘙癢次數也隨之增加[15-16]。屋塵螨提取物、卵清蛋白、惡唑酮也是常用的AD 模型誘導劑，使用塵螨提取物進行誘導時需要用化學物質將小鼠皮膚屏障破壞，在6 周內間隔實施6 次涂抹后產生明顯瘙癢癥狀[17]。相較于僅用卵清蛋白單獨誘導，聯合金黃色葡萄球菌腸毒素B 及維生素D 類似物同時誘導時，可以明顯縮短造模時間，并且更容易出現瘙癢行為和AD 樣病理改變[18]。惡唑酮常用于無毛小鼠致敏產生慢性AD，也需要用兩種不同濃度溶于丙酮的惡唑酮溶液持續刺激6 周（1%1 周，0.1%5 周），與對照組比較，3 周時間小鼠即出現明顯瘙癢、嚴重干燥和紅斑等AD 癥狀[19]。NC/Nga 在正常飼養條件下6～8 周齡時能產生自發瘙癢和皮膚炎癥等AD 癥狀，也可以聯合應用DNCB、屋塵螨等誘導劑縮短造模時間，使瘙癢和皮膚炎癥更加明顯[20]。卡泊三醇是AD 模型具有較強優勢的誘導劑，可以不受動物品系、周齡和遺傳信息等因素影響，在較小劑量下即可引起動物出現與人類AD 生理病理相似的炎癥和慢性瘙癢癥狀，在最新實驗研究中被廣泛使用[21]。

2.2 接觸性過敏性皮炎（allergic contact dermatitis，ACD）模型

ACD 是在多次接觸過敏原后在皮膚上發生遲發性變態反應慢性炎癥性疾病，具有與AD 相似的皮膚瘙癢、紅斑、脫屑等臨床癥狀[22]。和AD 模型一樣都可用硝基類致敏劑進行誘導，其中DNFB、方形酸二丁酯、異硫氰酸熒光素、二苯基環丙烯酮[23]和漆酚是最常使用的誘導劑。有研究分別使用DNFB 和漆酚在小鼠腹部進行致敏后，然后在頸背部連續刺激，10 d 內可發現小鼠出現明顯皮損和瘙癢行為，其中漆酚表現出更早更穩定的瘙癢行為和明顯皮損癥狀，是ACD研究的最佳選擇模型[24]。方形酸二丁酯也需要不同連續多次刺激才能誘發ACD，首先在剃毛后腹部刺激致敏3 d，然后在臉頰部位同樣刺激3 d，與對照組比較小鼠產生明顯瘙癢[25]。異硫氰酸熒光素可以在小鼠背部同一部位進行多次刺激產生，提前2 d 剃毛，第二次刺激需要間隔5 d，刺激兩次后能在24 h 內觀察小鼠發生穩定瘙癢行為[26]。

2.3 干皮癥模型

干皮癥是因為皮膚角質層屏障功能破壞失去保水功能，形成皮膚干燥、脫屑和慢性瘙癢的一種病癥，其中丙酮-乙醚-水（acetone-ether-water，AEW）被認為是最接近干皮癥的發病過程和生理病理特征的動物模型，造模成功后可觀察到動物產生明顯瘙癢表現并能檢測到瘙癢物質明顯升高[27]。實驗前需要將動物毛發剃去，取丙酮和二乙醚按1∶1 的比例涂抹在動物皮膚，用水清洗10 s，每天重復兩次，連續5 d 后可誘發動物明顯瘙癢和皮膚干燥，并且在老年、雌性小鼠上更容易出現癥狀[28]。

2.4 銀屑病模型

銀屑病也是一種慢性炎癥性皮膚病，以皮膚增生、紅斑、鱗屑和不同程度的瘙癢為主要臨床特征，有多種不同類型的動物模型，其中與皮膚源性瘙癢最密切的是咪喹莫特模型。實驗前需要給動物進行剃毛，在剃毛部位使用一定濃度咪喹莫特軟膏連續涂抹7 d，從涂抹后的第1 天后22 h 可以觀察小鼠發生瘙癢行為，并且隨著涂抹次數增多瘙癢行為逐漸增加，在最后一天給藥后，觀察到小鼠的瘙癢次數最多[29]。咪喹莫特模型能夠引起動物產生全身較強免疫反應，對動物影響較大，造模時間不能超過兩周，在一定程度下影響后續慢性瘙癢的觀察。

2.5 蕁麻疹

蕁麻疹是以瘙癢和風團為主要臨床特征的炎癥性皮膚病，Anti-DNP IgE 聯合DNFB 和卵蛋白清血致敏是實驗中最常使用的模型。實驗前需要給動物背部剃毛，先用Anti-DNP IgE 單克隆抗體尾靜脈注射，24 h后在小鼠耳部涂抹DNFB 溶液，誘導產生免疫性接觸性反應，形成蕁麻疹病理改變，與對照組比較，造模后1 h 和第7 天造模組小鼠出現瘙癢次數峰值，并伴有明顯皮膚風團癥狀[30]。卵清蛋白聯合氫氧化鋁懸液按比例制成混合液后，用腹腔注射的方式進行首次免疫，等待10 d 后，按同樣的方式腹腔注射混合液，可以發現再次免疫后，造模動物出現明顯瘙癢行為和蕁麻疹皮炎癥狀[31]。

3 小結

皮膚源性急慢性瘙癢動物模型是止癢相關實驗使用最頻繁的動物模型，包括急性和慢性瘙癢兩種類型，急性瘙癢又分為組胺依賴和非組胺依賴兩種途徑，而皮膚源性慢性瘙癢則以特應性皮炎、銀屑病、蕁麻疹等為最常用模型。動物品系、雌雄、周齡等及誘導劑類型和濃度等因素都可影響模型的成功建立。不同模型瘙癢特征具有差異，此外瘙癢藥物對不同模型的作用效果有差異，因此實際實驗中，近年來的研究常使用不同誘導劑建立多種急慢性瘙癢進行實驗對比，使藥物作用機制更加明確。皮膚源性急性瘙癢各有特點，隨著研究深入，相信會有更多新研究成果和造模方法用于建立更加經濟和符合臨床特征的模型，為后續研究出更合適的造模方法及皮膚源性瘙癢疾病提供研究基礎。