支氣管哮喘動物模型研究的文獻分析與評價

任雪交,黃 巍,邱菲菲,陳曉曉,肖 湘,羅文婷,唐宋琪

(1.成都中醫藥大學,成都 611137;2.成都岐黃博恩生物科技有限公司,成都 611139;3.海南醫學院,?？?571199)

支氣管哮喘（bronchial asthma）簡稱哮喘，是由多種炎性細胞（如嗜酸性粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞、中性粒細胞等）和細胞組分參與的以氣道慢性炎癥為特征的異質性疾病，該病在各個年齡段均可發病。根據廖小剛等［1］對中國成人哮喘患病率的Meta分析結果可以看出，支氣管哮喘高發于老年人群體［2］。支氣管哮喘以臨床癥狀和體征、可變性氣流受限的客觀指標為主要診斷標準［3］。

建立可靠的支氣管哮喘動物模型是進一步探索不同形式支氣管哮喘的發病機制與開發治療藥物的重要支撐。本文通過文獻檢索，匯集各種支氣管哮喘動物模型，并對這些文獻進行評價，以供研究者選擇合適的動物模型。本文不僅從動物模型的類型與選擇上進行綜述，而且從多角度、多方面對支氣管哮喘動物模型建立方法上進行全方位對比，并輔以圖表展示，以期能讓研究者快速地找到符合自己預期的造模方法。

1 文獻納入及篩選

以“動物模型”、“支氣管哮喘”為中文主題詞檢索中國知網（CNKI）、萬方醫學網、維普期刊全文數據庫，并以“animal model”、“bronchial asthma”為英文主題詞檢索PubMed、SCI數據庫；各主題詞之間均采用“and”運算法則，時間范圍1999年1月至2021年2月。共檢索到文獻4 323篇，其中中文文獻2 383篇，英文文獻1 940篇。

文獻納入標準：（1）支氣管哮喘動物模型建立的研究；（2）采用支氣管哮喘動物模型進行的實驗研究。排除標準：（1）內容不相關或關系不密切的研究；（2）文章數據不完整或缺失；（3）資料無法提取的文章。

對收集的文獻進行整理分類，剔除重復文獻，閱讀摘要并精讀全文。根據文獻納入及排除標準，最終篩選到質量較高的相關文獻74篇［6-79］，其中中文文獻53篇，英文文獻21篇。本文即重點分析這74篇文獻，綜述支氣管哮喘動物模型的建立方法。

2 支氣管哮喘動物模型

支氣管哮喘動物模型一般可分為慢性支氣管哮喘模型與急性支氣管哮喘模型。因支氣管哮喘發病機制較復雜，但多會導致中性粒細胞、嗜酸性粒細胞等炎癥相關細胞水平升高，所以也可將上述炎性細胞作為主要檢測指標，建立中性粒細胞哮喘模型、嗜酸性粒細胞哮喘模型等各種模型。表1列出了不同支氣管哮喘模型的建立方法及其使用動物。圖1是納入文獻中所有支氣管哮喘模型的造模方法匯總。

表1 不同支氣管哮喘模型的建立方法及使用動物Table 1 Modeling methods for different types of bronchial asthma animal models

2.1 小鼠

小鼠具有遺傳背景明確、品系多、生物學抗體多等特點，且小鼠支氣管哮喘的發病機制中以IgE為主要抗體，與人體相似。但小鼠的氣道平滑肌細胞不健全，對組胺應答較弱［4］。雌性小鼠氣道炎性細胞浸潤的程度比雄性小鼠嚴重，且其支氣管肺泡灌洗液中炎性細胞數也較雄性多［5］，因此常選擇雌性小鼠建模。在本次納入研究的74篇文獻中，共有36篇文獻采用小鼠造模，且常選用BALB∕c小鼠。BALB∕c小鼠應用率達到72.2%，顯著高于C57BL∕6小鼠（25%）與昆明系小鼠（2.8%）。

2.2 大鼠

大鼠同樣具有遺傳背景明確、生物學抗體多的優點，且同樣以IgE為介導超敏反應的主要抗體。但大鼠多次接觸過敏原，可能會存在脫敏現象，對組胺應答也較弱［4］。本次納入的文獻中，大鼠的應用略低于小鼠，共有25篇文獻選用大鼠造模。其中SD大鼠的應用率為60%，顯著高于Wistar大鼠（32%）、棕色挪威鼠（BN大鼠）（8%）。

2.3 豚鼠

豚鼠是最早使用的支氣管哮喘模型動物，其氣道解剖結構和對炎性介質的反應與人相似，廣泛應用于遲發型、速發型哮喘。但豚鼠的生物學抗體少，且豚鼠哮喘以IgG為主要抗體，與人體過敏性哮喘的機制不符［4］。因此，豚鼠作為哮喘模型動物的應用率低于小鼠與大鼠，在本次文獻研究中，僅有7篇文獻選擇豚鼠造模。

2.4 其他

不常用的動物有兔、馬、羊、貓、犬和非人靈長類等動物，這些動物模型與人類哮喘發病模式更接近，但研究者們較少選用大型動物造模。

3 動物模型的選擇與綜合評價

理想的動物模型應該要結合研究者的目的，達到研究者預期的效果，所研究疾病在動物模型上的病理表現須與人類的臨床病理相匹配，同時考慮造模周期、成功率、經濟效應等因素。本文從動物模型與人體疾病的相似程度、造模難度、風險評估、經濟性等幾個方面對支氣管哮喘動物模型的建立方法進行綜合性評價，以供研究者們以更為直觀的方式選擇合適的動物模型。

3.1 動物模型與人體疾病的相似程度

3.1.1 病因

支氣管哮喘是一種反復發作的變應性疾病。誘發支氣管哮喘的病因有多種，接觸變應原、長期服用β2受體阻斷劑或非甾體消炎藥物、上呼吸道感染、長期處于不良環境下均可能誘發哮喘。其中常見的變應原可分為三類：（1）吸入性變應原，如屋塵、塵螨、花粉、蟑螂、動物皮毛等；（2）易過敏性食物，如牛奶、雞蛋、魚蝦、香料等；（3）病原體及毒素，如曲霉菌、枝孢菌、鏈格孢菌等［80］。對于動物模型的開發，采用與易感哮喘人群相同的致敏原，是構建理想的支氣管哮喘動物模型的前提。

對納入的文獻進行回顧性評價可以看出，變應原提取物致敏依舊是動物模型開發的主體。構建支氣管哮喘動物模型常用的抗原有：卵清蛋白、屋塵螨提取物、粉塵螨提取物、葎草花粉粗浸液、豚草、美洲大蠊粗浸液、德國小蠊粗浸液、呼吸道合胞病毒、孢子懸液、煙曲霉提取物、內毒素等。見圖1。

圖1 納入文獻的造模方法匯總Figure 1 Summary of modeling methods included in the literature

其中，以卵清蛋白應用最為廣泛。卵清蛋白是蛋清中主要的蛋白質之一，它會誘發強烈的過敏性支氣管炎癥，可用于構建慢性、急性及其他特異性哮喘模型，常與佐劑（通常是氫氧化鋁）聯合使用。佐劑吸附卵清蛋白抗原后，可增加抗原表面積，使抗原易于被巨噬細胞吞噬。Shilovskiy等［63］認為，卵清蛋白與佐劑的聯合使用不利于再現慢性哮喘模型中的一個主要特征即氣道重塑，并且他們采用無佐劑的卵清蛋白成功構建了慢性哮喘模型。但也有文獻報告，卵清蛋白與佐劑聯合也可以成功構建具有氣道重塑特征的慢性哮喘動物模型［18］。而佐劑與支氣管哮喘的發生和臨床發展均無關，且對實驗動物具有刺激性，因此采用無佐劑卵清蛋白作為過敏原依舊是更好的選擇。

其次以屋塵螨、粉塵螨、花粉等吸入性變應原應用較多，它們與過敏性哮喘的臨床發生、發展相關性更大。特別是屋塵螨，它是世界范圍內室內過敏原的主要來源。采用屋塵螨提取物誘導的哮喘小鼠動物模型，其發展與人類哮喘的自然發生與發展過程非常接近。李鴻佳［68］以每日25μg∕只屋塵螨溶液鼻內滴注BALB∕c小鼠，每周連續5 d，連續5周，成功構建了慢性支氣管哮喘動物模型。Debeuf等［47］采用聲帶沉積屋塵螨溶液的方式致敏BALB∕c小鼠，并以鼻內滴注的方式激發，建立了急性支氣管哮喘動物模型。

近年來，以吸入性變應原、病原體及毒素、環境變化致敏模型動物的方式建立哮喘動物模型的研究逐漸多了起來，增加了哮喘動物模型的全面性。周欣蕓等［78］將BALB∕c小鼠置于相對濕度為（90±5）%的高濕環境與正常環境下，以無卵蛋白飼料交替飼養12 h，并通過卵清蛋白致敏和激發，即成功建立了高濕哮喘模型，該模型對研究高濕環境誘發或加劇哮喘的機制具有重要價值?？傊瑢τ趧游锬Ｐ椭旅舴绞?，研究者們應基于所研究內容做出合適的選擇。

3.1.2 病理或指標

支氣管哮喘的臨床表現為：反復發作的喘息、氣急、胸悶或咳嗽等癥狀；常在夜間及凌晨發作或加重，同時伴有可變的基礎氣流受限和氣道高反應性；隨著病程的延長可導致氣道結構的改變，即氣道重塑［3］。

對于支氣管哮喘動物模型的評價指標應有如下幾個方面。（1）一般狀態觀察：記錄實驗動物的一般狀態，確定實驗動物是否產生支氣管哮喘癥狀。（2）肺組織病理學檢測：觀察肺組織是否存在氣道大量炎性細胞浸潤、肺泡間隔增厚、支氣管痙攣等病理表現。（3）肺功能檢測：包括氣道高反應、氣道重塑。（4）炎性細胞水平或相關因子測定。

對上述文獻進行回顧性評價時發現，共有43篇文獻［6-9，11-14，16-20，27-29，33-35，37-38，40-43，45-50，52-54，58，61，63，69-73，75］缺少實驗動物的一般狀態觀察記錄；12篇文獻［7，9，11，20，23，29，35，37，40，67，71，79］缺少肺組織病理學檢測，其中自發性哮喘模型［79］雖無肺組織病理學檢測，但其體征、哮喘癥狀與病理反應均更接近臨床；40篇文獻［6，10，13，15，21-26，28-32，34-35，42，44，46-57，60-62，64-65，67，69，76，78］缺少肺功能檢測（監測模型動物氣道高反應癥狀）；8篇文獻缺少炎性細胞水平或相關因子測定［18，20-21，28，32，36，49，66］；僅有5篇文獻對以上指標均進行了記錄及檢測［39，59，68，74，77］。表2列出了這5篇文獻中所采用的造模方法、評價指標等具體信息。

3.2 支氣管哮喘動物模型的造模難度

本文以病種為類別對上述標明病種的文獻的造模時間進行分類評價，而未標明病種的文獻統一評價。

急性支氣管哮喘動物模型：DAUBEUF等［9］用8 d時間即成功構建了急性哮喘模型，以該方法造模可極大減少造模時間，降低造模難度，并提高經濟效益。

慢性支氣管哮喘動物模型：慢性哮喘造模時間普遍偏長，最短為一個月左右［18，74-75］，時間長的可達2～3個月［61-62，64-66］。考慮到慢性支氣管哮喘的治愈周期長，病情容易反復，因此采用更長的造模時間可能更符合支氣管哮喘的臨床疾病發展。

支氣管哮喘動物模型（未標明病種）：小鼠、大鼠、豚鼠等小型模型動物的常規哮喘動物模型的建立時間為半個月到一個月。而兔、羊、貓、犬、猴等大型模型動物的造模時間明顯長于小型模型動物，VAN等［73］以食蟹猴構建支氣管哮喘模型需6～8個月的造模時間；NORRIS［72］等以貓為模型動物構建支氣管哮喘模型需1年以上的造模時間。因此選用大型動物造模的難度明顯高于小型動物。

此外，納入的文獻中，只有2篇文獻［66-67］報告了存在過敏致死的現象。

3.3 經濟性

小鼠是實驗動物中品種和品系最多的動物，也是最常用的支氣管哮喘模型動物。而大鼠價格低廉、對外在環境適應性強、抗病性高，同樣也常被應用于哮喘動物模型的造模。豚鼠是最早使用的支氣管哮喘模型動物，造模選用的豚鼠對品系一般無特殊要求。這3種小型動物都具有經濟適用性高的特點，是被廣泛使用的模型動物。

兔、羊、貓、犬、馬、猴等大型動物，具有與人類哮喘發病模式更接近的特點，但經濟適用性比小鼠、大鼠、豚鼠低。其中自發性哮喘的馬以靜息呼吸頻率、腹部呼吸、肺聽診及呼吸道中性粒細胞水平、動脈血氣水平、哮喘臨床特征等為模型評價指標［79］。因為不用對哮喘馬匹進行處死即可對模型進行評價，這明顯提高了該模型的經濟適用性，但自發性哮喘馬的價格還是較普通哮喘模型動物高。

另外，與塵螨、蟑螂、花粉等吸入性變應原提取物相比，卵清蛋白具有更高的經濟性，這也是其能被廣泛使用的重要原因。

綜上所述，回顧所有納入評價的文獻，只有5篇文獻［39，59，68，74，77］對所造動物模型進行了全面的指標評價（表2）。其中有3篇文獻［39，59，74］采用了Al（OH）3或弗氏完全佐劑吸附卵清蛋白抗原；而從病因的角度來看，佐劑與支氣管哮喘的發生和發展均無關，因此其模型與人體疾病的相似程度低于無佐劑模型［68，77］。

表2 記錄及檢測了全部4個評價指標的文獻所采用的造模方法Table 2 Modeling methods used in the literature that involve the recording and testing of four evaluation indicators

[作者貢獻]

任雪交：討論并確定文章框架，查找及篩選文獻，初稿撰寫及修改；

陳曉曉、肖湘、羅文婷：討論并確定文章框架，查找與篩選文獻，參與文稿修訂；

黃巍、邱菲菲、唐宋琪：共同討論并確定文章框架，審核初稿并給出修改意見。

[利益聲明]所有作者均聲明本文不存在利益沖突。