張海琴，李坤成，盛樹力

(1.首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院影像部放射科，北京 100053;2.首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院中心實驗室，北京 100053)

適用于MR成像的多發(fā)性硬化大鼠模型的研究進展

張海琴1，李坤成1，盛樹力2

(1.首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院影像部放射科，北京 100053;2.首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院中心實驗室，北京 100053)

多發(fā)性硬化(MS)是中青年非外傷性致殘的最常見原因，但是 MS的發(fā)病機制迄今尚不完全明了。核磁共振成像(MRI)是目前診斷、監(jiān)測MS的重要手段。實驗性自身免疫性腦脊髓炎(EAE)是公認的研究人類MS的動物模型，MRI為EAE模型的評估提供直接、客觀的影像學依據。理想的EAE大鼠模型不僅有助于開展對MS的防治、發(fā)病機理、相關藥物開發(fā)等多方面的研究，而且為MRI提供合適的研究平臺，對MS早期診斷、病情的監(jiān)測和評價提供重要線索。

多發(fā)性硬化;實驗性自身免疫性腦脊髓炎;髓鞘少突膠質細胞糖蛋白;磁共振成像

多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)是中樞神經系統(tǒng)最常見的脫髓鞘疾病，同時也是中青年非外傷性致殘的最常見原因之一［1］。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是目前診斷 MS的金標準，也是監(jiān)測MS病情演變、評價療效的重要手段。實驗性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)是公認研究 MS的動物模型，其中EAE大鼠模型是研究EAE病理改變基礎、探索MS病因及發(fā)病機制、選擇新的治療靶點和評估療效的重要平臺。MRI能活體監(jiān)測EAE大鼠中樞神經系統(tǒng)(central nervous system，CNS)腦和脊髓病變的演變過程，為EAE大鼠的疾病狀態(tài)提供客觀的影像學依據，具有重要的研究應用價值［2－6］。

MS的組織病理學特征為CNS血管周圍炎、局灶性炎性脫髓鞘和軸索損傷，病灶具有在時間和空間上播散的特性，依據疾病復發(fā)時是否加重將臨床表型分為良性型、復發(fā)緩解型、原發(fā)進展型和繼發(fā)進展型。然而MS的病因和發(fā)病機理迄今尚未完全明了。目前沒有一種EAE模型能模擬人類MS的所有特征，不同的模型只是側重模擬了MS病理生理或發(fā)病機制的不同方面［7］，因此，選擇適當的動物模型，不僅為研究MS的病因、發(fā)病機制提供重要線索，而且能促進MRI設備及成像技術的研發(fā)應用和MS影像學特征的深入研究。本文就具有不同MR影像特征的EAE大鼠模型的研究進展進行綜述，重點闡述髓鞘少突膠質細胞糖蛋白(myelin oligodendrocyte glycoprotein，MOG)誘發(fā)的EAE大鼠模型及其在MR影像研究中的應用價值，預測其在MS發(fā)病機制、影像病理基礎研究中的應用前景。

1 用于MRI研究的EAE大鼠模型

MR主要針對EAE大鼠急性發(fā)病期和慢性復發(fā)期CNS的炎癥和脫髓鞘病變進行研究。

1.1 用于EAE炎癥影像特征研究的大鼠模型

以炎癥為主要病理改變的EAE大鼠模型最多見，也是既往MRI研究的主要著眼點。常見的主要有腦脊髓組織勻漿 (brain spinal cord homogenate，BSCH)－EAE和髓鞘堿性蛋白 (myelin basic protein，MBP)－EAE。這兩種模型大鼠 CNS炎癥病變顯著，但是脫髓鞘病變缺乏(少見)，因此都僅適用于EAE炎癥病變的 MR影像特征研究［2］。并且由于 MBPEAE只出現(xiàn)急性發(fā)病，而 BSCH－EAE雖然具有慢性復發(fā)的病程，但復發(fā)期病情輕微，因此，二者都適用于進行急性期而非慢性期的MR影像特征研究。

1.2 用于EAE脫髓鞘影像特征研究的大鼠模型

此類模型較少，有報道稱應用豚鼠BSCH致敏豚鼠建立的EAE具有明顯的脫髓鞘病灶［3］，但病變僅出現(xiàn)在細小的脊髓，對MRI設備要求高。

近期研究顯示，用最新發(fā)現(xiàn)的髓鞘少突膠質細胞糖蛋白致敏大鼠建立的EAE模型非常近似地模擬出人類 MS的慢性進程(復發(fā)或進展型)，并且CNS內同時出現(xiàn)顯著的局灶性炎癥和脫髓鞘斑塊這兩種MS的特征性病理改變［8］。

2 EAE大鼠的MR影像特征

組織病理學檢查只能提供病變的靜態(tài)信息，而MR檢查能活體監(jiān)測病變的動態(tài)過程，是進行活體動物CNS疾病演變過程縱向研究的重要方法。

MBP－EAE 等大鼠模型 T2加權像(T2－weighted imaging，T2WI)發(fā)現(xiàn)病灶的敏感性低，僅為 42%［5］。BSCH－EAE脫髓鞘病變程度輕，無法進行磁化傳遞成像(magnetization transfer imaging，MTI)等顯示CNS白質病變的 MRI技術的研究。豚鼠 BSCHEAE脫髓鞘病變僅出現(xiàn)在細小的脊髓，MRI需要設備具有更高的場強，研究由此受到較大的限制。

MOG－EAE大鼠的 MRI研究結果顯示，病灶在T2WI上為高信號，呈斑塊狀，體積大且邊界清楚，T2WI敏感性高達100%;脫髓鞘改變顯著，便于進行MTI研究;斑塊內部有大量的巨噬細胞浸潤，應用超微超順磁性造影劑，MRI能動態(tài)觀察巨噬細胞浸潤過程，是進一步探索MS免疫病理機制的有效手段［6，9－10］?？梢姡琈OG－EAE 大鼠模型更適合進行MRI研究［5－6］。

3 髓鞘少突膠質細胞糖蛋白致敏大鼠制備EAE模型

3.1 髓鞘少突膠質細胞糖蛋白

MOG是唯一在CNS髓鞘上表達的免疫球蛋白超家族成員［8］，是免疫性疾病的生化標志物。它位于髓鞘最外層的少突膠質細胞膜表面，雖然含量僅占全部髓鞘蛋白組成的0.05% ～0.1%，但是在不同動物種屬間具有高度同源性(＞90%)［7］。MOG能誘導機體產生特異性T細胞和特異性抗體，而抗－MOG抗體與疾病的復發(fā)和脫髓鞘病變的形成尤為密切相關［11］。由此推測，MOG可能是啟動初期自身免疫引發(fā)脫髓鞘病變的CNS抗原之一，很可能是MS發(fā)病過程中免疫攻擊的主要自身抗原靶點。

MOG的抗原決定簇主要分布于 N′端的前125個氨基酸殘基肽段(MOG1－125)，應用 MOG或MOG1－125免疫DA或 LEW 等敏感品系大鼠所獲得的EAE 模型具有相似的特征［8］。MOG35－55多肽片段上集中了MOG上最強的抗原決定簇，MOG44－55含有能誘導產生特異性T細胞的抗原決定簇，MOG37－46含有能誘導產生特異性抗體的抗原決定簇，有報道稱，單獨應用 MOG35－55能誘導大鼠出現(xiàn) EAE 癥狀［11］。

3.2 MOG-EAE大鼠模型的臨床表現(xiàn)

MOG－EAE大鼠模型能復制出各種類型的 MS，包括典型的慢性復發(fā)型、慢性進展型以及變異型(如視神經炎、視神經脊髓炎等)［8］。Storch 等［8］的研究結果顯示，MOG1－125－EAE的發(fā)病率為 77.8% ～100%，主要表型為慢性復發(fā)型，占71.15%，其次是慢性進展型和穩(wěn)定神經功能障礙型，各占10.25%。發(fā)病時的臨床癥狀包括體重下降、前和(或)后肢無力或癱瘓、共濟失調等，少數表現(xiàn)為選擇性視神經病變或以視神經病變?yōu)橹鞫鵁o上述臨床癥狀。可見，MOG1－125－EAE 大鼠的疾病特征與 MBP－EAE 者不同，后者僅出現(xiàn)尾和后肢的癥狀［2，12］，前者還出現(xiàn)了共濟失調和視神經病變。MOG免疫不同種屬或同一種屬不同品系動物誘發(fā)的疾病進程和臨床癥狀的多樣性正是人類MS患者表現(xiàn)多樣化特征的體現(xiàn)。

3.3 MOG-EAE大鼠的神經病理學特征

MOG－EAE大鼠的病理改變?yōu)镃NS內血管周圍的炎癥浸潤以及融合成片的脫髓鞘斑塊，斑塊內軸索相對保留完好，可有膠質瘢痕形成，這與人類MS的病理特征極為相似［8］。

炎癥反應主要出現(xiàn)在靜脈和小靜脈周圍。浸潤的炎癥細胞以單核細胞為主，位于脫髓鞘病灶內部的巨噬細胞胞質內含有髓鞘碎片［8］。

脫髓鞘斑塊是MOG－EAE大鼠最主要的病理特征。斑塊體積較大、數量少。大多數斑塊都以小靜脈為中心，向周圍呈“指樣”延伸。斑塊可累及腦和脊髓的任何部位，腦內病灶好發(fā)于腦室周圍、皮層下白質、小腦、腦干和視路［8］，脊髓病灶好發(fā)于脊髓背側。根據斑塊的演變過程可將之分為:活動性脫髓鞘斑塊、靜止性脫髓鞘斑塊、毀損性斑塊和髓鞘再生性斑塊4類?；顒有园邏K邊緣的變性髓鞘上有免疫球蛋白Ig和補體C9的沉積，浸潤的巨噬細胞胞質內含有Ig、C9和髓鞘碎片。靜止性斑塊內部常有較大的膠質瘢痕。毀損性斑塊的內部無髓鞘、軸索和星形膠質細胞成分，形似軟化灶。再生性斑塊特征為新生的較薄髓鞘。

雖然斑塊內部的軸索能相對完好地保存下來，但是與臨近部位的正常腦白質相比，斑塊內部軸索的密度有所減低［8］。目前較為流行的觀點認為，軸索損傷與永久性神經功能障礙密切相關［13］。

3.4 模型制備的影響因素

影響MOG－EAE大鼠模型疾病特征的主要因素與人類MS的基本相同，主要為遺傳和環(huán)境兩大類，具體包括基因、動物性別和致敏方法等若干方面。

3.4.1 遺傳因素:遺傳基因中起主要作用的是主要組織相容性復合物(major histocompatibility complex，MHC)［8，14］。MHC 基因 a－單倍體型和 n－單倍體型都是容易誘發(fā)慢性EAE模型的基因類型，但后者模型動物的脫髓鞘病變嚴重程度比前者顯著［8］。

3.4.2 性別因素:Storch 等［8］制備的 MOG1－125－EAE模型中，嗜酸性粒細胞僅出現(xiàn)在雌性大鼠的炎癥病灶內部，并且也只有雌性大鼠才出現(xiàn)視神經脊髓炎病變。

3.4.3 致敏方法:與既往 MBP－EAE等大鼠模型主要由 T細胞介導的免疫機制不同［12］，MOG－EAE的炎性脫髓鞘病灶是致腦炎T淋巴細胞和致脫髓鞘抗體共同作用的結果［7］。細胞免疫和體液免疫的反應程度決定了模型的表型及病理改變類型［15］。免疫復合物組成中，MOG溶液和完全弗氏佐劑(complete Freund's adjuvant，CFA)主要刺激 T細胞免疫，抗體反應相對較弱，所建立的大鼠模型主要表現(xiàn)為急性或亞急性病程，病變以炎癥反應為主，脫髓鞘很輕微;不完全弗氏佐劑(incomplete Freund's adjuvant，IFA)對 T細胞免疫的刺激很弱;固態(tài) MOG在免疫部位緩慢釋放，T細胞介導的免疫反應建立緩慢。實驗中，若用IFA替換CFA或者用MOG粉劑替換MOG溶液都會減弱炎癥反應、增加抗體免疫，從而延緩大鼠疾病的進程、加重病灶的脫髓鞘程度［8］。

總之，通過選用適當品系和性別的大鼠、特定性質的抗原、佐劑以及致敏方法，可以復制出某種特定類型的EAE(如，慢性復發(fā)緩解型、進展型等)。

4 髓鞘少突膠質細胞糖蛋白誘發(fā)EAE大鼠的研究前景

MOG及 MOG1－125只能通過組織提純或基因重組的方法制備，獲取比較困難。MOG35－55可通過簡單化學合成方法獲得，成本較低，MOG35－55－EAE 具有與MOG－EAE相似的特征［5－6，8］，雖然研究結果顯示MOG35－55－EAE大鼠模型的穩(wěn)定性和發(fā)病率尚有待于進一步提高［8］，但是此模型更便于進行 EAE的 MR特征和療效評價的深入研究。

由于大鼠中樞神經系統(tǒng)體積很小，進行動物實驗最好選用高場強MR設備和小孔徑動物專用線圈［2、3］，遺憾的是國內醫(yī)院幾乎沒有裝備該種設備。近年來，臨床型 MR設備的場強升至3.0T，通過優(yōu)化脈沖序列和參數，應用臨床應用型線圈也能獲得大鼠腦的高質量MR圖像，為大鼠MR的實驗研究奠定了基礎［4］。MOG35－55－EAE 大鼠模型的病理改變特點使其有望日后在臨床型MR設備上進行成像研究，這一進展將為MRI新技術在MS患者中的深入研究提供重要線索和可靠的詮釋。

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Progress in Research of Rat Models of Experimental Autoimmune Encephalomyelitis Suitable for MR Imaging

ZHANG Hai－qin1，LI Kun－cheng1，SHENG Shu－li2
(1.Department of Medical Imaging，Xuanwu Hospital，2.Central Lab of Medical Imaging，Capital University of Medical Sciences，Beijing 100053，China)

The most common cause of non－traumatic disability in adults is multiple sclerosis(MS).However，the pathomechanisms of MS have not been fully clarified yet.Magnetic resonance imaging(MRI)is an important tool for monitoring the development of lesions and assessing the efficacy of treatments in MS in vivo.Experimental autoimmune encephalomyelitis(EAE)is an available animal model for studying MS.MRI provides direct and objective basis for the assessment of EAE models.An appropriate animal model can be applied in research of prevention and treatment，etiology and mechanism，new medicines and therapeutic strategies of MS，and also to provide an opportunity for MR research in early diagnosis and assessment of multiple sclerosis.

Multiple sclerosis; Experimental autoimmune encephalomyelitis; Myelin oligodendrocyte glycoprotein;Magnetic resonance imaging

R744.51

A

1005－4847(2010)05－0433－04

10.3969/j.issn.1005－4847.2010.05.17

2010－05－18

北京市自然科學基金(編號:7042026);中外醫(yī)學磁共振交流基金(編號:N4－002)。

張海琴，女，博士，主治醫(yī)師，主要從事神經影像學研究和診斷工作。

李坤成，男，教授，研究方向:比較影像學 E－mail:likuncheng1955@yahoo.com.cn