楊俊超(綜述),文穎娟(審校)
(陜西中醫(yī)學(xué)院,陜西咸陽712046)
重癥肌無力(myasthenia gravis,MG)是一種神經(jīng)肌肉接頭傳遞性功能障礙所引起的自身免疫性疾病,這種疾病病變部位主要在神經(jīng)肌肉接頭處突觸后膜上乙酰膽堿受體(acetylcholine receptors,AchR),表現(xiàn)為神經(jīng)肌肉接頭突觸后膜上的AchR自身抗體介導(dǎo)的特異性自身免疫疾病,由于抗體阻斷了這種神經(jīng)肌肉的信號傳遞,產(chǎn)生了部分或全部骨骼肌易疲勞,呈波動性肌無力,活動后加重、休息后減輕、晨輕暮重等癥狀。為了進(jìn)一步對人類MG發(fā)病機(jī)制有充分的認(rèn)識,以便針對其不同的發(fā)病機(jī)制制訂相應(yīng)的緩解或治療方案,現(xiàn)對近年來實(shí)驗(yàn)性MG動物模型的制備進(jìn)行綜述。
1.1 實(shí)驗(yàn)動物的種屬 實(shí)驗(yàn)動物在免疫實(shí)驗(yàn)中作為人類的替身將在很大程度上影響實(shí)驗(yàn)研究的成敗。常用的實(shí)驗(yàn)動物有小鼠、大鼠、豚鼠、兔和豬。大鼠由于抵抗傳染能力較強(qiáng),在國內(nèi)生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用和使用數(shù)量已超過小鼠而居首位。近交Lewis大鼠由于MG模型制備的易患性較強(qiáng)而作為目前常用大鼠[1],且其發(fā)病有急性期和緩解期,表現(xiàn)為一種快速的發(fā)病進(jìn)程故而適用于實(shí)驗(yàn)研究。小鼠由于具有代表性的免疫系統(tǒng),容易人為選擇性地控制小鼠的免疫條件,區(qū)分淋巴細(xì)胞的不同功能亞群,得到近交系群體等特點(diǎn),所以也常用于免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)中。唐冰杉等[2]研究指出,近交系C57BL/6小鼠是比較公認(rèn)的MG高敏感鼠,在免疫生物學(xué)中近交系小鼠C57BL/6是最為常用的小鼠。所以根據(jù)選擇實(shí)驗(yàn)動物的近似性、重復(fù)性和均一性原則,動物種系的選擇現(xiàn)多采用無特定病原體(specific pathogen free,SPF)級別的近交Lewis大鼠和近交系C57BL/6小鼠。
1.2 動物的性別和年齡選擇 醫(yī)學(xué)專家在大量的臨床觀察后指出,MG患者以20~40歲多見,女性略多于男性,占全部病例的55%~60%[3],這可能與雌激素水平有關(guān),故在誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)性自身免疫性MG(experimental autoimmune MG,EAMG)的實(shí)驗(yàn)中絕大多數(shù)選擇雌性動物。在實(shí)驗(yàn)動物造模研究中,根據(jù)自身性免疫原理,B淋巴細(xì)胞對AchR的記憶作用會導(dǎo)致年齡大的小鼠的肌無力模型建立成功率下降,但是這種記憶反應(yīng)可被誘導(dǎo)弱化,即在初次抗原致敏后行再次免疫接種可提高小鼠的致病率,所以MG模型建立多采用適齡的小鼠作為實(shí)驗(yàn)對象[4]。
2.1 以AchR全蛋白為免疫原建立EAMG動物模型 以AchR全蛋白為免疫原建立模型的方法國外很早就開始使用,1973年P(guān)atrick等[5]首先從電鰻電器官提取純化 AchR免疫接種新西蘭大白兔后制成了主動免疫的自身免疫性EAMG模型,后來在大鼠、小鼠中用同樣方法也制備了EAMG模型。這種從加利福尼亞電鰻器官中提取AchR是種天然的抗原,含有多個抗原決定簇,具有良好的免疫原性,能有效激活宿主的免疫系統(tǒng)[6],但提取率低、提純的過程復(fù)雜而且昂貴,故而此種模型制備方法難以普及推廣使用。
2.2 采用合成AchR多肽片段為免疫原建立動物模型 由于天然AchR全蛋白不易獲取,所以開始嘗試用人工合成的方法來獲取蛋白,并且取得了比較理想的結(jié)果。早在20世紀(jì)80年代,Lennon等[7-8]用人工合成的電鰻 α 亞單位上的AchRα125-147接種Lewis鼠來誘導(dǎo)EAMG模型,在觀察MG臨床變化的同時做遲發(fā)型超敏反應(yīng)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,免疫的Lewis大鼠都有抗肽鏈抗體產(chǎn)生,出現(xiàn)了MG的臨床癥狀和電生理改變,T淋巴細(xì)胞能識別 AchRα125-147并產(chǎn)生免疫應(yīng)答,產(chǎn)生肌無力的癥狀。
近年來,Baggi等[9-10]用大鼠AchR亞基多肽片段在Lewis大鼠上成功地誘導(dǎo)了EAMG模型,發(fā)現(xiàn)效果很好,陽性率達(dá)73.3%。孫辰婧[11]用重組人AchRα中提取的AchR肽段片段來免疫大小鼠取得了和全蛋白免疫相似的效果,都誘導(dǎo)出了典型的肌無力模型癥狀。孟和寶力高和額爾敦[12]通過使用AchRα亞甲基基因片段聯(lián)合白細(xì)胞介素6 DNA免疫原誘導(dǎo)Lewis鼠建立 EAMG模型,都取得了非常好的效果。Sun等[13]使用改進(jìn)的方法重復(fù)性的重組人類骨骼肌AchR胞外域,獲得了大量的子代受體,可誘導(dǎo)出EAMG,探索出了更加方便、經(jīng)濟(jì)的模型建立方法。
2.3 其他建立動物模型方法 除上述兩種方法外,后來又出現(xiàn)了轉(zhuǎn)移MG患者血清建立動物模型的方法,即用肌無力患者的血清及血清內(nèi)成分注射到小鼠體內(nèi)成功的建立出肌無力的動物模型[14]。包忠雷和閆曉波[15]在MG動物模型建立中提出,用處于急性期EAMG大鼠的AchR-Ab注射到Lewis大鼠來制備模型,但是此類模型不能從自身性免疫機(jī)制上模擬MG的發(fā)病情況,故而在臨床研究上都有一定局限性。Losen等[16]用雜交瘤技術(shù)制備AchR-mAb單克隆抗體并誘導(dǎo)Lewis大鼠建立模型,出現(xiàn)了對外界刺激反映遲鈍,體質(zhì)量突然下降,成功地用 mAb35、mAbA7、mAbG10[17-18]等誘導(dǎo)制作出了EAMG動物模型。Richman等[19]發(fā)現(xiàn),受體絡(luò)氨酸激酶是神經(jīng)突觸受體的組成和功能維持的重要物質(zhì),并通過抵抗這種酶活性制備了肌無力模型。雖然這些模型制備方法都有成效,也有一定的臨床意義,但是尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段,還沒有建立起一套完善和規(guī)范的方案,穩(wěn)定性和可重復(fù)性的把控還有待進(jìn)一步研究。
3.1 臨床肌力評分方法標(biāo)準(zhǔn) Lennon等[20]在20世紀(jì)80年代已經(jīng)制訂出了比較科學(xué)的肌力評價標(biāo)準(zhǔn)分級方法,即將癥狀嚴(yán)重程度分為4級:0級,沒有肯定的無力表現(xiàn);1級,撕咬無力,四肢力量較差,在光滑地面上前肢打滑,活動減少且易疲勞;2級,明顯無力,休息時身體呈隆起姿勢,頭尾下垂,大腿外展,前肢趾彎曲,動作笨拙,行走不穩(wěn);3級,嚴(yán)重?zé)o力表現(xiàn),無撕咬動作,肌肉震頗,呼吸困難,瀕死或死亡。這種肌力的評價為以后評判標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化奠定了基礎(chǔ)。雖然這種觀察法操作簡單,但是主觀性較強(qiáng),容易產(chǎn)生評分級別誤差。近年來提出一種強(qiáng)迫運(yùn)動法,即強(qiáng)迫實(shí)驗(yàn)動物運(yùn)動來觀察疲勞程度,如強(qiáng)迫動物反復(fù)抓握測量抓握肌力的抓握法,強(qiáng)迫動物游泳并記錄時間的游泳法和測量動物翻轉(zhuǎn)懸掛的停留時間的翻轉(zhuǎn)懸掛法。趙斌和劉降光[21]通過翻轉(zhuǎn)懸掛法測量動物的肌力情況,并用統(tǒng)計(jì)學(xué)單因素方差分析得出了較為顯著的結(jié)果,使肌力的評判變得更為客觀。
3.2 AchR 抗體(AchR antibodies,AchR-Ab)的測量 AchR-Ab是最早發(fā)現(xiàn)的MG患者的檢測指標(biāo)之一,在MG診斷中已經(jīng)作為一項(xiàng)最重要指標(biāo)。EAMG患者血清中抗體的數(shù)量會明顯增多,雖然并非患者均會有血清抗體陽性反應(yīng),但是在發(fā)病的絕大多數(shù)患者體內(nèi),AchR-Ab還是一個關(guān)鍵的檢測指標(biāo),同時其滴度的大小還與疾病的嚴(yán)重程度呈正相關(guān),因此抗體的檢測一直受到高度重視,也已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn)化的檢測方法,即酶聯(lián)免疫吸附法。這種方法具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、所用試劑穩(wěn)定、容易標(biāo)準(zhǔn)化、批量化操作等優(yōu)勢,已經(jīng)得到了廣泛的定性和定量分析。Liu等[22]通過實(shí)驗(yàn)研究表明,肌無力大鼠血清的免疫球蛋白含量增多,并提出減少免疫球蛋白的半衰期來治療肌無力。
3.3 血清膽紅素和尿酸的測量 周霞和孫中武[23]通過氧化酶定量分析法對MG患者血清膽紅素和尿酸水平的檢測,結(jié)果顯示,MG患者血清中間接膽紅素、總膽紅素和尿酸水平均顯著低于正常水平。這為評定MG模型的建立提供了更多的檢測方法,為MG的治療提供了新的思路和依據(jù)。
3.4 細(xì)胞免疫因子水平的檢測 Bakhiet等[24]在EAMG動物模型體內(nèi)發(fā)現(xiàn),輔助性的Th1細(xì)胞產(chǎn)生的干擾素γ、腫瘤壞死因子α等細(xì)胞因子可以活化B細(xì)胞,使EAMG癥狀加重。Feferman等[25]通過抑制肌無力模型動物體內(nèi)的干擾素來減輕肌無力的癥狀取得了良好效果,Th2細(xì)胞分泌抗炎性細(xì)胞因子能減輕EAMG癥狀,而Th3細(xì)胞分泌的轉(zhuǎn)化生長因子β可以調(diào)節(jié)EAMG的癥狀表現(xiàn)。Uzawa等[26]對血清中的細(xì)胞因子白細(xì)胞介素4、白細(xì)胞介素15進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)這種細(xì)胞因子在MG患者中明顯比正常人高,所以也可作為疾病檢測指標(biāo)之一。
3.5 肌電圖電衰減反應(yīng)的檢測 對于MG患者,肌電圖是常用的具有確診價值的診斷方法,在MG患者中有80%在低頻刺激時為陽性,且與病情輕重相關(guān)。肌電圖電衰減反應(yīng)的檢測是目前最能反映神經(jīng)肌肉接頭神經(jīng)電生理變化的檢查方法。
3.6 骨骼肌病理形態(tài)學(xué)觀察 王輝和張平[27]通過彩色細(xì)胞圖像分析儀TJTY-400TC測量EAMG動物神經(jīng)末梢面積、突觸前后膜長度及其比值、突觸前后膜面積,結(jié)果顯示,神經(jīng)末梢(突觸前膜)變小、突觸間隙增寬,平均突觸后膜面積減小、突觸后膜長度變短,突觸后膜與前膜長度比值變小并且可見突觸后膜皺褶喪失或減少,AchR密度減少,殘余的突觸后膜皺褶中有抗體和免疫復(fù)合物的沉淀。Serra等[28]通過實(shí)驗(yàn)表明,AchR形態(tài)的改變和Na+通道的異常會影響神經(jīng)肌肉接頭處信號傳遞,產(chǎn)生肌無力癥狀。宋雅芳等[29]、文穎娟和李志華[30]和文穎娟等[31]研究發(fā)現(xiàn),MG患者的肌肉組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化且線粒體結(jié)構(gòu)和數(shù)目也會發(fā)生變化。另外,韓磊等[32]研究發(fā)現(xiàn),MG患者的骨骼肌中線粒體跨膜電位會隨著后膜的損傷而降低。因此,這種通過透射電鏡和流式細(xì)胞儀對線粒體檢測也成為比較可信的檢測依據(jù)。
MG實(shí)驗(yàn)動物模型的建立已經(jīng)取得了很大進(jìn)步,并且出現(xiàn)了多種模型制備方法,但也存在一些問題:①肌無力模型建立的方法雖多但不統(tǒng)一,沒有探索出一套操作簡單、復(fù)制率高、廉價容易推廣的方法。②模型建立的不夠典型,模型評判標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,沒有形成一套能很客觀地評價模型成功與否的衡量標(biāo)準(zhǔn)。③檢測的指標(biāo)也不夠多樣和合理,雖然很多指標(biāo)可以作為肌無力的檢測指標(biāo),但是沒有探索出其發(fā)病的根本機(jī)制和根本變異參數(shù)指標(biāo)。④現(xiàn)有研究建立的EAMG動物模型的造模方法所需時間都較長,研究發(fā)病迅速的MG動物模型的制備方法也將是一個新的方向。近年來有研究表明[33],MG模型不僅出現(xiàn)了四肢肌肉肌無力現(xiàn)象,還出現(xiàn)了因心肌和呼吸肌衰亡的致死現(xiàn)象,胃腸平滑肌的功能障礙出現(xiàn)胃腸蠕動性障礙的現(xiàn)象,以及眼瞼下垂眼球運(yùn)動障礙的現(xiàn)象,這將為模型的建立和肌無力機(jī)制的探討提供更多的方向、方法。并且近年來MG檢測方法也越來越多,涉及到線粒體、肌肉生成調(diào)控因子和基因片段損傷等多個領(lǐng)域,這將為進(jìn)一步研究MG的發(fā)病機(jī)制以及探索MG治療提供新的方向。
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