張曉梅, 黃木圣, 范春嬌, 林星陽 , 高松林, 黃貴華
(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué), 南寧 530001;2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院, 南寧 530023)
潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)是一種目前病因不明確的結(jié)腸和直腸的慢性非特異性炎癥性疾病,主要包括腹痛、腹瀉、黏液膿血便和里急后重等臨床表現(xiàn),其發(fā)病率在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)逐年上升趨勢,但產(chǎn)生此疾病的具體病因及發(fā)病機制尚不完善1、2]。因此,需要制作UC動物模型進行實驗研究,以期深入研究其發(fā)病機制。本文就幾種常用潰瘍性結(jié)腸炎模型的造模方法、方法評價等進行歸納總結(jié),以期為實驗研究選擇較理想的造模方法提供理論支持。
1.1.1 結(jié)腸黏膜組織致敏法 此方法將Frend佐劑(弗氏佐劑)加入大鼠或者其他動物的結(jié)腸黏膜組織制作的勻漿中,然后每只大鼠足墊內(nèi)的部位注射上述混合液的上清液,劑量為0.1~0.3 mL,時間分別為第1天和第15天。當(dāng)?shù)?7、24、30天時分別在大鼠的背部、腹股溝及腹腔內(nèi)注射同樣的上清液(劑量也同上),但是第30天注射時不加Frend佐劑,當(dāng)腹腔注射5 d后,可以明顯觀察到大鼠出現(xiàn)UC樣癥狀,并取其結(jié)腸組織進行病理檢測[3,4]。
該模型的穩(wěn)定性好, 臨床相近度高,得出的結(jié)果更接近實際,可以應(yīng)用于抗?jié)冃越Y(jié)腸炎藥物的篩選實驗。此方法的制作過程相對其他方法復(fù)雜, 造模時間長,可復(fù)制性較差,且成功的關(guān)鍵在于Frend佐劑的配制,因此需要相應(yīng)的條件、設(shè)備及掌握相關(guān)的技術(shù),否則難以達到實驗想要的效果, 所以目前實驗研究較少應(yīng)用此類方法。
1.1.2 胎鼠結(jié)腸種植法 該方法在無菌條件下將抗原(胎鼠結(jié)腸)手術(shù)移植于成年鼠(同系)的腎包膜下,手術(shù)完成后,正常飼養(yǎng)20 d,然后取其結(jié)腸組織觀察其病理改變[5]。
本方法的產(chǎn)生原理是細胞免疫反應(yīng)(宿主抗移植反應(yīng)),制作出來的模型臨床相似度高,當(dāng)進行防治潰瘍性結(jié)腸炎的免疫藥理學(xué)研究時,可將其作為較為理想的動物模型。實驗需要無菌操作,且周期長、技術(shù)難度大且有局限性,成功率低,因此較少應(yīng)用[6]。
1.1.3 大鼠結(jié)腸細菌菌株法 實驗選擇正常大鼠腸道的大腸桿菌作為抗原,將其注入實驗大鼠體內(nèi),使大鼠發(fā)生免疫反應(yīng), 從而大鼠結(jié)腸壁表現(xiàn)出潰瘍或炎癥反應(yīng)[7]。
此造模方法過程簡單,價格低廉, 與人UC的臨床表現(xiàn)相似且容易成功,是較理想的病因?qū)W研究模型。實驗需要制備大腸桿菌混懸液且周期長,因此只適合于有技術(shù)條件的實驗者[8]。
1.2.1 葡聚糖硫酸鈉(dextran sulfate sodium,DSS)自由飲 袁權(quán)利等[9]采用2% DSS溶液代替飲用水,第1周、第2周后均腹腔注射1次15 mg/kg AOM,即可成功造成UC模型。陳素傲等[10]采用2%~5%DSS溶液飲用5~7 d可制成急性UC模型,反復(fù)周期性給予DSS溶液則可誘導(dǎo)慢性UC模型。王亞梅等[11]采取自由灌喂的方式,讓小鼠連續(xù)2周飲用濃度為4%的DSS溶液, 建立慢性UC的模型。
此方法操作不復(fù)雜容易得出結(jié)果,且臨床相似度、可重復(fù)性高。但是大鼠飲用DSS的量無法準(zhǔn)確控制,從而導(dǎo)致組內(nèi)大鼠病變差異大[12]。
1.2.2 乙酸(acetic acid,AA) 楊永剛等[13]采取腹腔注射30 mg/kg戊巴比妥鈉的方式對大鼠進行麻醉,然后將直徑3 mm的灌腸硅膠管經(jīng)其肛門緩慢插入約8 cm,緩慢注入1.5 mL 10%的乙酸溶液,10~15 s后生理鹽水灌腸清洗,即建模完成。張勇等[14]采取腹腔注射300 mg/kg水合氯醛的方式對大鼠進行麻醉,然后將直徑2 mm的灌腸硅膠管經(jīng)其肛門緩慢插入約8 cm,緩慢注入1 mL 8%的乙酸溶液,10~15 s后生理鹽水灌腸清洗,即建模完成。
其操作方法簡單,材料來源方便、成本低,因此應(yīng)用廣泛。乙酸刺激后該模型容易發(fā)生自愈, 比較適用于研究急性UC模型的藥物療效和黏膜愈合機制,但在研究免疫機理、藥物藥效等方面不適用[15]。
1.2.3 惡唑酮(oxazolone,OXZ) 王艷紅等[16]制作方法總結(jié)如下:首先對小鼠注射乙醚麻醉,然后在小鼠肛門插入硅膠管深4 cm,注入150 μL唑酮 (6 mg溶于50%乙醇中)于硅膠管,讓其緩慢流入小鼠體內(nèi)。此操作完成后,為防止漏液將小鼠倒放30 s即可。周瑾等[17]將0.3 mL 3%的惡唑酮(溶于100%乙醇溶液中)涂抹在腹部(剃毛),隔天再涂抹1次,然后禁食不禁水24 h后進行麻醉,再從肛門注入0.3 mL 1%的惡唑酮溶液(溶于50%乙醇中),倒置大鼠60 s,按壓其肛門口約2 min,讓其自然清醒,正常飼養(yǎng)1 d后,重復(fù)上述灌腸操作。
其制作簡單,容易掌握,可復(fù)制性強、成本低。病情不持續(xù),自愈性強,沒有慢性炎癥的表現(xiàn), 因此不能用于慢性潰瘍性結(jié)腸炎的研究[18]。
1.2.4 角叉菜膠 在研究對象飲水中加入3%~5%降解的角叉菜膠水溶液,經(jīng)過一段時間后,研究對象產(chǎn)生UC模型的典型癥狀[19]。
其方法簡單,容易操作,腸道炎癥表現(xiàn)持續(xù)時間長,能夠很好地詮釋疾病的慢性病程。病變反應(yīng)多發(fā)生在盲腸,臨床癥狀持續(xù)時間短,此方法在實際操作中多用豚鼠為實驗對象且需要反復(fù)造模,因此代價高昂,故目前臨床多不采用此方法造模[20]。
1.3.1 三硝基苯磺酸(trinitrobenzene sulfonic acid,TNBS)/乙醇誘導(dǎo) 江巧麗等[21]先將小鼠禁食不禁水24 h,再注射40 mg/kg戊巴比妥鈉進行腹腔麻醉,然后將橡膠軟管插入小鼠肛門深8 cm,將混合液(0.6 mL TNBS+ 0.25 mL乙醇溶液)注入橡膠軟管,將小鼠倒立30 s(防止漏液)后,平放使其自然恢復(fù),即制成UC模型。黎笑蘭等[22]給大鼠腹腔注射30 mg/kg戊巴比妥鈉進行麻醉,橡膠軟管從肛門插入至距肛門8 cm處,緩慢注入0.8 mL的三硝基苯磺酸(溶于50%乙醇中),讓液體緩慢流入小鼠體內(nèi),此操作完成后,為防止漏液將小鼠倒放30 s即可。劉喜平等[23]采用腹腔注射7%水合氯醛進行麻醉后,在石蠟油潤滑的情況下,將橡膠軟管經(jīng)腸道緩插8 cm入結(jié)腸,然后推入0.8 mL 的藥物(100 mg/kg的TNBS與等體積50%乙醇混合),再注入0.5 mL空氣,將大鼠倒置1 min防止漏液,然后等其自然醒,每周1次,連續(xù)5周,即造模完成。李盼盼等[24]用4%水合氯醛進行麻醉,將經(jīng)過石蠟油潤滑后的硅膠管由肛門緩慢插入深8 cm,緩慢注入約1 mL 100 mg/kg 的TNBS溶液(溶于50%乙醇溶液中),倒置大鼠60 s按壓其肛門口,即建立潰瘍性結(jié)腸炎的模型。劉佳麗等[25]實驗證明,不同造模次數(shù)造成大鼠潰瘍性結(jié)腸炎的效果不同。結(jié)果表明,持續(xù)3次采取100 mg/kg TNBS+乙醇溶液對大鼠進行灌腸更容易成功建立UC模型。
TNBS/乙醇誘導(dǎo)是大家比較認可、應(yīng)用最廣泛的方法之一,其操作簡單,臨床相似度高,可復(fù)制性強, 病情持續(xù)時間長、成本低,慢性炎癥表現(xiàn)比較明顯,為探索新的慢性炎癥治療藥物提供了條件。
1.3.2 乙酸復(fù)合刺激法 盧倩等[26]、徐雨生等[27]則選擇異體抗原聯(lián)合醋酸的方法進行UC造?!,F(xiàn)配制異體抗原乳化劑,然后在大鼠左側(cè)足跖、右側(cè)足趾、腹股溝、背部皮下、腹腔分別注射0.1 mL上述試劑(其中成分包含8 mg抗原以及0.05 mL完全Frend佐劑),時間分別為第1、8、15、22、29天 ,第29天注射時不加佐劑。上述操作完成后大鼠禁食不禁水24 h,然后大鼠用1 mL 5%的醋酸溶液進行灌腸,溶液在大鼠體內(nèi)停留30 s后,用4 mL氯化鈉溶液沖洗腸道,再用1 mL異體抗原乳化劑重復(fù)灌腸。同樣將液體留置體內(nèi),時間為30 min,并重復(fù)上述沖洗步驟,即造模完成。
此方法造出的模型具有免疫異常、局部炎癥等2種表現(xiàn)且成功率高,可復(fù)制性強,死亡率低,適合與UC相關(guān)的研究。該過程復(fù)雜、操作困難、難以掌握且周期長,故當(dāng)前研究較少選擇此類方法。
1.3.3 二硝基氯苯(DNCB)/乙酸誘導(dǎo) 陳夢夢等[28]UC造模方法如下:首先制備20 g/L的2,4-二硝基氯苯丙酮液、0.1%的2,4-二硝基氯苯乙醇等液體,在每只大鼠脫毛處(大鼠背部)給予0.3 mL 的2,4-二硝基氯苯丙酮液,每日1次,重復(fù)上述操作14 d。第15天將聚乙烯導(dǎo)管插入肛門深8 cm,并注入0.25 mL 0.1%的 2,4-二硝基氯苯乙醇溶液于管道,讓溶液流入動物體內(nèi);第16天從管道再次注射2 mL 80 mL/L的醋酸溶液,15 s后用生理鹽水沖,即造模完成。張艷曉等[29]造模方法如下:首先大鼠禁食36 h(不禁水),在每只大鼠背部脫毛處先一層涂豬油,再給予0.3 mL的2% DNCB丙酮液,每日1次,重復(fù)上述操作14 d。第30天將聚乙烯導(dǎo)管插入肛門深8 cm,并注入0.3 mL 0.1%的 2,4-二硝基氯苯乙醇溶液于管道,第31天再次從管道注射2 mL 0.2%的醋酸溶液,15 s后用生理鹽水沖,即造模完成。
模型臨床表現(xiàn)持續(xù)時間長,與人UC相似度高,造模容易成功且重復(fù)性高。整個過程非常繁瑣,造模時間長且DNCB有毒,容易導(dǎo)致動物死亡。
王愛華等[30]、劉香玉等[31]建立脾腎陽虛型UC模型,分別用番瀉葉灌胃+氫化可的松腹腔注射和大黃水煎液灌胃+氫化可的松肌注的方式,但都采取TNBS/乙醇誘導(dǎo)法建立UC大鼠模型。柳榮等[32]總結(jié)肝郁脾虛型UC模型建立方法中提出束縛法+飲食失節(jié)刺激+TNBS/乙醇誘導(dǎo)的方式比較好并有兩種方式:第一種是先限制飲食行動后,再采用TNBS/乙醇誘導(dǎo)法進行灌腸;第二種是先限制飲食行動1周后,通過TNBS/乙醇混合液灌腸造模,然后再進行限制飲食行動2周。姜小艷等[33]雙日給予大鼠豬油(4 mL 1只,每日1次),每天將大鼠站立在2 cm的水里并保持8 h,持續(xù)20 d,第21天采取TNBS/乙醇誘導(dǎo)法進行造模,此方法統(tǒng)一稱為“內(nèi)外因+三硝基苯磺酸”(TNBS)法。石磊等[34]建造寒熱錯雜證UC大鼠模型方法,大鼠禁食不禁水24 h后進行腹腔麻醉,麻醉后將經(jīng)過潤滑后的乳膠軟管插入肛門(深8 cm),隨后1 min內(nèi)推入0.6 mL的藥物(100 mg/kg的TNBS與33. 3%乙醇混合),讓大鼠仰臥位保持15 min后使其自然清醒,此操作每天1次,持續(xù)3 d。
中醫(yī)證型動物模型(脾腎陽虛型、肝郁脾虛型、寒熱錯雜證等)能夠更好地體現(xiàn)UC的西醫(yī)病理和中醫(yī)病機等特點,也更適合藥效的觀察與評價,但是此模型只復(fù)制了一部分證候表現(xiàn),中醫(yī)診斷疾病的重要指征(舌象、脈象等)無法在模型中得到體現(xiàn)。雖然目前中醫(yī)證型動物模型法是較為合理的一種,但僅以部分臨床表現(xiàn)作為判斷依據(jù),其模型評價的標(biāo)準(zhǔn)仍不夠客觀與合理。因此,為建立更符合人類疾病的中醫(yī)證型動物模型,仍需要進一步的探討[35]。
潰瘍性結(jié)腸炎動物模型除以上列舉的造模方法之外,還有DNCB或者TNBS誘導(dǎo)法、DSS復(fù)合法、惡唑酮+乙醇誘導(dǎo)法、自發(fā)模型法、基因模型法、細菌感染法等,其中DNCB或者TNBS誘導(dǎo)法是化學(xué)法的一種,而DSS復(fù)合法、惡唑酮+乙醇誘導(dǎo)法則屬于復(fù)合法。TNBS單獨誘導(dǎo)法的操作方法如下[36]:小鼠禁食24 h(不禁水),然后采用10%的水合氯醛進行腹腔麻醉(0.25 mL/100 g),麻醉后直接用灌胃針將TNBS溶液注入動物腸腔內(nèi),并將其倒立1 min即可。此方法的優(yōu)點是操作方便,重復(fù)性好,實驗周期短且成本低,而缺點是TNBS溶液的劑量不好掌控,當(dāng)TNBS的量過小時自愈性強,炎癥時間短,而TNBS的量過大時,其死亡率高。DNCB誘導(dǎo)法建立的UC模型具有自愈性強等特性,有實驗證明DNCB加乙酸能夠克服DNCB造成的動物自愈性,因此臨床大多采用DNCB加乙酸的方法建立UC模型。
DSS復(fù)合法建立的UC模型與人類極其相似,但是因為DSS的成本過高,妨礙此方法的推廣。惡唑酮+TNBS誘導(dǎo)法建立的模型雖然克服了單獨使用TNBS誘導(dǎo)時模型出現(xiàn)局部炎癥輕的缺點,又彌補了單獨使用OXZ誘導(dǎo)時動物出現(xiàn)炎癥反應(yīng)不持續(xù)的不足,但其操作復(fù)雜,實驗周期長,由此臨床較少應(yīng)用。
自發(fā)模型法建立的模型因為其疾病自發(fā)的特點,成為最貼近UC的模型,但是因為來源稀少,成本高昂,限制了此造模方法的實際應(yīng)用?;蚰P头ń⒌哪P桶蚯贸?、轉(zhuǎn)基因型等?;騽游锬P蛯ρ芯考膊〉陌l(fā)生機制、病因以及藥物治療效果具有較強的優(yōu)勢,但是需要較高的技術(shù)支撐且代價昂貴,因此還在進一步研究中,臨床上應(yīng)用不多。
綜上所述, 潰瘍性結(jié)腸炎動物模型的建立方法大概包括免疫法、化學(xué)法、復(fù)合法、中醫(yī)證型動物模型法,以及自發(fā)模型法、基因模型法、細菌感染法等,上述每個方法都有其優(yōu)缺點,臨床研究大多采用化學(xué)法和復(fù)合法,其中尤以乙酸法、DSS自由飲和TNBS/乙醇誘導(dǎo)法最為常用。免疫法、自發(fā)模型法、基因模型法、細菌感染法等均存在技術(shù)要求高、實驗周期長、價格昂貴等缺點,由此臨床多不采用此類方法。根據(jù)中醫(yī)理論病證結(jié)合方法建立的中醫(yī)證候模型,體現(xiàn)了UC的西醫(yī)病理和中醫(yī)病機,是目前比較合理的一種造模方法,但仍然不夠全面,但隨著模型研究的深入及想法的不斷創(chuàng)新,此方法將被更多人承認,也會為以后的中醫(yī)藥基礎(chǔ)研究的前進提供支持,期望在未來能更多地從病證結(jié)合角度發(fā)展UC模型的建立以及治療。前期的模型建立對實驗是否成功起著至關(guān)重要的作用。判斷模型成功的方法,如肉眼觀察實驗動物是否發(fā)生腹瀉、便血等病癥,臨床檢測包括糞便檢查、白細胞計數(shù)、內(nèi)鏡檢查、免疫學(xué)檢測等,實驗檢測則包括DAI、MPO、結(jié)腸病理組織檢查等?,F(xiàn)實中由于多種原因的限制,前期實驗必須對動物的造模方式進行選擇。由此本文就UC造模方法進行分析,以期為實驗研究選擇較理想的造模方法提供理論支持。