先天免疫是抵御病原體入侵的第一道防線，先天免疫會(huì)激活適應(yīng)性免疫，兩者共同作用高度調(diào)節(jié)以建立和維持組織穩(wěn)態(tài)。當(dāng)然，這種相互作用的失調(diào)很可能引起慢性炎癥和自身免疫疾病，進(jìn)而導(dǎo)致免疫介導(dǎo)的炎癥性疾病 (Immune-mediated inflammatory diseases, IMID) 的發(fā)生[1]。
圖 1. 自身免疫性疾病影響身體的不同部位[2]。 IMIDs 包括類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎 (RA)、結(jié)締組織疾病、皮膚炎癥 (包括牛皮癬和特應(yīng)性皮炎)、炎癥性腸病 (IBD)、哮喘和自身免疫性神經(jīng)系統(tǒng)疾病等[3]。IMIDs 近年來(lái)發(fā)病率逐年升高，且目前尚無(wú)治愈方法。研究時(shí)通常使用動(dòng)物疾病模型進(jìn)行疾病表征、靶點(diǎn)的鑒定以及治療藥物和治療方法的體內(nèi)評(píng)估[4]。那么本期小 M 就為大家介紹幾種免疫炎癥疾病研究中比較熱門(mén)的疾病模型及常見(jiàn)的化學(xué)誘導(dǎo)方法~炎癥性腸病 (Inflammatory bowel disease, IBD) 是一種影響胃腸道的慢性免疫介導(dǎo)疾病，克羅恩病 (Crohn disease) 和潰瘍性結(jié)腸炎 (Ulcerative colitis, UC) 是 IBD 的主要形式，患者主要出現(xiàn)慢性腹瀉 (伴或不伴出血)、腹痛和體重減輕等癥狀。
在化學(xué)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型中，三硝基苯磺酸 (2,4,6-Trinitrobenzenesulfonic acid, TNBS)、惡唑酮 (Oxazolone) 和葡聚糖硫酸鈉 (Dextran sulphate sodium, DSS) 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型應(yīng)用最為廣泛[5]。其中 TNBS 可引起 Th-1 驅(qū)動(dòng)的免疫應(yīng)答，而 Oxazolone 主要表現(xiàn)為 Th-2 表型的免疫應(yīng)答，DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型還會(huì)引起 Th-1/Th-2 細(xì)胞因子譜的變化[5]。表 1. Oxazolone、DSS 和 TNBS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型。
類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎 (Rheumatoid arthritis, RA) 是一種系統(tǒng)性自身免疫性疾病，其特征是慢性關(guān)節(jié)炎癥導(dǎo)致隨后的軟骨和骨骼破壞。佐劑性關(guān)節(jié)炎 (Adjuvant-induced arthritis, AIA) 動(dòng)物模型已經(jīng)被廣泛建立來(lái)研究 RA 的發(fā)病機(jī)制，常見(jiàn)的佐劑有Complete Freund's adjuvant, CFA、Incomplete Freund's adjuvant, IFA、膠原和卡拉膠[13]。
膠原誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎 (Collagen-induced arthritis, CIA) 和Complete Freund's adjuvant, CFA 誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎是目前研究最多的類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎自身免疫模型[14]。
圖 2. CFA 和 CIA 誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎模型[15][16]。
A-B：Male SD 大鼠關(guān)節(jié)內(nèi)注射 100 μL CFA; (A): Saline 組關(guān)節(jié)軟骨正常，滑膜無(wú)浸潤(rùn); (B): Saline+CFA-treated 組具有明顯的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和腫塊形成。C-D: 7-8周齡小鼠，等量的 CFA (4mg /mL) 和雞 CII 混合，在低溫下充分乳化。每只小鼠皮下注射100 µL 乳狀液。CIA 小鼠關(guān)節(jié)間隙和骨組織出現(xiàn)嚴(yán)重滑膜增生、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)和骨軟骨破壞。
多發(fā)性硬化癥 (Multiple sclerosis, MS) 是一種典型的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥性脫髓鞘疾病，實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎 (Encephalomyelitis,EAE) 是 MS 常用的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>，該模型模擬了 MS 的一些病理特征，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥、病變形成、血腦屏障破壞和髓磷脂特異性 CD4+ T 細(xì)胞的存在[17]。EAE 可在各種嚙齒類(lèi)動(dòng)物中被髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白 (MOG 35-55) 和髓鞘蛋白脂蛋白 PLP (139-151) 兩種抗原肽誘導(dǎo)。例如，PLP (139-151) 免疫組在第 9 天出現(xiàn) RR-EAE 臨床癥狀，在疾病發(fā)病的 4 天內(nèi) (即第 13 天)，PLP+ 鹽水處理組小鼠在軟尾、步態(tài)搖擺和部分肢體癱瘓方面表現(xiàn)出最高的臨床評(píng)分 (圖 4)[18]。與對(duì)照組相比，MOG35-55/CFA 免疫組的 B 細(xì)胞缺陷小鼠表現(xiàn)出更高的 EAE 評(píng)分以及累積疾病指數(shù) (CDI，疾病嚴(yán)重程度測(cè)量)[19]。
圖 3. PLP139-151、MOG 35-55 誘導(dǎo) EAE 模型的評(píng)分[18]。
PLP (139-151): SJL 小鼠，從免疫開(kāi)始每天給予 10 mg/kg OGF (PLP+OGF) 或無(wú)菌生理鹽水 (PLP+生理鹽水), 55天。MOG 35-55: C57BL/6 和 μMT小鼠 (B 細(xì)胞缺陷小鼠)，第 0 天和第 2 天用 100 μg MOG35-55/CFA 免疫小鼠，并分別給予 250 ng 百日咳毒素。
特應(yīng)性皮炎 (Atopic dermatitis, AD) 是一種慢性復(fù)發(fā)性炎癥皮膚病，其特征是皮膚免疫細(xì)胞的增殖和激活，通常由皮膚屏障功能障礙和微生物失衡引發(fā)，還伴有過(guò)敏性鼻炎、結(jié)膜炎、哮喘、濕疹等其他特應(yīng)性疾病的發(fā)生[20]。目前化學(xué)誘導(dǎo)的 AD 動(dòng)物模型，如，DNFB 誘導(dǎo)的慢性特應(yīng)性皮炎模型 (圖 4)[21]，佛波酯 (Phorbol 12-myristate 13-acetate, PMA) 誘導(dǎo)的皮膚急/慢性炎癥模型被廣泛應(yīng)用 (圖 4)，利用動(dòng)物模型可加深對(duì) AD 發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)，從而進(jìn)行新的治療藥物研究[22]。
圖 4. DNFB 和 PMA 誘導(dǎo)的 AD 模型[21]。
DNFB 誘導(dǎo)的 AD 模型: Nc/Nga 小鼠，局部涂抹 100μL 0.15% DNFB 丙酮/橄欖油(3:1)溶液誘導(dǎo) AD，第 0 天和第 4 天剃光的背部皮膚。PMA 誘導(dǎo)的皮膚急性炎癥模型: 雌性 CD-1 小鼠，將 10 μL PMA丙酮溶液（0.01% w/v）分別用于每只耳的內(nèi)、外表面。A: DNFB 誘導(dǎo)的小鼠出現(xiàn)顯著的皮膚炎癥和表皮厚度增加; B-C: 和對(duì)照組 (B 組)相比, PMA 處理組 (C 組) 小鼠耳真皮中明顯的多形核白細(xì)胞募集，伴有結(jié)締組織破壞和水腫。
慢性胰腺炎 (Chronic pancreatitis, CP) 和急性胰腺炎 (Acute pancreatitis, AP) 是常見(jiàn)的胃腸道疾病，許多胰腺炎動(dòng)物模型的建立使研究人員能夠更好地研究其發(fā)病機(jī)制。兔子、貓、狗、豬和斑馬魚(yú)等許多物種都可用做胰腺炎模式動(dòng)物，但嚙齒類(lèi)動(dòng)物因?yàn)楦訕?biāo)準(zhǔn)化而被廣泛使用。AP 可通過(guò)雨蛙素、膽汁鹽、堿性氨基酸等方式誘導(dǎo)，而慢性胰腺炎則可以通過(guò)注射雨蛙素 (反復(fù))、脂多糖 、TNBS 等方式誘導(dǎo)[23]。 
Tips：雨蛙素是蛙類(lèi)皮膚中分離的生物活性十肽，作為一種類(lèi)似于膽囊收縮素的激素，可觸發(fā)哺乳動(dòng)物的快速胰腺炎和快速的自發(fā)恢復(fù)，根據(jù)造模方式的不同可同時(shí)誘導(dǎo) CP、AP 模型[24]。
圖 5. 雨蛙素誘導(dǎo)急、慢性胰腺炎[24]。
AP 造模: 每 6 小時(shí)腹腔注射雨蛙素 (50 μg/kg ), 連續(xù) 2 天; CP 造模: 每周 3 次注射雨蛙素 (50 μg/kg), 連續(xù)三周。
當(dāng)然，除了以上為大家介紹的常見(jiàn)的誘發(fā)型免疫炎癥模型，還有腹膜炎 、足水腫 、胃潰瘍 、心肌炎 、肝臟炎癥等模型都可以通過(guò)化學(xué)方式誘導(dǎo)，點(diǎn)擊此處查看更多 MCE 疾病造模相關(guān)產(chǎn)品吧~此外，還要注意誘發(fā)的疾病模型與自然產(chǎn)生的疾病在某些方面還是存在一定的差異，而且有些人類(lèi)疾病不能用人工方法誘發(fā)出來(lái)，大家在進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)基本情況選擇合適的動(dòng)物模型和造模方法。
造模道德問(wèn)題：造模過(guò)程中要注意遵守對(duì)小動(dòng)物的護(hù)理和使用的基本原則，對(duì)人類(lèi)造成疼痛的程序也會(huì)對(duì)動(dòng)物造成同樣的疼痛，可以使用適當(dāng)?shù)逆?zhèn)靜或麻醉以盡量減少動(dòng)物的疼痛或痛苦。在達(dá)到程度較高的疼痛癥狀后，如沒(méi)有合適方法進(jìn)行鎮(zhèn)痛，就需要對(duì)小動(dòng)物進(jìn)行安樂(lè)。
詳情請(qǐng)參考 GB/T 39760-2021，GB/T 42011-2022，GB/T 35892-2018 等現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
本期為大家介紹了一些免疫研究領(lǐng)域常見(jiàn)的誘發(fā)型動(dòng)物模型，通過(guò)化學(xué)誘導(dǎo)可以簡(jiǎn)單快速地復(fù)制人類(lèi)疾病。此外，利用炎癥因子相關(guān)基因進(jìn)行基因敲除、轉(zhuǎn)基因、基因編輯等手段構(gòu)建基因工程動(dòng)物模型也被廣泛應(yīng)用于免疫炎癥模型構(gòu)建中?？傊?，大家在造模過(guò)程中要注意相似性原則，選擇適合自己實(shí)驗(yàn)的模型喔~
Phorbol 12-myristate 13-acetate 佛波酯是蛋白激酶 C (PKC) 和 SphK 的激活劑，可用于誘導(dǎo)濕疹樣模型。 |
Cyclophosphamide 合成的 DNA Alkylator，可用于誘導(dǎo)膀胱炎、心肌炎模型。 |
Caerulein 十肽，一種有效的膽囊收縮素受體激動(dòng)劑，可用于誘導(dǎo)胰腺炎模型。 |
Complete Freund’s adjuvant (CFA) 免疫佐劑，可用于誘導(dǎo)關(guān)節(jié)炎等炎癥模型。 |
| MOG (35-55) (TFA) 中樞神經(jīng)鞘的一個(gè)次要成分，可用于誘導(dǎo)腦脊髓炎模型。 |
Dextran sulfate sodium salt (MW 35000-45000) 一種脫水葡萄糖的聚合物，可用于誘導(dǎo)炎癥性腸病（IBD）模型。 |
[1] Bunte K, et al. Th17 Cells and the IL-23/IL-17 Axis in the Pathogenesis of Periodontitis and Immune-Mediated Inflammatory Diseases. Int J Mol Sci. 2019;20(14):3394. Published 2019 Jul 10. [2] Glover K, et al. Epidemiology of Ocular Manifestations in Autoimmune Disease. Front Immunol. 2021 Nov 2;12:744396. [3] McInnes IB, et al. Immune-mediated inflammatory disease therapeutics: past, present and future. Nat Rev Immunol. 2021;21(10):680-686. [4] M. Reza Khorramizadeh, et al. Chapter 8 - Animal models for human disease,Animal Biotechnology (Second Edition),Academic Press,2020,153-171.[5] Randhawa PK, et al. A review on chemical-induced inflammatory bowel disease models in rodents. Korean J Physiol Pharmacol. 2014;18(4):279-288. [6] Liu T, et al. Vitamin D treatment attenuates 2,4,6-trinitrobenzene sulphonic acid (TNBS)-induced colitis but not oxazolone-induced colitis. Sci Rep. 2016;6:32889. [7] Zhao ZX,et al. Melatonin Mitigates Oxazolone-Induced Colitis in Microbiota-Dependent Manner. Front Immunol. 2022;12:783806.[8] Itani S,et al. NLRP3 inflammasome has a protective effect against oxazolone-induced colitis: a possible role in ulcerative colitis. Sci Rep. 2016;6:39075.[9] Kwon J, et al. DSS-induced colitis is associated with adipose tissue dysfunction and disrupted hepatic lipid metabolism leading to hepatosteatosis and dyslipidemia in mice. Sci Rep. 2021;11(1):5283. [10] Huang J,et al. Lactobacillus paracasei R3 protects against dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis in mice via regulating Th17/Treg cell balance. J Transl Med. 2021;19(1):356.[11] Kim JK, et al. Grim19 Attenuates DSS Induced Colitis in an Animal Model. PLoS One. 2016;11(6):e0155853.[12] Joo M, et al. Anti-inflammatory Effects of Flavonoids on TNBS-induced Colitis of Rats. Korean J Physiol Pharmacol. 2015;19(1):43-50. [13] Noh ASM, et al. Effects of different doses of complete Freund's adjuvant on nociceptive behaviour and inflammatory parameters in polyarthritic rat model mimicking rheumatoid arthritis. PLoS One. 2021;16(12):e0260423.[14] Brand DD, et al. Collagen-induced arthritis. Nat Protoc. 2007;2(5):1269-75. [15] Liu YL, et al. Suppression of complete Freund's adjuvant-induced adjuvant arthritis by cobratoxin. Acta Pharmacol Sin. 2009;30(2):219-227. [16] Luan J, et al. Applicability and implementation of the collagen-induced arthritis mouse
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