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 近年來發(fā)病率逐年升高，且目前尚無治愈方法。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的疾病模型及常見的化學(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)被廣泛建立來研究 RA 的發(fā)病機(jī)制，常見的佐劑有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，滑膜無浸潤; (B): Saline+CFA-treated 組具有明顯的炎癥細(xì)胞浸潤和腫塊形成。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，從免疫開始每天給予 10 mg/kg OGF (PLP+OGF) 或無菌生理鹽水 (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、豬和斑馬魚等許多物種都可用做胰腺炎模式動(dòng)物，但嚙齒類動(dòng)物因?yàn)楦訕?biāo)準(zhǔn)化而被廣泛使用。AP 可通過雨蛙素、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：雨蛙素是蛙類皮膚中分離的生物活性十肽，作為一種類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，而且有些人類疾病不能用人工方法誘發(fā)出來，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。
造模道德問題：造模過程中要注意遵守對(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。
詳情請(qǐng)參考 GB/T 39760-2021，GB/T 42011-2022，GB/T 35892-2018 等現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。
本期為大家介紹了一些免疫研究領(lǐng)域常見的誘發(fā)型動(dòng)物模型，通過化學(xué)誘導(dǎo)可以簡單快速地復(fù)制人類疾病。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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