张文瑞,杨爽,吕新亮
内蒙古自治区中医医院风湿科,内蒙古 呼和浩特 010000
类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是以慢性、对称性多关节炎为主要表现的进行性、侵袭性的自身免疫性疾病[1-3]。RA导致的滑膜炎持久反复发作,破坏关节软骨及骨质,最终导致关节畸形及功能障碍,因此该病具有很高的致畸率[4-6]。RA属于中医“痹证”“鹤膝风”等范畴,中医药治疗具有辨证论治、审证求因的特点,以其多途径、多靶点、整合效应的优势在RA的治疗中发挥着日益重要的作用[7-11],但中医药治疗RA多缺乏明确的作用机制。动物模型作为实验研究的基出,对开展疾病的发病机制及治疗机制研究有着重要的意义。人体和疾病存在复杂性和不可控性,临床证候研究中存在许多未知因素。若要开展证候形成机制及中药作用机制的科学性研究,就必须构建具有中医属性的动物模型。本文拟对近年RA中医证型动物模型进行综述,以期为未来更全面的中医证型动物模型提供参考。
徐成林等[12]结合新疆高寒地区的特点,模拟自然界的风寒湿环境,对健康家兔的后肢进行风寒湿痹证造模。造模选择在冬季进行,将家兔后腿放入环境海绵的造模箱孔内,打开喷雾、水源,调节室温控制在(7±2)℃;
相对湿度为95%,风力5~6级,每天持续刺激造模部位5 h,持续刺激5天。造模后关节组织的滑膜细胞增生活跃、胞浆内含大量溶酶体、滑膜下有嗜酸性细胞浸润、成纤维细胞活跃,与未造模的前腿有着显著差异。但该实验建立的动物模型为单纯性关节炎模型,与人RA表现、客观指标及病理变化存在一定的差异。
模拟自然环境进行造模只能使模型在病因学上与人类相似,如何使模型的发病机制、发病过程、临床症状、免疫特点与人类相似是建立RA中医动物模型需解决的关键问题。病证结合的动物模型既有西医疾病的诊断特征,又有中医证候的病因病机及不同表现,成为目前RA中医动物模型建立的首选方法[13-14]。RA国际中医临床指南[15]及RA病证结合诊疗指南[16]将RA辨证为风湿痹阻证、寒湿痹阻证、湿热痹阻证、痰瘀痹阻证、瘀血阻络证、气血两虚证、肝肾不足证、气阴两虚证。目前多见的造模证型也是围绕以上证型开展。而RA模型的建立多选择佐剂型关节炎模型(adjuvant arthritis,AA)及胶原型关节炎模型(collageninduced arthritis,CIA)[17-20]。
3.1 AA模型 AA大鼠造模方法是将含减毒卡介苗的弗氏佐剂注射至足趾关节皮下,导致局部免疫炎症反应,形成免疫复合物,刺激T细胞激活、分化、增殖,模拟RA免疫炎症病理变化反应过程,发挥特异性免疫反应效应。AA模型发病过程同时涉及细胞免疫反应及体液免疫反应,累及部位不仅限于关节,同时可见心、肺、免疫器官等多系统受累表现,临床、病理等方面与RA极为相似[21-23]。刘磊等[24]研究发现,AA大鼠同时也存在血小板病变。刘琪等[25]研究发现,AA模型同时受到性别的影响,雌性SD大鼠体质量下降程度高于雄性SD大鼠;
而踝关节病理评分、脾脏评分均高于雄鼠。
3.2 ClA模型 1977年Trentham等首先建立了Ⅱ型胶原诱导性关节炎模型[26]。该模型的两个重要特征是破坏耐受性及产生自身和胶原自身抗体,因其在免疫机制、关节病理改变、临床表现和实验室指标上与人类RA最为相似[27-28],CIA成为RA研究的金标准[29-30]。CIA模型还具有操作简单、病变持续时间较长、滑膜增生及软骨破坏等继发性病变特征明显、造模成功率高等特点,因此CIA在科研实验中被广泛应用[31-32]。
CIA模型常用牛Ⅱ型胶原蛋白(calf Ⅱ collagen,CⅡ)分别与不完全弗氏佐剂(incomplete Freund"s adjuvant,IFA)或完全弗氏佐剂混合(complete Freund"s adjuvant,CFA)乳化以制备[33-34]。笔者通过查阅文献发现,完全弗氏佐剂应用更为广泛。但郭帅[35]比较CⅡ联合两种佐剂制备CIA大鼠模型发现,CⅡ+IFA模型不良反应更小,更适合作为大量复制的CIA动物模型。制备CIA模型时需先将CⅡ与等体积的IFA或CFA在4 ℃无菌条件下充分混匀乳化,配制溶液浓度为1 g/L(即1 mL溶剂含有CⅡ 1 mg),随后对造模动物进行皮内免疫注射,选择多个位置多次少量注射,总量约为200 μL,此为初次免疫;
7天后以同样方案于不同部位100 μL加强免疫1次[36]。
3.3 病证结合模型
3.3.1 风、寒、湿痹病证结合动物模型 《素问·痹论》篇云:“痹之安生?风、寒、湿三气杂至,合而为痹也。”风、寒、湿是导致痹证的重要因素。吕爱平等[37]采用冷水游泳联合Ⅱ型胶原建立风寒湿痹大鼠模型。首先将大鼠放入15 ℃的冷水中游泳7 min,每日1次,连续7天,随后取1.5 mg/mL的Ⅱ型胶原粗提取物的乳化混合物0.125 mL于大鼠尾部、踝部多处皮内注射,每只动物注射1次,含Ⅱ型胶原粗提取物约0.18 mg。造模动物病理变化呈滑膜受损期和软骨损伤期,45天后造模关节病理可见大量成纤维细胞,甚至出现软骨下骨细胞变性、坏死。
肖长虹等[38]认为,吕氏造模方法仅有炎症浸润程度的病理观察,而未对临床表现的差异进行报道。其用0.1 mL冰醋溶解2 mg/mL的Ⅱ型胶原,与等体积的IFA混合后再加入3 mg/mL卡介苗研磨、乳化成胶原,每只大鼠于尾部、颈背部皮内多点注射胶原共500 μg;
7天后再于尾根部及背部皮内注射胶原200 μg进行加强免疫。大鼠从接受第1次胶原注射开始,每天于造模箱中接受风、寒、湿刺激1次,每次1 h,刺激条件为风速18 m/s,相对湿度100%,温度7~10 ℃,共刺激9天。第7~9天时每只鼠双后肢踝关节以下均匀涂抹纤维素糊各30 μg(含葡萄球菌肠毒素B 5 μg),即每只鼠每次外涂SEB 10 μg,再进行风、寒、湿刺激。造模后模型组炎症积分显著增加,炎症关节表面温度显著降低,与中医证型的临床表现类似。
魏艳霞[39]在前期研究中制作了规范、可控的风、寒、湿造模装置——人工智能气候箱,并明确优化了风、寒、湿刺激条件及刺激时间。其选用SPF级雄性大鼠放入特制的人工气候造模箱(上海汗诺PRX-150B)中接受风、寒、湿刺激14天,每天1次,每次4 h,条件为风速5 m/s,湿度90%~95%,温度0~2 ℃。第15天大鼠尾根部皮下注射0.1 mL含200 μg热灭活菌结核杆菌(Mtb)的CFA诱导佐剂型关节炎(adjuvantinduced arthritis,AIA)模型,继续风寒湿刺激30天。造模成功后大鼠出现精神萎靡、畏寒喜暖、饮食饮水量减少、大便质稀,耳缘有风湿结节、舌质紫黯、舌底络脉曲张、尾根部溃烂等。与RA的AIA大鼠模型相比,受风、寒、湿刺激的大鼠足肿胀容积明显增加,平均发病时间提前,病理程度明显加重,实验后期残疾率明显上升。
朱兴旺[40]认为,目前风、寒、湿痹模型多集中在模型与人类RA病理过程、寒痹证的相似相符程度及中药方证研究上,而较少关注风、寒、湿等外界环境的致病实质及其激发、加剧关节炎的致病机制。因此朱兴旺的研究以CIA大鼠为基出,探讨风、寒、湿对中医证候的影响及致病实质。实验选择SPF级SD大鼠,每只大鼠于尾根部注射0.2 mL鸡Ⅱ型胶原+CFA乳剂做首次免疫;
第7天加强免疫。于加强免疫后接受人工气候箱风、寒、湿干预,条件为:温度8 ℃,湿度90%,风速5 m/s,每天2次,每次2 h,共64 h。造模后大鼠AI值于首次免疫后28天左右时达到峰值,红肿消退率与普通模型组无差异。风、寒、湿组大鼠踝关节基本无组织肿胀,有较明显的骨侵袭,但仍有关节间隙。朱兴旺[40]认为,受风、寒、湿环境刺激的CIA大鼠未能模拟出人类RA寒痹证型的证候特点。
3.3.2 风湿热痹病证结合动物模型 肖长虹等[38]建造风、湿、热痹病证结合动物模型与风、寒、湿痹模型相似,即接受胶原免疫刺激后在造模箱中接受风湿热造模刺激。条件为:风速18 m/s,相对湿度100%,温度36~38 ℃,刺激9天。7~9天时同样予纤维素糊各30 μg(含葡萄球菌肠毒素B5 μg)于双后肢踝关节以下,再予风、湿、热刺激。造模结束后模型动物炎症关节99mTc含量显著增加,炎症关节表面温度升高。
梁江洪等[41]使用0.1 mL/L冰醋酸充分溶解牛Ⅱ型胶原蛋白,配置成4 mg/L的溶液,再按1∶1体积与弗氏不完全佐剂混合、振荡并充分乳化,制成CⅡ乳剂。选择SPF级雌性Wistar大鼠,于颈、背、尾部多点皮内注射CⅡ乳剂0.25 mL致炎,并于7天后按上述方法再次免疫。大鼠于首次免疫后开始在自制造模箱内接受风湿热刺激,每天1 h,条件为:风速5 m/s,相对湿度90%,温度(37±1)℃。造模后大鼠关节表面温差显著增高、关节炎症指数及TNF-α、IL-1β显著升高。
朱兴旺等[42]使用SPF级SD大鼠建立风、湿、热痹模型,每只大鼠于尾根部注射0.2 mL鸡Ⅱ型胶原+CFA乳剂做首次免疫;
第7天加强免疫。于加强免疫后接受人工气候箱风、寒、湿干预,条件为:温度36 ℃,湿度90%,风速5 m/s,每天2次,每次2 h,共64 h。造模结束后大鼠AI值于首次免疫后19~21天时达到峰值,最高为11分,峰值可维持10天左右,红肿消退率最慢,至观察期结束时仍能观察到后肢关节肿胀,AI约为4分。且踝关节有轻度软组织肿胀、严重骨侵袭,关节基本融合,评分较普通模型组显著增高。该研究结果表明,较长时间的风、湿、热刺激能使CIA大鼠关节红肿程度加重,并使其炎症峰值提前、持续时间延长,结束环境刺激后关节炎症状缓慢消退。同时CIA大鼠的基出属性为热,风、湿、热刺激能加重热证表现,与临床上热痹“遇热加重,遇寒减轻”说法一致,且风湿热的刺激可以模拟人类RA热痹发病过程,其致病机理可能与上调HSP-70有关。
3.3.3 内生痰湿病证结合动物模型 周游[43]选择SPF级雄性DBA/1小鼠,先予高脂饲料连续喂养4周,然后在小鼠尾根部皮下多点注射0.2 mg/只Ⅱ型胶原溶液与等体积CFA混合乳化的CIA佐剂。首次免疫当天记为第1天,第21天以0.1 mg/只剂量于小鼠尾根部皮下多点注射激发免疫。造模后痰湿CIA小鼠身体剧烈颤抖、眯眼迟钝不喜动、弓背、大便质稀。与正常组相比,痰湿CIA小鼠肥胖指数差异明显,关节AI指数增长迅速;
关节组织病理可见关节面粗糙、大量的炎性细胞浸润与融合,血管翳布满关节间隙。
3.3.4 痰瘀痹阻病证结合动物模型 唐先平[44]使用雌性SPF级SD大鼠建立痰瘀痹阻证动物模型。首先取无水羊毛脂40 mL、液体石蜡60 mL高压消毒后按8 mg/mL加入灭活卡介苗,制成完全弗氏佐剂(complete Freund"s adjuvant,FCA)。第1周大鼠单日喂饲甘蓝,10~15 g/只,双日灌喂精炼猪油4 mL/只,第8天于每只大鼠右后跖皮下注射0.1 mLFCA,每只动物只注射1次。其后继续予高脂饲料喂养。造模后大鼠出现体毛无光泽、畏寒蜷缩、懒动、进食减少、时有溏便,舌根部出现厚腻苔和舌质紫暗,并伴有足跖肿胀、近端趾间关节及其他肢体关节肿胀,耳部及尾根部出现红斑及/或结节。痰瘀痹阻证大鼠出现t-PA上升、PAI下降的趋势,证明该模型影响到血凝纤溶系统,出现高凝(即血瘀)状态。
3.3.5 血瘀证病证结合动物模型 李茜等[45]认为,RA皮下结节或瘀斑是久病瘀阻经络,脉络不通之象,故以雌性SD大鼠在Ⅱ型胶原诱导的CIA关节模型的基出上,结合长期小剂量注射盐酸肾上腺素和4 ℃冷水应激的方法,建立RA血瘀证动物模型。首先将一定量Ⅱ型胶原蛋白溶解于0.1 mol/L的乙酸中,使其浓度为1 g/L,再与等体积的CFA溶液混合并完全乳化。初次免疫时将此乳化剂按0.75 mL/kg注射于模型组大鼠右侧膝关节腔、足跖皮内、背部及尾部,同时以肾上腺素注射液0.1 mg/kg皮下注射大鼠,2 h后置于4 ℃冷水中游泳5 min,连续14天,初次免疫后14天再按0.5 mL/kg剂量再次注射乳化剂于大鼠背部及尾根部皮下以加强免疫。造模后大鼠日渐畏寒喜暖、蜷缩少动、尾爪紫暗、膝关节、足趾、踝关节红肿、屈伸不利、活动受限,舌质紫暗或见瘀点。造模第4天足趾即出现肿胀,第24天达到高峰,伴血清RF、TNF-α、TX-A2浓度增高;
全血黏度及血浆黏度均高于正常组;
膝关节软骨表面不光整,浅表层可见增生纤维化,部分可见裂纹;
软骨全层细胞减少,细胞排列紊乱,分布不均,部分细胞核坏死,部分软骨陷窝消失;
软骨基质染色浅且不均匀;
潮线模糊、不规则,附近有血管穿过,且软骨组织Mankin"s评分较正常组增高。
3.3.6 脾虚证病证结合动物模型 杜中平等[46]采用腹腔注射利血平联合CIA建立RA脾虚证动物模型。选择SPF级SD大鼠,给予利血平0.5 mg/(kg·d)腹腔注射[47],14天后于尾根部皮下注射乳化后的混合物(2 mg/mL牛Ⅱ型胶原加入等容积不完全弗氏佐剂中,使牛Ⅱ型胶原终浓度为1 mg/mL)0.2 mL/只,即 200 μg牛Ⅱ型胶原/只,7天后按0.1 mL/只,即100 μg牛Ⅱ型胶原/只,于尾根部皮下加强免疫1次。造模后大鼠出现精神萎靡,眯眼,背毛枯疏无光泽,弓背蜷缩,踝关节红肿,倦怠、懒动,喜聚堆,饮食减少,体质量下降,稀便。大鼠回肠病理示小肠绒毛排列紊乱,数量减少,长短、宽窄不一,被覆上皮可见有多量杯状细胞,肠腔内可见大量剥脱、退变、坏死的绒毛碎片。坏死组织内见有炎性细胞浸润,肠腔内可见剥脱。与正常对照组相比,造模组大鼠T细胞增殖能力和LPS刺激后B细胞增殖能力明显升高,外周血CD4/CD8明显升高、CD3+细胞、CD4+细胞明显下降,关节肿胀度与关节病理损伤程度加重,抗Ⅱ型胶原抗体、IL-10水平升高。因此该模型既有明显的脾虚症状,又有RA的特征。
3.3.7 肾虚证病证结合动物模型 赵宏艳等[48]建立羟基脲致肾虚RA大鼠模型及去势致肾虚RA大鼠模型。具体如下:去势肾虚组选择SPF级SD大鼠,摘除双侧卵巢,术后28天于尾根部皮下注射乳化后的混合物(2 mg/mL牛Ⅱ型胶原加入等容积不完全弗氏佐剂中,使牛Ⅱ型胶原终浓度为1 mg/mL)0.2 mL/只,即200 μg牛Ⅱ型胶原/只,7天后按0.1 mL/只,即100 μg牛Ⅱ型胶原/只,于尾根部皮下加强免疫1次。羟基脲肾虚模型予羟基脲375 mg/(kg·d)灌胃,灌胃17天后按上述方法进行CIA模型复制。两种造模方法均可使大鼠出现关节红肿、变形、活动减少,弓背蜷缩、体毛枯疏、扎堆及饮食减少、肛周污秽等,与人类肾虚证候相似,且能升高大鼠关节肿胀度,降低IL-6含量、升高IL-10及INF-γ含量,但去势组INF-γ含量高于羟基脲组。因此赵宏艳等[48]认为去势法建立的肾虚RA模型优于羟基脲肾虚模型。
目前尚无文献对RA气血两虚证、肝肾不足证、气阴两虚证的造模方法进行详细论述。
RA是一种易致残的自身免疫性疾病,关节反复疼痛及功能障碍不仅影响患者的生理健康,还会影响患者的心理健康[49-50]。研究表明,RA患者抑郁症的发病率为32.7%~55.4%,但只有11.7%的患者接受了抗抑郁治疗[51-52]。我国RA伴发抑郁症的发病率高达44.7%,高于全球平均水平[53-54]。RA伴发抑郁症发病机制尚不明确,因此建立一个可靠的动物模型将对研究RA伴发抑郁症起到重要的作用。
郑琴[55]认为,RA伴发抑郁症的病机为肝肾亏虚,以肾虚为要,同时伴有瘀阻脉络,因此采用胶原诱导联合慢性轻度不可预见性应激复合孤养制备RA伴发抑郁症大鼠模型。首先制备CIA大鼠模型。将牛Ⅱ型胶原溶解于乙酸,此溶液与等量的CFA混合,制备成牛Ⅱ型胶原终浓度为1 mg/mL的混合物,并将其充分乳化,取此混合物于大鼠左足底皮下按0.1 mL/只注射,共含Ⅱ型胶原100 ug/只。其后将大鼠单笼孤养饲养7天后,再予21天的慢性不可预知的温和应激,包括:将大鼠予以夹尾1 min、禁水24 h、禁食24 h、45 ℃环境5 min、昼夜颠倒24 h、水平振荡30 min(160次/min)、4 ℃冰水游泳5 min的7种方法刺激。大鼠每天接受1种刺激,连续3周。造模后大鼠呆滞少动、饮食减少、体质量明显减轻。大鼠关节肿胀度、关节炎症指数明显高于正常组。大鼠踝关节滑膜形态学见滑膜组织充血、水肿,滑膜细胞排列不规则,可见炎性细胞浸润及纤维组织增生,有血管翳形成,有软骨和骨质破坏模型组滑膜组织高度增生、充血、水肿,有丰富的血管翳形成,细胞排列不规则,可见大量炎性细胞浸润。且伴有5-HT、NA、DA、5-HIAA的降低,证明下丘脑单胺类神经递质的下降。
石磊[56]认为,细胞因子IL-27、IL-17和IL-10可能在RA伴抑郁症发病中起了重要的作用[57-58]。同样他采取在CIA大鼠模型基出上联合慢性不可预知温和刺激抑郁症模型建立RA共病抑郁症复合模型,并参考改进Fu[59]的CIA造模方法,雌性Wistar大鼠尾根部皮下注射100 mg含4 mg/mL变性分枝杆菌的牛Ⅱ型胶原(用等体积的CFA充分乳化)并压迫使乳化液充分吸收。在CIA诱导关节炎模型基出上,将大鼠单笼孤养7天后,再给予21天慢性不可预知的温和刺激。石磊[56]建立抑郁症的慢性不可预知温和刺激方法参考改进WANG等[60]的方法:夹尾1 min,禁水、禁食24 h,4 ℃冰水游泳5 min,45°倾斜鼠笼24 h,水平震荡20 min(频率80次/分),闪光刺激(频率3次/分),电击(电流强度1.0 mA,频率1次/分)。大鼠每天接受1种刺激,7天为1个周期,连续刺激3个周期。造模后4天大鼠出现始发于后足的对称性、多关节红肿,后期可见关节强直、功能障碍,并伴有蜷缩少动,毛发粗糙、无光泽,胆小易惊,体质量减轻,同时出现饮用糖水量减少、旷野试验刺激水平评分下降,IL-27、IL-17和IL-10水平升高等表现。
由目前研究可见,目前RA中医动物模型研究热点集中在病证结合动物模型,尤其是风寒湿热痹证模型[61-63],但这些动物模型多是单纯的西医的“病”及中医的“证”的叠加,模型制作方法简单,并未从本质上探索病和证的关系,也未考虑到遗传因素及体质因素对中医证候的影响。且对于造模动物的选择各家也各执一词,虽多选择大鼠CIA模型,但也有对雌雄大鼠的不同选择体现激素和干预条件耐受性的不同,缺乏统一、明确的标准。
由于RA的复杂性及中医证型的多样性,动物模型仅能代表病证的某些方面;
随着研究目的的不同,所需的动物模型也不尽相同。因此还应该进行进一步的探索,以期能建立真正符合中医证型、体现中医精髓的RA中医动物模型。
扩展阅读文章
推荐阅读文章
推荐内容
老骥秘书网 https://www.round-online.com
Copyright © 2002-2018 . 老骥秘书网 版权所有