气道重塑大鼠模型的研究现状

刘 波，石绍顺

(1.辽宁中医药大学，沈阳 110032；2.辽宁中医药大学附属第二医院，沈阳 110034)



综 述

气道重塑大鼠模型的研究现状

刘 波1，石绍顺2*

(1.辽宁中医药大学，沈阳 110032；2.辽宁中医药大学附属第二医院，沈阳 110034)

筛选30余篇可信度高的关于气道重塑大鼠模型建立的实验研究类论文，总结出复制支气管哮喘气道重塑动物模型的研究现状：品系选择上，SD大鼠、Wistar大鼠和BN大鼠等较小鼠更有优势，近年来SD大鼠在国内被较多采用。国内相关文献查阅中发现SD大鼠的应用率占56%。对于SD大鼠体质量和鼠龄的选用，体质量一般为180 g左右,4～6周龄，致敏原的选择及激发方式以用卵蛋白(OVA)加用免疫佐剂，腹腔注射和皮下注射联合致敏的途径为优。

支气管哮喘;气道重塑;大鼠模型

支气管哮喘是世界上最常见的慢性疾病之一，全球约有3亿哮喘患者，我国哮喘患病率约为0．5%～5%，且呈逐年上升趋势，已成为全球哮喘病死率最高的国家之一[1-2]。本病病因多样，发病机制复杂。近年来，大量病理研究[3]显示，慢性持续性支气管哮喘除了存在气道炎症和非特异性气道高反应性外，亦存在特征性的气道结构改变。气道重塑的病理改变具有明显的气道炎症，细胞呈团状聚集，以淋巴细胞、嗜酸粒细胞为主，上皮细胞增生，呈指状突起，平滑肌肌层增厚，结缔组织增生，气道周围有大量胶原纤维沉积，杯状细胞分泌黏液增加等，被认为是造成难治性哮喘的根本原因。哮喘患者气道炎症伴随着气道结构改变，即气道重塑。气道重塑的概念[4]是由 HUBER和KOESSLER两位学者于1922年首先提出的，其定义主要是病理组织学描述，表现为气道上皮细胞黏液化生、平滑肌肥大/增生、上皮下胶原沉积和纤维化、血管增生等[1]。近年来随着工业化的进程加快和环境的污染，哮喘的发病率和病死率呈全球性增高，再次引起医学工作者的重视，各种支气管哮喘气道重塑的动物模型也成为研究的热点。

1 动物选择

1．1 品系选择 常用的小鼠品系有BALB/c,C57BL/6,A/J等，已制备出反映气道慢性炎症过程的气道重塑模型。姜爱英等[5]利用小鼠模型,可观察血管内皮生长因子受体抑制剂SU5614对模型小鼠支气管肺泡灌洗液(BALF)VEGF的表达情况、肺组织病理学变化,气道反应性和气道血浆渗出的变化，最近有学者研究发现用BALB/c ，C57BL/6系制作的哮喘模型，其炎症反应无明显差别[6]。但是小鼠模型的缺点是体积小，操作及取材较困难，且其制作往往需要多次致敏和激发。

有学者研究发现不同品系的鼠类对致敏原的反应有差异。国外关于哮喘研究的论文多采用BN大鼠，该品系模型在特异性抗体的产生及诱发哮喘症状上优势明显，尤其容易引起IgE介导早期反应以及 Th2 的优势免疫应答[7]。主动致敏处于麻醉状态下的BN大鼠，雾化吸入卵白蛋白可诱发迟发性支气管痉挛[8]。但BN大鼠价格较昂贵且获取较困难，在国内应用较少。国内多使用SD大鼠或Wistar大鼠[9-10]。在国内相关文献查阅中发现SD大鼠的应用率占56%，Wistar大鼠的应用率占20%。

1．2 体质量、鼠龄差异 PALMANS等[11]选用雄性BN大鼠质量为250～350 g，2～5月龄。汪辰吟等[12]选用Wistar大鼠雄性180～220 g，李霞等[13]选用Wistar大鼠雄性(200～250 g)与雌性(170～250 g)1∶2配比所育，离乳21 d的子代鼠。对于SD大鼠体质量和鼠龄的选用，体质量约为180 g,4～6周龄。其中最小体质量为30 g[14],最大体质量为250 g[15]。李铮等[16]选用雄性SD大鼠体质量为120～160 g，4～6周龄。单丽囡等[17]选用雄性SD大鼠体质量为160～200 g，6～8周龄。龙怀聪等[15]选用雄性SD大鼠200～250 g。

2 模型制作

2．1 致敏原的选择 姜爱英等[5]采用甲苯二异氰酸酯(TDI)诱导哮喘模型，另有选择磷酸组胺作为过敏性哮喘造模剂，但需要经过一定时间的潜伏期才会诱发哮喘反应。病毒、真菌、细菌等上呼吸道病原体感染后也可激发呼吸道高反应，所以也有一些研究者采用这些病原体作为造模剂,但是稳定性欠佳。目前卵蛋白(OVA)以免疫原性强、来源容易、价格低廉的优势成为目前哮喘动物模型中使用最广泛的致敏原[18-20]。分为单纯OVA和复合OVA(含佐剂)2种。因佐剂(氢氧化铝、灭活百日咳杆菌、内毒素)具有在局部产生炎症反应,有效产生免疫应答,易导致机体产生反应[21]，有防止脱敏现象的发生的特点，故同时加用免疫佐剂。

2．2 致敏及激发的方式和时间 国外学者[22-23]在大鼠皮下植入热凝结鸡卵蛋白碎片使其致敏，3周后静脉内注射热凝结卵蛋白一次激发复制出哮喘气道嗜酸粒细胞浸润和发作期气道高反应性模型。崔龙苹等[24]报道通过一次性腹腔注射含卵蛋白和氢氧化铝AL(OH)3的生理盐水，2周后颈外静脉内注射卵蛋白生理盐水溶液，激发哮喘发作，以致气道重塑。但大量临床试验显示，通过静脉注射的激发方式，大鼠病死率较高。

随后研究者改良激发方式，主要以吸入过敏原为主，采用雾化吸入的激发方式，发现大鼠病死率有所下降。吕国平等[25]报道了参照徐淑云等实验方法,用卵蛋白(OVA)腹腔注射致敏，后用超声雾化吸入法激发建立哮喘大鼠模型。迟磊等[26]对哮喘动物模型致敏原的选择及激发方式作以改进，主要为加大佐剂剂量、腹腔注射和皮下注射的联合致敏途径，用新鲜配制的OVA1 mg+氢氧化铝200 mg+生理盐水1 mL混悬液在大鼠两腹股沟、腹、前足趾，共4点做皮下注射，每点0．2 mL，同时腹腔注射0．2 mL。于实验第15天，以1%OVA进行多次反复雾化吸入激发。MANSOOR等[27]在之前的研究者的免疫佐剂里加入灭活百日咳杆菌，发现更容易诱发出大鼠的气道炎症以及气道高反应。其采用腹腔注射鸡卵白蛋白(OVA)悬液(OVA+AL(OH)3+0．9%NaCl)以及6×109个热致死百日咳杆菌致敏，从第12天起模型各组动物开始雾化吸入相同的致敏激发哮喘大鼠。周妍等[28]于实验第1、8天对模型各组动物腹腔注射鸡卵白蛋白(OVA)悬液(OVA+AL(OH)3+0．9%NaCl)以及6．7×109个热致死百日咳杆菌两次致敏,致敏1周后,让大鼠每日雾化吸入1%OVA生理盐水2 mL，20 min/次,连续7 d进行激发造模。李春雷等[29]利用SD大鼠五点注射卵蛋白并复加臭氧暴露可成功建立氧化应激特征性支气管哮喘模型。PALMANS等[11]在实验第1、8天通过腹腔注射含有OVA和AL(OH)3的0．9%NaCl 0．5 mL进行系统致敏，其后分别以不同周长为时限，每周3次雾化吸入OVA,研究表明延长OVA暴露时间可以形成类似于人类支气管哮喘中气道重构的改变。

3 模型成功标准

3．1 动物表现形态 模型组大鼠均发生连续激发后，大鼠体质量减轻、毛色失去光泽、反应迟钝。从实验动物的外观、体质量、行为等方面进行评定，模型组较正常组体质量增长缓慢，并表现为呼吸气促。严重者发生呼吸减慢或节律不齐、点头或腹式呼吸、轻度紫绀、四肢瘫软、行动迟滞或俯伏不动、反应迟钝，竖毛、毛色失去光泽，并随着激发次数增加症状逐步加重。

3．2 大鼠肺组织病理检测 切片HE染色结果表明气道壁周围大量炎性细胞浸润，平滑肌增厚，细胞气道薄膜不规则增生，皱褶明显减少，提示已发生气道重塑。上皮细胞有不同程度坏死且有脱落，气道杯状细胞增生，纤维化细胞增多等重塑特征明显加重,平滑肌细胞均有不同程度的改变，细胞内结构的改变提示细胞功能的改变。“气道壁的增厚和面积比例的改变是形态学改变的一个客观指标。”曾有研究发现，在气道平滑肌收缩或者松驰的时候，气道壁内部周长均保持不变，所以可作为气道壁厚度和内管壁的参照标准，用来反映这两者的变化，以减少气道状态、管径大小和切片等因素引起的误差。通常采用面积与基底膜周长的比值作为标准化结果，来反映气道壁平滑厚度和内管壁厚度的变化。

4 结语

迄今为止有很多种气道重塑动物模型的建立方法，其目的皆为寻求哮喘的发病机制，以做到治病求本，但由于其发病机制复杂，致敏动物在短时间内吸入高浓度变应原所激发的反应难以真正模拟人类在生活生产环境中常年累月接触变应原所自发形成的哮喘[30]，应用也存在诸多不足，有待不断完善。一个理想的动物模型应具备高度相似和可重复利用的特质，只有其病变过程与病理反应与人类具有极高的相似度，才能更好的研制出新的治疗方法，才能为医学事业做出更大的贡献。研究一种能与人类哮喘病理过程完全相同的动物模型，仍是亟待解决的重要课题。

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Airway remodeling in rats model

LIU Bo1,SHI Shaoshun2*

(1.Liaoning University of Traditional Chinese Medicine，Shenyang 110032,China；2.Second Affiliated Hospital of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine,Shenyang 110034,China)

Selects more than 30 high credibility of experimental studies of airway remodeling in rats model of journals and journal articles,carries on the comprehensive analysis and evaluation,summed up the replication bronchial asthma airway remodeling,the status of study on animal models.Strain selection,SD rats and Wistar rats and BN rats have more advantages than mice,in recent years SD rats were increasingly used in domestic.Domestic literature review found that the utility ratio of SD rats was 56%.For the use of SD rat body quality and age,body quality in general is about 180 g,4-6 weeks,the trigger choice and stimulating way with egg albumin (OVA) combined with immune adjuvant,intraperitoneal injection and subcutaneous injection for optimal joint sensitization.

bronchial asthma;airway remodeling;rat model

10.13463/j.cnki.cczyy.2016.06.071

辽宁省科技厅博士启动基金项目“清肺平喘颗粒干预哮喘大鼠气道重塑机制研究”(20141165)；辽宁省教育厅 辽宁省大学生创新创业训练计划项目“从TGF-β1/Smads信号通路探讨清肺平喘颗粒干预哮喘气道重塑机制”(201510162000005)。

刘 波(1992-)，女，硕士研究生，主要从事中医学方向研究。

R562.25

A

2095-6258(2016)06-1303-04

2016-06-04)

*通信作者：石绍顺，男，医学博士，副主任医师，电话-18940158842,电子信箱-1069862422@qq.com