基于数据挖掘的便秘动物模型应用分析

王 萍,方晓艳,苗明三

(河南中医药大学,郑州 450046)

便秘是一种功能性胃肠道(GI)疾病[1],在我国的发病率为6.07%,2016年最新版的罗马Ⅳ标准(RomeⅣcriteria)将其更加全面的定义为以排便困难、排便次数减少或除腹泻型肠道应激综合征(IBSD)外引起的排便不尽感为主的症状[2];长期便秘可继发痔疮,诱发心脑血管疾病,增加肠癌等的患病风险等[3],由于饮食结构改变、生活节奏加快和社会心理因素等影响,便秘患者逐渐增多,严重影响患者的生活质量[4]。便秘的相关研究越来越受到医学界的重视和关注。可通过建立与临床高度吻合的便秘动物模型,从而促进便秘病因病机、新药筛选等方面的研究。笔者通过归纳分析近5年便秘动物模型特点,以期为今后便秘实验研究提供参考。

1 资料和方法

1.1 数据来源

以“便秘”和“动物模型”为主题,在中国知网、万方和维普数据库中检索2015年1月~2020年7月全部实验性期刊文献。

1.2 归纳标准

选用便秘动物实验研究的全部动物;会议、硕博论文等不作为纳入的范畴;排除综述类和资料不全的文献。共筛选出符合纳入标准的文献142篇。

1.3 数据处理

实验动物名称、种类等均参照《实验动物和动物实验技术》[5]进行规范总结。

1.4 统计学方法

将实验动物种类、阳性药、造模给药方式、造模方法、检测指标等录入Excel 2013进行统计和分析。

2 结果

2.1 实验动物选择

将选用的142篇实验文献中的全部实验动物种类进行统计[6-22],共有7类实验动物,累积频率142次。实验动物多选择:SD大鼠,雌雄各半,体重以(200±20)g为主;KM小鼠,雌雄各半,以(20±2)g为主。便秘实验动物种类、性别、体重分布情况详情见表1。

表1 便秘实验动物种类分布Table 1 Types distribution of experimental animals for constipation

2.2 造模方式

将142篇实验文献所采用的造模给药方式进行分类共包括了3种造模方式。以灌胃(128次,90.1%)为主。便秘造模方式分布见图1。

图1 便秘造模方式分布Figure 1 Distribution of constipation models

2.3 造模方法

经分析,142篇便秘实验文章共包括了12种造模方法。其中复方地芬诺酯法(57次,40.1%)和洛哌丁胺法(34次,24.0%)使用较多。便秘造模方法统计见表2。

表2 便秘造模方法统计表Table 2 Statistical table of constipation modeling methods

2.4 阳性药

统计得出,便秘动物实验多选择麻仁丸、麻仁软胶囊和枸橼酸莫沙必利片作为阳性对照药物,其次为西沙比利片、琥珀酸普芦卡必利片、常通舒颗粒、优乐多益生元和酚酞片等。

2.5 建模周期

统计结果显示,便秘动物模型建模周期大多以7 d和14 d为主,慢传输型便秘时间最长为120 d,详情见表3。

表3 便秘建模周期统计表Table 3 Statistical table of constipation modeling cycle

2.6 实验相关指标

统计结果得出,便秘实验相关指标可细分为15类,见表4。如果同一组织被划分为不同的检测指标,需分开统计,如同一实验中结肠组织既要做病理又要做免疫组化;如果同一组织被同时检测多个同类型指标,归纳为一类[6]。如血清中血清中P物质(SP)、血管活性肠肽(VIP)、肠神经递质5羟色胺(5-HT)、NO等,则把这些指标统称为血清指标,同一实验只计入一次。

表4 便秘实验检测指标分类Table 4 Classification of constipation test indicators

3 讨论

现代研究表明,长期服用泻药、不良的生活习惯、影响结直肠功能的疾病以及自身心理因素均可诱发便秘。便秘的发病机制与结肠动力异常、结肠平滑肌异常、肠神经系统(ENS)及肠神经递质或胃肠激素异常、结肠Cajal间质细胞(ICC)功能异常、水通道蛋白(AQPs)表达异常等有关[23-27]。中医学认为,便秘的发生,病位在大肠,且与肺、脾、胃、肝、肾关系密切[28]。《医贯》指出:"大肠者,传导之腑,以通为顺",故大肠传导功能失常,或热,或气郁,或气血亏虚,或寒凝,均可导致大肠传导失职,肠腑不通而成便秘[29]。

便秘发病率呈上升趋势,单纯的西药治疗方法包括润滑剂、泻药、改善肠道动力药物等,疗效不理想[30];中医临床常采用内治法、外治法、针灸疗法、按摩疗法等来治疗便秘,体现了中医辨证论治的基本特点,效果显著,不良反应小[31]。但尚未找到能够根治的治疗方法,仍需进一步增加动物实验研究,为今后便秘发病机制、新药筛选等方面提供更好的研究基础。目前尚未有与人类完全相同的动物自发性便秘模型,仍需要人工加以复制,常用于建立便秘模型的动物为SD大鼠和KM小鼠,均具有易得、经济的优点[32]。目前我国最常用于便秘研究的大鼠为SD大鼠,本文所统计得出结果也印证了这一说法。小鼠耐受力不及大鼠,不适宜长期造模给药。小鼠多用于观察排便试验,大鼠多用于观察肠道水吸收试验,观察胃肠运动则大、小鼠均可[33]。此外,经统计分析还发现在动物性别选择上,大多实验文章选择雌雄各半分配动物,这样可以减少仅用雌鼠分泌较多炎性因子对检测指标造成误差。

本文统计发现使用最多的造模方式为灌胃,在全部实验文章的给药方式中占比90.1%。目前有多种便秘模型制备方法,如可通过药物诱导(复方地芬诺酯、洛哌丁胺、吗啡、大黄等)、物理刺激(冰水灌胃、限水限食等)、手术、低纤维饮食等方法建立[34]。对其进行分析评价,均有其局限性,复方地芬诺酯法与临床症状相似,操作简单,有利于快速筛选具有潜在通便药效的物质。是目前运用较多的制备方法之一,但给药剂量多样,无确切的量化标准,实验前应做预实验;洛哌丁胺法有助于探讨抗便秘药物的作用机制[35],同时洛哌丁胺可联合(慢性失血、甲状腺素、冰水刺激)复制血虚便秘、阴虚便秘、阳虚便秘大鼠模型,目前可用于开展虚症便秘的基础研究[36];复方苯已哌啶法可用于制备慢传输型便秘,但该法建模周期长,应用不多;限水控食法适用于功能性便秘的发生机制和通便药物的治疗作用研究[37],但建模周期长,稳定性差,由于长时间缺水,模型组可能会出现无便现象,治疗组开始给药时正常饮水,对模型组的影响还需进一步深究;泻剂结肠法适用于临床因长期服用泻剂导致结肠型便秘机制的研究,造模时间长,且长期服用大黄可导致结肠神经系统病变[34];复方地芬诺酯+乙酰苯肼+环磷酰胺法可用于血虚型便秘的研究,与临床中真实生理特征相符度低,过程复杂;食醋+活性炭冰水法制备的模型症状与临床阳虚便秘证有一定的相似度,该模型稳定性较差,模型动物的排便时间和排便粒数受环境温度的影响较大[38],应严格控制活性炭浓度及冰水温度,且小鼠较大鼠耐受性差,此法常用大鼠作为建模对象;硫糖铝法与吗啡法可用于制备药物依赖性模型;饥饱失常+过度疲劳+缺水燥结法可用于制备脾虚型便秘模型。便秘动物模型建模时间以7 d和14 d为主,通常慢传输型便秘模型建模时间较长,小鼠耐药性较大鼠差,多选择大鼠为建模对象。便秘动物模型的特征可以在炭墨推进率、排便功能、血清中生化指标和结肠组织免疫组化等指标中体现。经本文统计发现,142篇实验文献中所测得指标较多的为:(1)常规指标表现:毛发状况、体重、摄食饮水量、尿量、排便次数等;(2)排便功能:6 h内粪便粒数、粪便重量、粪便含水率以及首次排便时间;(3)生化指标:肠神经递质5-羟色胺(5-HT)、一氧化氮(NO)、肠内P物质(SP)、血管活性肠肽(VIP)、水通道蛋白3(AQP3)、水通道蛋白4(AQP4)、水通道蛋白8(AQP8)及其mRNA的含量、血清中AVP和cAMP的含量、肠道Cajal细胞阳性表达面积以及结肠c-kit mRNA阳性表达率等,这些指标通过免疫组化、蛋白免疫印迹法及病理学观察测定[39-41],可以有效评价便秘的程度。

综上所述,在复制便秘动物模型时常选择雌雄各半的SD大鼠和KM小鼠,采用复方地芬诺酯或洛哌丁胺灌胃法来造模,现有的动物模型常以药物诱导法单因素建模,缺乏多因素建模评价体系,如限水控食法和低纤维饮食法虽较符合真实便秘的致病因素,但目前相关研究较少,便秘模型研究多倾向于肠道排便功能、结肠组织病理结构和血清中生化指标等来评价受试药物。便秘的发病机制仍需进一步探寻,有研究学者提出“脑-肠轴”与便秘密切相关,即大脑可通过脑-肠轴将信号冲动下传来调控胃肠道功能,胃肠道功能异常也会影响大脑功能[42],其中脑肠肽对胃肠运动起着关键作用,如便秘动物模型常检测的指标VIP、P物质、5-HT、生长抑素、NO、胃动素等脑肠肽,既存在于胃肠道也存在于脑组织中,享有神经递质和神经激素双重身份,是脑-肠轴双向调节的媒介[43],研究表明,便秘患者肠道菌群紊乱,肠道菌群的变化,可促使微生物代谢产物发生改变,进而改变肠道运动,诱发便秘[44],但在现有的动物模型检测指标中对肠道菌群的检测占比较少,且目前脑-肠相互作用机制尚不明确,可在今后便秘动物实验中继续完善指标,增加相关机制研究。