树鼩用于构建自身免疫性疾病动物模型展望①

曾雯 雷玲 赵铖（广西医科大学第一附属医院风湿免疫科，南宁 530021）

树鼩（tupaia belangeri，tree shrew）是一种生活在东南亚、中国华南、西南地区的哺乳纲攀鼩类小型动物，形似松鼠。中国树鼩基因组数据库（www.treeshrewdb.org）阐明了树鼩的基本生物学特性，其高质量的树鼩基因组解析与人类基因组对比发现，树鼩有28个基因组是灵长类动物特有的，且这些基因在树鼩与人类的多种疾病的发病机制中存在高度的一致性［1］。世界卫生组织推荐在动物试验中选用树鼩替代灵长类动物进行人类疾病研究［1］。树鼩的资源开发研究已被纳入国家“十一五”“十二五”科技支撑计划。树鼩已成功用于病毒性肝炎、流行性感冒、视觉疾病、神经系统疾病、肿瘤等多种疾病的动物模型建立以及研究，但在自身免疫性疾病中少见应用。

基础研究已建立多种自身免疫疾病动物模型，包括自发型、诱导型和基因工程动物模型。目前多采用啮齿类动物模型，但其与人类的亲源性相差甚远，在生理学和免疫学上与人类有较大差异，不能复制人类疾病的组织学、免疫学特点的全貌。树鼩具有与人类更相似的遗传学、生物学特性，是有巨大开发前景的自身免疫疾病试验动物。本文就树鼩的基因、组织学、免疫学、分子生物学研究进展进行综述，探讨树鼩用于建立自身免疫疾病动物模型的优势及挑战。

1 免疫分子

1.1主要组织相容性复合物（major histocompatibility complex，MHC）树鼩MHC的基因序列与人类高度保守，与小鼠相比，MHCⅠ类基因数、系统发育树更接近［2-3］。树鼩的一类MHCⅠ基因位于人类白细胞抗原A（human leukocyte antigen，HLA-A）区，与人类基因座具有良好的同源性，树鼩MHCⅡ类区域包含所有人类Ⅱ类基因同源体，包括经典Ⅱ类基因HLA-DP、HLA-DQ、HLA-DR，以及非经典Ⅱ类基因HLA-DM、HLA-DO，树鼩的Ⅲ类区域与人类基因序列高度保守［3］。NKG2D配体家族由MHCⅠ和自然杀伤细胞活化性配体UL16结合蛋白（UL16-binding proteins，ULBPs）组成，小鼠和人类的配体家族组成不同，而 树 鼩与人类NKG2D配体家族 相 似［4-5］。MHC和HLA参与多种自身免疫疾病的发病机制，其中包括：HLA-DR15、HLADR1分别是Goodpasture病的易感等位基因和保护性等位基因，HLA-DR15和HLA-DR4是多发性硬化的易感等位基因等［6-8］。树鼩与人类的MHC、HLA基因同源性远高于小鼠，使用树鼩建立自身免疫疾病模型，可能更容易得到与人类发病特点更相似的结果。

1.2细胞因子

1.2.1趋化因子自身免疫疾病的趋化因子相关研究日趋增长。树鼩的趋化因子配体12（chemokine ligand 12，CXCL12）蛋白与人和猴CXCL12氨基酸序列的同源性高达94.4%。树鼩的趋化性细胞因子受体4（chemokine receptor 4，CXCR4）蛋白与人和猴子的CXCR4蛋白的相似性高达97%，而小鼠和大鼠的CXCR4蛋白与人和猴子的相似性分别为91%和92%。研究发现：重组人CXCL12蛋白在体外直接促进了树鼩淋巴细胞的迁移［9］。树鼩和人类之间的CXCL8和CXCR12的结合域高度保守，且人CXCL8蛋白可诱导由树鼩CXCR12表达的外周血单核细胞迁移，使用变构拮抗剂（瑞帕霉素和SB265610）阻断人CXCL8和树鼩CXCR12相互作用后，树鼩外周血单核细胞迁移显著降低［10］。树鼩的多个趋化因子与人类存在跨物种交叉免疫反应，树鼩趋化因子可能发挥与人类相同或相似的作用。而研究显示人与小鼠之间CXCL1和CXCL10等多个趋化因子没有交叉反应，尚未检索到人与小鼠、大鼠之间趋化因子跨物种交叉免疫反应的报道［11］。

1.2.2银屑病素蛋白树鼩与人的基因组中大部分序列高度保守，树鼩基因组中有28个基因为灵长类动物特征，其中包括银屑病素蛋白（psoriasin protein）编码基因，但该基因啮齿类动物并不具备［3］。在银屑病患者角化细胞中大量表达，银屑病素涉及多种细胞内外功能，包括免疫应答、钙稳态调节、细胞增殖分化及凋亡、细胞趋化、蛋白质磷酸化、调节转录因子等，是皮肤屏障的重要组成部分［12-14］。

1.2.3白细胞介素（interleukin，IL）研究显示树鼩的多个IL基因、氨基氮与人类的同源性均远高于小鼠、大鼠，包括IL-21、IL-6、IL-2等［15-17］。

树鼩的IL-21与人类IL-21核苷酸序列的比对率为83.33%，氨基酸序列的比对率为69.93%。树鼩IL-21的二级结构、疏水性和表面电荷也与人类IL-21相似。树鼩IL-21与人类IL-21具有高度的同源性、结构相似性和免疫交叉反应性［16］。IL-21R中和抗体已成为多种自身免疫疾病的潜在治疗方法，并在系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）患者开展ⅠB期临床试验［18］；人类和啮齿动物IL-21的同源性较低（61%～65%），不能产生跨物种交叉免疫反应。目前多采用杂交瘤细胞系方法制造IL-21中和抗体，使用基因工程改造的人源化小鼠生产，但该方法通常面临人源化小鼠体内IL-21R对靶抗原的亲和力降低、抗体浓度低下挑战，且人源化小鼠成本较高［19］。树鼩可给IL-21中和抗体的研发和制备提供新的思路。

氨基酸序列分析显示，人IL-6氨基酸序列与树鼩的相似度高于大鼠和小鼠，且树鼩受体蛋白中完全保留了对IL-6受体结合至关重要的残基；树鼩25个氨基酸的信号肽和一个IL-6超家族结构域与人IL-6的蛋白特征相符，蛋白质建模提示树鼩与人的IL-6结构具有高度同源性［17］。抗IL-6R抗体治疗克罗恩病、强直性脊柱炎的临床试验结果不如小鼠动物试验效果显著，可能是与IL-6基因、氨基酸及功能差异相关［20］。

1.3Toll样受体树鼩天然免疫识别受体Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）1～9蛋白组成结构与人类TLRs在亲缘上很近，高于啮齿类动物与人的亲缘性，尤其是对TLR8的深入研究发现树鼩TLR8的功能与人相同，能识别人TLR8的配体R848，并受其刺激而上调表达水平［21-22］。而小鼠TLR8无此功能［23］。许多TLR参与多种自身免疫疾病的发病，如TLR8能增加基质金属蛋白酶抑制剂-1的表达水平，促进系统性硬化（systemic sclerosis，SSc）患者的肺组织纤维化［24］；TLR2（Pro631His）变异的单核苷酸多态性被认为与SSc的弥漫性病变和肺动脉高压相关［25］。

2 免疫细胞与免疫器官

研究显示，幼年与成年树鼩的中性粒细胞和淋巴细胞百分比存在显著差异，显示出类似人类发育过程中中性粒细胞和淋巴细胞百分比“二次交叉”，且中性粒细胞百分比及细胞直径较啮齿类动物更接近人类［26］。对树鼩的2 146个肝脏和肌肉组织的蛋白质进行鉴定，结果显示近一半的蛋白质来自人类数据库［27］。胸腺、脾和淋巴结等免疫器官的组化形态学研究，均提示树鼩比啮齿类动物（小鼠和大鼠）更接近于灵长类动物，为研究树鼩建立人类相关自身免疫疾病的动物模型提供蛋白质组学、组织学依据［28］。

3 自身免疫疾病的树鼩模型

迄今为止仅报道了SLE、类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）、和1型糖尿病3种人类自身免疫疾病的树鼩模型。

3.1SLE模型RUAN等［29］将树鼩腹腔内注射脂多糖和植脂烷成功建立SLE模型。该模型树鼩表现为肝、脾、肾、肺、心的多脏器损害，肝脏病理表现为弥漫性肝细胞坏死、粒细胞浸润、肝细胞大量变性。SLE相关性肝炎的异质性较大，部分文献提示人类SLE相关肝炎病理为脂肪变性、干细胞大量坏死，与该树鼩模型肝脏病理相似；且小鼠、大鼠的诱导型SLE模型多表现为单一或少数脏器受累［30-31］。树鼩的SLE模型可能更能反映人类疾病的组织学特点的全貌。

3.2关节炎-间质性肺病模型GAO等［32］报道将树鼩皮下注射牛Ⅱ型胶原蛋白建立关节炎-间质性肺病模型，该模型的肺部炎症过程与小鼠、大鼠动物模型不同，表现为早期显著的关节病变，较长时间后出现大量炎症细胞肺部浸润，该模型为探索RA相关的间质性肺病提供了一个独特的实验模型。

3.31型糖尿病在链脲佐菌素诱导1型糖尿病树鼩体内检测到较高水平的高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL），且早期出现转氨酶的升高，而链脲佐菌素诱导的小鼠及大鼠动物模型通常检测到HDL降低，树鼩更利于研究1型糖尿病患者HDL升高及糖尿病早期肝损害的机制［33-34］。此外树鼩具有自发性糖尿病，其症状如酮症、白内障以及胰腺病理学检查等和人类糖尿病一致［33］。

据报道，每10种动物药物研发的药物中只有1种通过了临床试验，而临床药物实验中与药物相关的肝毒性是实验终止的最常见原因之一。大多经肝脏清除的药物被细胞色素P450酶（cytochrome P，CYP）代谢［35］。KARL等［36］的研究显示，敲除小鼠特有NADPH-P450氧化还原酶基因后，注射吉非替尼及阿扎那韦试验小鼠的药物代谢更接近于人类。鼠类的P450功能基因与人类差异较大是鼠类与人药代动力学差异的原因之一，而树鼩的CYP功能基因比啮齿动物更接近人类［35］

4 总结与展望

树鼩兼具灵长目和啮齿类动物的特点：其器官组织、生化代谢、基因组学与灵长类动物具有高度同源性，具有体型小、脑体比值高、繁殖周期短、生育能力强、易于饲养等优势；且树鼩与灵长类动物相比，更易获取、价格更低廉、操作更方便、伦理审核更简化。树鼩独特的遗传学、分子生物学、组织学特性，决定了树鼩在人类自身免疫疾病科学研究中的优势。迄今使用树鼩构建的自身免疫疾病动物模型已取得一定成果，相关研究显示：树鼩的免疫分子、免疫细胞的基因及氨基酸与人类具有保守性，树鼩多个免疫分子与人类存在跨物种交叉免疫反应，树鼩免疫细胞与免疫器官与人类的相近程度更高，以及树鼩存在与人类更相似的药物代谢机制。预示着树鼩在自身免疫疾病研究领域的巨大应用前景。但树鼩相较其他应用成熟的试验动物而言，仍面临许多挑战，如经验不足、树鼩专用的特异性试剂盒正处于开发起步阶段等，仍需不同领域的科学工作者协同合作，共同分享，突破瓶颈。