免疫炎症疾病研究中的疾病模型及常见的化学诱导方法盘点 - MedChemExpress

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先天免疫是抵御病原体入侵的一道防线，先天免疫会激活适应性免疫，两者共同作用高度调节以建立和维持组织稳态。当然，这种相互作用的失调很可能引起慢性炎症和自身免疫疾病，进而导至免疫介导的炎症性疾病 (Immune-mediated inflammatory diseases, IMID) 的发生[1]。

图 1. 自身免疫性疾病影响身体的不同部位[2]。

IMIDs 包括类风湿性关节炎 (RA)、结缔组织疾病、皮肤炎症 (包括牛皮癣和特应性皮炎)、炎症性肠病 (IBD)、哮喘和自身免疫性神经系统疾病等[3]。IMIDs 近年来发病率逐年升高，且目前尚无治疗方法。研究时通常使用动物疾病模型进行疾病表征、靶点的鉴定以及治疗药物和治疗方法的体内评估[4]。
那么本期小 M 就为大家介绍几种免疫炎症疾病研究中比较热门的疾病模型及常见的化学诱导方法~

炎症性肠病 (Inflammatory bowel disease, IBD) 是一种影响胃肠道的慢性免疫介导疾病，克罗恩病 (Crohn disease) 和溃疡性结肠炎 (Ulcerative colitis, UC) 是 IBD 的主要形式，患者主要出现慢性腹泻 (伴或不伴出血)、腹痛和体重减轻等症状。
在化学诱导的结肠炎模型中，三硝基苯磺酸 (2,4,6-Trinitrobenzenesulfonic acid, TNBS)、恶唑酮 (Oxazolone) 和葡聚糖硫酸钠 (Dextran sulphate sodium, DSS) 诱导的结肠炎模型应用最为广泛[5]。其中 TNBS 可引起 Th-1 驱动的免疫应答，而 Oxazolone 主要表现为 Th-2 表型的免疫应答，DSS 诱导的结肠炎模型还会引起 Th-1/Th-2 细胞因子谱的变化[5]。

表 1. Oxazolone、DSS 和 TNBS 诱导的结肠炎模型。

类风湿性关节炎 (Rheumatoid arthritis, RA) 是一种系统性自身免疫性疾病，其特征是慢性关节炎症导至随后的软骨和骨骼破坏。佐剂性关节炎 (Adjuvant-induced arthritis, AIA) 动物模型已经被广泛建立来研究 RA 的发病机制，常见的佐剂有Complete Freund＇s adjuvant, CFA、Incomplete Freund＇s adjuvant, IFA、胶原和卡拉胶[13]。
胶原诱导关节炎 (Collagen-induced arthritis, CIA) 和Complete Freund＇s adjuvant, CFA弗氏佐剂 (CFA) 诱导关节炎是目前研究最多的类风湿性关节炎自身免疫模型[14]。

图 2. CFA 和 CIA 诱导的关节炎模型[15][16]。

A-B：Male SD 大鼠关节内注射 100 μL CFA; (A): Saline 组关节软骨正常，滑膜无浸润; (B): Saline+CFA-treated 组具有明显的炎症细胞浸润和肿块形成。C-D: 7-8周龄小鼠，等量的 CFA (4mg /mL) 和鸡 CII 混合，在低温下充分乳化。每只小鼠皮下注射100 µL 乳状液。CIA 小鼠关节间隙和骨组织出现严重滑膜增生、炎性细胞浸润和骨软骨破坏。



多发性硬化症 (Multiple sclerosis, MS) 是一种典型的中枢神经系统炎症性脱髓鞘疾病，实验性自身免疫性脑脊髓炎 (Encephalomyelitis,EAE) 是 MS 最常用的实验模型，该模型模拟了 MS 的一些病理特征，如中枢神经系统炎症、病变形成、血脑屏障破坏和髓磷脂特异性 CD4+ T 细胞的存在[17]。EAE 可在各种啮齿类动物中被髓鞘少突胶质细胞糖蛋白 (MOG 35-55) 和髓鞘蛋白脂蛋白 PLP (139-151) 两种抗原肽诱导。
例如，PLP (139-151) 免疫组在第 9 天出现 RR-EAE 临床症状，在疾病发病的 4 天内 (即第 13 天)，PLP+ 盐水处理组小鼠在软尾、步态摇摆和部分肢体瘫痪方面表现出的临床评分 (图 4)[18]。与对照组相比，MOG35-55/CFA 免疫组的 B 细胞缺陷小鼠表现出更高的 EAE 评分以及累积疾病指数 (CDI，疾病严重程度测量)[19]。

图 3. PLP139-151、MOG 35-55 诱导 EAE 模型的评分[18]。

PLP (139-151): SJL 小鼠，从免疫开始每天给予 10 mg/kg OGF (PLP+OGF) 或无菌生理盐水 (PLP+生理盐水), 55天。MOG 35-55: C57BL/6 和 μMT小鼠 (B 细胞缺陷小鼠)，第 0 天和第 2 天用 100 μg MOG35-55/CFA 免疫小鼠，并分别给予 250 ng 百日咳毒素。



特应性皮炎 (Atopic dermatitis, AD) 是一种慢性炎症皮肤病，其特征是皮肤免疫细胞的增殖和激活，通常由皮肤屏障功能障碍和微生物失衡引发，还伴有过敏性鼻炎、结膜炎、哮喘、湿疹等其他特应性疾病的发生[20]。目前化学诱导的 AD 动物模型，如，DNFB 诱导的慢性特应性皮炎模型 (图 4)[21]，佛波酯 (Phorbol 12-myristate 13-acetate, PMA) 诱导的皮肤急/慢性炎症模型被广泛应用 (图 4)，利用动物模型可加深对 AD 发病机制的认识，从而进行新的治疗药物研究[22]。

图 4. DNFB 和 PMA 诱导的 AD 模型[21]。

DNFB 诱导的 AD 模型: Nc/Nga 小鼠，局部涂抹 100μL 0.15% DNFB 丙酮/橄榄油(3:1)溶液诱导 AD，第 0 天和第 4 天剃光的背部皮肤。PMA 诱导的皮肤急性炎症模型: 雌性 CD-1 小鼠，将 10 μL PMA丙酮溶液（0.01% w/v）分别用于每只耳的内、外表面。A: DNFB 诱导的小鼠出现显著的皮肤炎症和表皮厚度增加; B-C: 和对照组 (B 组)相比, PMA 处理组 (C 组) 小鼠耳真皮中明显的多形核白细胞募集，伴有结缔组织破坏和水肿。


慢性胰腺炎 (Chronic pancreatitis, CP) 和急性胰腺炎 (Acute pancreatitis, AP) 是常见的胃肠道疾病，许多胰腺炎动物模型的建立使研究人员能够更好地研究其发病机制。兔子、猫、狗、猪和斑马鱼等许多物种都可用做胰腺炎模式动物，但啮齿类动物因为更加标准化而被广泛使用。
AP 可通过雨蛙素、胆汁盐、碱性氨基酸等方式诱导，而慢性胰腺炎则可以通过注射雨蛙素 (反复)、脂多糖 、TNBS 等方式诱导[23]。

   Tips：雨蛙素是蛙类皮肤中分离的生物活性十肽，作为一种类似于胆囊收缩素的激素，可触发哺乳动物的快速胰腺炎和快速的自发恢复，根据造模方式的不同可同时诱导 CP、AP 模型[24]。

图 5. 雨蛙素诱导急、慢性胰腺炎[24]。

AP 造模: 每 6 小时腹腔注射雨蛙素 (50 μg/kg ), 连续 2 天; CP 造模: 每周 3 次注射雨蛙素 (50 μg/kg), 连续三周。
当然，除了以上为大家介绍的常见的诱发型免疫炎症模型，还有腹膜炎 、足水肿 、胃溃疡 、心肌炎 、肝脏炎症等模型都可以通过化学方式诱导，点击此处查看更多 MCE 疾病造模相关产品吧~此外，还要注意诱发的疾病模型与自然产生的疾病在某些方面还是存在一定的差异，而且有些人类疾病不能用人工方法诱发出来，大家在进行动物实验时一定要根据自己实验基本情况选择合适的动物模型和造模方法。



  造模道德问题：造模过程中要注意遵守对小动物的护理和使用的基本原则，对人类造成疼痛的程序也会对动物造成同样的疼痛，可以使用适当的镇静或麻醉以尽量减少动物的疼痛或痛苦。在达到程度较高的疼痛症状后，如没有合适方法进行镇痛，就需要对小动物进行安乐。
详情请参考 GB/T 39760-2021，GB/T 42011-2022，GB/T 35892-2018 等现行国家标准。

本期为大家介绍了一些免疫研究领域常见的诱发型动物模型，通过化学诱导可以简单快速地复制人类疾病。此外，利用炎症因子相关基因进行基因敲除、转基因、基因编辑等手段构建基因工程动物模型也被广泛应用于免疫炎症模型构建中。总之，大家在造模过程中要注意相似性原则，选择适合自己实验的模型喔~

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参考文献：
[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.

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[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.

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[16] Luan J, et al. Applicability ａnd implementation of the collagen-induced arthritis mouse