葡聚糖硫酸钠致溃疡性结肠炎动物模型研究进展

刘雷蕾，施丽婕

(1.天津中医药大学，天津300193;2.天津中医药大学第一附属医院，天津300193)

近年来，由于结肠镜普遍应用及对溃疡性结肠炎认识的深入，其发病率呈现逐年升高的趋势。又鉴于本病具有反复发作，不断加重，经久不愈，并有一定癌变率等，对其病因、发病机制以及药物治疗方面研究变得日益迫切。现就基于葡聚糖硫酸钠诱导的溃疡性结肠炎动物模型研究进展作一综述。

1 葡聚糖硫酸钠作用机制

葡聚糖硫酸钠用于溃疡性结肠炎动物模型的建立始于1985年，但其诱发溃疡性结肠炎的具体作用机制尚不明确，可能与以下机制相关:1)内在结肠渗透率是敏感性大鼠结肠炎的一个关键影响因素［1］，葡聚糖硫酸钠可以增加肠黏膜渗透性和降低肠上皮细胞阻力［2］。2)毒性模型体外研究表明，葡聚糖硫酸钠直接接触会导致上皮细胞的细胞周期性凋落［3］;体内肠管试验表明，葡聚糖硫酸钠可引起肠道黏液损失，造成细菌渗透，破坏肠屏障［4］。3)葡聚糖硫酸钠可以诱导特异性T细胞参与肠道免疫炎性反应［5］。4)葡聚糖硫酸钠上调肿瘤坏死因子(TNF)-α、干扰素(IFN)-γ、白细胞介素(IL)-10的表达与嗜酸性粒细胞脱颗粒有关［6］。5)葡聚糖硫酸钠诱导的肠炎还可能与激活某些通路以及使肠道菌群失调等有关。

2 葡聚糖硫酸钠诱导溃疡性结肠炎模型的建立

2.1 葡聚糖硫酸钠诱导的急性期溃疡性结肠炎模型急性期溃疡性结肠炎模型一般将葡聚糖硫酸钠按照W/V配制成浓度为2%～5%的葡聚糖硫酸钠溶液，让小鼠或者大鼠自由饮用4～7 d，短时间内造成［7］。HAYASHI Y 等［8］用浓度5%(W/V)的葡聚糖硫酸钠溶液给7周龄的Wistar大鼠自由饮用7 d，5 d后出现结肠缩短、白细胞升高(WBC)、髓过氧化物酶(MPO)增高等急性期表现，7 d后处死大鼠取病理。急性期临床表现为腹泻、粪便潜血阳性、肉眼血便或伴黏液、动物体质量下降、进食量减少、活动度减弱、毛色变差、贫血，甚至死亡。一般在给药后2～3 d，模型组出现便潜血阳性或有腹泻;3～5 d后出现体质量明显下降，腹泻和便潜血加重，或出现肉眼血便;随着给药时间的延长而成加重趋势。组织改变肉眼可见结肠充血水肿、多造性小溃疡、结肠缩短，病理学表现为结肠上皮黏膜糜烂、损伤严重，腺体隐窝结构破坏，淋巴细胞及伴大量中性粒细胞等浸润，杯状细胞丢失，病变多累及黏膜层，也有侵犯到黏膜下层和黏膜肌层。

2.2 葡聚糖硫酸钠诱导的慢性期溃疡性结肠炎模型OKAYASU I［9］给 BALB/c 小鼠用 5% 的葡聚糖硫酸钠溶液，循环给药多个周期，建立了慢性溃疡性结肠炎模型。随后COOPER H S［10］给模型组饮用7 d葡聚糖硫酸钠溶液后自由饮水7 d分别重复1～3个周期来建立慢性溃疡性结肠炎模型，以及给模型组葡聚糖硫酸钠7 d后分别自由饮水14、21 d来建立慢性溃疡性结肠炎模型。结果显示，葡聚糖硫酸钠诱导7 d后的慢性结肠炎模型可以作为一个有用的模型来研究药物对人类炎性肠病的影响机制，并且对慢性溃疡性结肠炎的广泛性组织学进行描述［11］。胡仁伟等［12］给雄性BALB/c小鼠自由饮用5%葡聚糖硫酸钠(相对分子质量5 000)溶液7 d，然后予蒸馏水14 d诱发慢性结肠炎小鼠模型，并且与给药7 d后的急性期模型组进行了对照研究。结果发现停止饮用5%葡聚糖硫酸钠溶液14 d后，光镜下可见较局限的隐窝破坏伴上皮再生修复及腺体增生，但以隐窝变形、排列紊乱及以淋巴、单核细胞为主的炎细胞浸润等病变较突出，符合慢性炎症的病理变化。SUZUKI K等［13］给雌性C57BL/6(B6)小鼠(7～9周龄)自由饮用3%葡聚糖硫酸钠(相对分子质量36～50 kDa;Wako，Osaka，Japan)5 d 之后，予常规饮水 14 d，造成慢性期模型。

3 葡聚糖硫酸钠造模影响因素

3.1 葡聚糖硫酸钠浓度 葡聚糖硫酸钠浓度是实验成功的最关键因素，影响着造模时间以及模型的临床表现。常见的造模浓度一般为3%和5%。VOWINKEL T等［14］经研究给出了葡聚糖硫酸钠摄取量的计算公式，即葡聚糖硫酸钠(mg/g)=总饮水量(mL)×［葡聚糖硫酸钠(mg)/100 mL］/小鼠的初始体质量(g)，指出诱导可靠和重复性好的溃疡性结肠炎模型，葡聚糖硫酸钠总摄取量的最低阈值是30 mg/g，而葡聚糖硫酸钠总摄入量的差异不会影响炎症反应的严重程度。EGGER B等［15］的研究也证明，葡聚糖硫酸钠诱导的黏膜损伤程度主要取决于葡聚糖硫酸钠浓度，而不是动物摄取的葡聚糖硫酸钠总量。张艳丽等［16］用C57BL/6小鼠自由饮用葡聚糖硫酸钠溶液(3%、5%、8%)的方法建立急性溃疡性结肠炎模型，结果显示DAI评分随着浓度(3%、5%和8%)的增加呈线性增加，呈浓度依赖性;远端结肠HI评分和近端结肠HI评分则无浓度依赖性;病死率随浓度的增加而升高。

3.2 葡聚糖硫酸钠的分子量(molecular weights，MW)及含硫量 HIRONO I等［17］给ACI鼠以3种相对分子质量不同且含硫量相近的葡聚糖硫酸钠造模，结果发现相对分子质量为54 000的葡聚糖硫酸钠有较强的致癌活性;相较而言相对分子质量过大的如MW为520 000和相对分子质量较小的如MW为9 500的葡聚糖硫酸钠则没有明显的致癌效果。KITAJIMA S等［18］分别用 MW 为5、40 kD 和500 kD 的葡聚糖硫酸钠配制成浓度为5%(W/V)的溶液给BALB/c小鼠自由饮用7 d建立溃疡性结肠炎模型，结果发现在5 kD和40 kD组结肠病理呈急性期表现，500 kD组则未发现。并且观察到5 kD组病变集中在盲肠和升结肠，40 kD组病变较严重且集中在相对靠下的结肠段。BAMBA S等［19］研究发现，即使用相对分子质量在相同范围内不同厂家的葡聚糖硫酸钠，因为其含硫量不同，所建立模型的严重程度也会不同。

3.3 葡聚糖硫酸钠的给药时间 根据葡聚糖硫酸钠给药时间的不同制造出急性、慢性期不同模型，一般在给药后2～3 d，模型组出现便潜血阳性或有腹泻;3～5 d后出现体质量明显下降，腹泻和便潜血加重，或出现肉眼血便;并且随着给药时间的延长而成加重趋势，病理学研究也支持此观点。YAN Yutao等［20］给C57BL/6小鼠饮用3.5%的葡聚糖硫酸钠溶液以不同的时间，观察不同时间段小鼠的过氧化物酶(MOP)、肠黏膜渗透率、近端结肠和远端结肠病理表现等来构建葡聚糖硫酸钠—溃疡性结肠炎模型的时间和空间临床及组织学参数。结果发现随着给药时间的延长各项指标均不同程度加重，撤除药物之后，各项指标有被控制的趋势。

3.4 动物种系 1985年，OHKUSA T［21］最先用仓鼠建立了葡聚糖硫酸钠结肠炎模型，并发现其病变与人类溃疡性结肠炎类似。其后，一些学者先后应用BALB/C小鼠、C57BL/6小鼠、SW小鼠、SD大鼠、Wistar大鼠等建立了葡聚糖硫酸钠急性和慢性结肠炎模型。但各种属动物对葡聚糖硫酸钠易感性、临床表现、炎症严重程度和病变可见部位不同。可能考虑到不同种属的鼠饮用相同浓度的葡聚糖硫酸钠溶液炎症情况不同，研究者因此提出可能是先天性遗传决定了不同品系鼠的抗炎症损伤能力，从而发现了一些易感基因［22］。目前对炎性肠病的病因尚未明确，其中遗传因素的影响占据一定比重，因此，这类研究发现可以为寻找靶点基因进行针对性研究治疗提供参考。

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