臧凱宏,秦紅巖
(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院,甘肅 蘭州 730000; 2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué) 甘肅省中藥藥理與毒理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州 730000; 3.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院 藥劑科,甘肅 蘭州 730000)
?
·綜 述·
感染后腸易激綜合征動(dòng)物模型研究進(jìn)展
臧凱宏1,2,秦紅巖3
(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院,甘肅 蘭州 730000; 2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué) 甘肅省中藥藥理與毒理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州 730000; 3.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院 藥劑科,甘肅 蘭州 730000)
感染后腸易激綜合征(PI- IBS)是腸易激綜合征(IBS)的一種亞型。目前PI- IBS造模方法主要包括感染后IBS和炎癥后IBS兩大類。感染后IBS主要通過(guò)感染細(xì)菌或寄生蟲(chóng)誘導(dǎo),炎癥后IBS主要通過(guò)三硝基苯磺酸、葡聚糖硫酸鈉、脫氧膽酸、乙酸等化學(xué)試劑誘導(dǎo)。作者就PI- IBS動(dòng)物模型的研究及其進(jìn)展作一綜述,分析不同PI- IBS動(dòng)物模型制備方法的優(yōu)點(diǎn)與不足,以期為PI- IBS發(fā)病機(jī)制研究及治療藥物開(kāi)發(fā)提供參考。
感染后腸易激綜合征; 炎癥后腸易激綜合征; 動(dòng)物模型; 文獻(xiàn)綜述
腸易激綜合征(irritable bowel syndrome,IBS)是一種功能性腸病,其主要癥狀為腹痛和排便功能改變。遺傳、環(huán)境、精神心理應(yīng)激、腦- 腸軸功能紊亂及腸道感染或炎癥參與IBS發(fā)生,但其具體機(jī)制目前尚未完全闡明[1- 2]。感染后腸易激綜合征(post- infectious irritable bowel syndrome,PI- IBS)是IBS的一種亞型,人群發(fā)病率為7%~31%,而腸道感染者中有3%~36%可診斷為PI- IBS[3]。PI- IBS癥狀主要表現(xiàn)為腹痛、腹瀉和里急后重,多在急性腸道感染后出現(xiàn),并在腸道炎癥恢復(fù)后遷延多年,嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。近年來(lái)PI- IBS發(fā)病機(jī)制研究逐漸受到關(guān)注,PI- IBS的病因及病理生理變化研究可為闡明IBS發(fā)病機(jī)制提供重要的線索和依據(jù)。
PI- IBS動(dòng)物模型對(duì)研究PI- IBS發(fā)病機(jī)制及研發(fā)治療藥物至關(guān)重要。目前,制備PI- IBS動(dòng)物模型大致分感染后IBS模型和炎癥后IBS模型兩大類方法。作者綜述目前制備PI- IBS動(dòng)物模型的常用方法及特點(diǎn),以期為PI- IBS發(fā)病機(jī)制研究及治療藥物開(kāi)發(fā)提供參考。
1.1 細(xì)菌感染誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型
臨床多數(shù)PI- IBS發(fā)病誘因是腸道細(xì)菌感染[4],細(xì)菌感染誘導(dǎo)建立的PI- IBS動(dòng)物模型與臨床PI- IBS發(fā)病過(guò)程更為相似。大鼠給予空腸彎曲桿菌(108CFU·只-1)灌胃可制備感染后IBS動(dòng)物模型[5],感染后12周動(dòng)物仍存在腹瀉及糞便性狀改變,約27%動(dòng)物出現(xiàn)直腸黏膜內(nèi)淋巴細(xì)胞增多。文獻(xiàn)報(bào)道,鼠傷寒沙門菌及嚙齒動(dòng)物腸道彎曲桿菌也可用于誘導(dǎo)建立PI- IBS動(dòng)物模型,鼠類腸道彎曲桿菌(108CFU·只-1)灌胃小鼠,在細(xì)菌感染后4周動(dòng)物即出現(xiàn)結(jié)腸黏膜嗜鉻細(xì)胞增生及5- 羥色胺(5- HT)增多;而鼠傷寒沙門菌(108CFU·只-1)感染的小鼠在4周后可出現(xiàn)腸道菌群異常增多[6]。目前,關(guān)于細(xì)菌感染誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型研究仍比較局限,空腸彎曲桿菌、鼠傷寒沙門菌及腸道彎曲桿菌灌胃法誘導(dǎo)建立的PI- IBS動(dòng)物模型能夠更好地模擬人類PI- IBS發(fā)病特點(diǎn),但該模型不具有PI- IBS患者典型的腸道病理特征,如內(nèi)臟痛覺(jué)超敏、結(jié)腸運(yùn)動(dòng)障礙及內(nèi)分泌改變等。
1.2 寄生蟲(chóng)感染誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型
旋毛蟲(chóng)為線蟲(chóng)綱寄生蠕蟲(chóng),可感染人和其他哺乳動(dòng)物引起旋毛蟲(chóng)病,小腸是旋毛蟲(chóng)病累及的主要器官。研究發(fā)現(xiàn),小鼠給予旋毛蟲(chóng)幼蟲(chóng)(300~400幼蟲(chóng)·只-1)灌胃誘導(dǎo)感染,感染后4周動(dòng)物即出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺(jué)超敏和腸道運(yùn)動(dòng)失調(diào)等典型IBS癥狀,該癥狀可持續(xù)存在8~10周[7]。旋毛蟲(chóng)感染誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型具有穩(wěn)定、持久等優(yōu)勢(shì),多用于PI- IBS發(fā)病機(jī)制及藥物治療研究。最新研究表明,旋毛蟲(chóng)感染誘導(dǎo)的PI- IBS模型空腸末端及回腸熱休克蛋白70表達(dá)異常與腸道低度炎癥、內(nèi)臟高敏感性及腸道動(dòng)力異常有關(guān)[8],十二指腸、回腸及外周血中INF- γ及IL- 17水平顯著升高[9]。值得關(guān)注的是,旋毛蟲(chóng)動(dòng)物感染率受動(dòng)物品系影響較大,例如NIH小鼠及Swiss小鼠對(duì)旋毛蟲(chóng)感染比較敏感,而balb/c小鼠不易感染旋毛蟲(chóng)[10],提示在制備旋毛蟲(chóng)感染誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型中需要注意動(dòng)物品系的選擇。
巴西日?qǐng)A線蟲(chóng)也可用于制備PI- IBS動(dòng)物模型,大鼠或小鼠給予其幼蟲(chóng)(3 000~5 000幼蟲(chóng)·只-1)皮下注射,感染后3~4周動(dòng)物即出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺(jué)超敏、結(jié)腸運(yùn)動(dòng)障礙或結(jié)腸黏膜肥大細(xì)胞增生等IBS特征[11]。然而,巴西日?qǐng)A線蟲(chóng)感染動(dòng)物模型的內(nèi)臟痛覺(jué)超敏持續(xù)時(shí)間較短,僅有30 d左右。隱孢子蟲(chóng)是一種體積微小的球蟲(chóng)類寄生蟲(chóng),主要寄生于小腸上皮細(xì)胞。文獻(xiàn)報(bào)道,5日齡大鼠給予隱孢子蟲(chóng)的蟲(chóng)卵(105只-1)灌胃,動(dòng)物成年即出現(xiàn)IBS癥狀,如空腸痛覺(jué)超敏及黏膜內(nèi)肥大細(xì)胞增生等。隱孢子蟲(chóng)感染誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型的優(yōu)點(diǎn)在于內(nèi)臟痛穩(wěn)定而持久,即使在體內(nèi)寄生蟲(chóng)清除后100 d內(nèi)臟痛敏仍持續(xù)存在。研究發(fā)現(xiàn),新生大鼠感染賈地鞭毛蟲(chóng),在其成年后可出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺(jué)超敏、黏膜肥大細(xì)胞及淋巴細(xì)胞增多等IBS特征[12]??梢?jiàn),寄生蟲(chóng)感染誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型具備IBS主要癥狀特征,模型穩(wěn)定,制備簡(jiǎn)便,在PI- IBS研究中應(yīng)用比較廣泛。
現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致PI- IBS癥狀產(chǎn)生的主要因素是感染所激活的腸道炎癥反應(yīng),而非感染微生物本身;臨床研究發(fā)現(xiàn)潰瘍性結(jié)腸炎患者在疾病恢復(fù)期常出現(xiàn)IBS樣癥狀,因此炎癥后PI- IBS動(dòng)物模型在一定程度上模擬了PI- IBS的臨床特征。應(yīng)用化學(xué)藥物結(jié)腸灌注建立急性結(jié)腸炎動(dòng)物模型,在動(dòng)物結(jié)腸炎消失后可出現(xiàn)IBS樣癥狀和特征性病理組織學(xué)變化,這些動(dòng)物模型統(tǒng)稱為炎癥后IBS模型。炎癥后IBS動(dòng)物模型存在持續(xù)的腸道免疫激活,具有典型的IBS內(nèi)臟痛覺(jué)增敏、腸道黏膜通透性增加及黏膜屏障功能降低、腸道炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)及內(nèi)分泌細(xì)胞數(shù)量增加等典型的腸道動(dòng)力異常及內(nèi)分泌活動(dòng)改變。
2.1 三硝基苯磺酸(TNBS)誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型
TNBS是一種化學(xué)性半抗原,進(jìn)入體內(nèi)與組織蛋白結(jié)合,可激活輔助性T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)免疫應(yīng)答。TNBS與乙醇混合溶液結(jié)腸灌注是制備潰瘍性結(jié)腸炎的傳統(tǒng)方法,所制備的動(dòng)物模型在給藥后3~5 d呈現(xiàn)急性腸炎,給藥后1~2周表現(xiàn)為慢性結(jié)腸炎,2周后結(jié)腸炎癥逐漸消失。據(jù)報(bào)道,小鼠結(jié)腸灌注低劑量TNBS 13 μg·只-1、大鼠結(jié)腸灌注TNBS 10~60 mg·只-1[13],4周后動(dòng)物結(jié)腸炎癥消失但可出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺(jué)超敏、結(jié)腸運(yùn)動(dòng)障礙、結(jié)腸黏膜通透性改變和分泌功能異常以及腸道黏膜屏障功能降低等IBS特征[14]。系統(tǒng)性文獻(xiàn)分析顯示,TNBS法是目前應(yīng)用最廣泛的PI- IBS動(dòng)物模型制備方法[15]。TNBS法制備的PI- IBS動(dòng)物模型具有相對(duì)持久的內(nèi)臟痛覺(jué)過(guò)敏,在TNBS給藥后17周內(nèi)臟痛仍持續(xù)存在。然而,目前TNBS制備PI- IBS動(dòng)物模型的方法差別較大,如藥物劑量、給藥體積、結(jié)腸灌注深度、乙醇濃度以及動(dòng)物品系等。近期研究報(bào)道,小劑量TNBS[(5 mg·0.8 ml)·只-1]距肛門8 cm處結(jié)腸灌注所制備PI- IBS動(dòng)物模型具有成功率高、動(dòng)物死亡率低等優(yōu)點(diǎn),且模型動(dòng)物有穩(wěn)定的內(nèi)臟痛、黏膜嗜鉻細(xì)胞增生及5- HT利用增高[15]。
2.2 葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型
DSS是一種硫酸多糖體,大鼠或小鼠飲用5%DSS連續(xù)5~10 d即可誘發(fā)潰瘍性結(jié)腸炎。DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎癥的輕重程度主要取決于DSS劑量、給藥時(shí)間及動(dòng)物品系,其機(jī)制與DSS毒性作用、腸道菌群改變及巨噬細(xì)胞功能缺陷有關(guān)。文獻(xiàn)報(bào)道,小鼠飲用1%~4%DSS連續(xù)7 d,3周后動(dòng)物出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺(jué)超敏,且該癥狀連續(xù)存在7周。然而,2%DSS誘導(dǎo)的PI- IBS大鼠模型對(duì)直結(jié)腸擴(kuò)張不敏感,說(shuō)明該模型大鼠結(jié)腸的機(jī)械性感覺(jué)可能缺失[16]。目前,關(guān)于DSS誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型中是否存在結(jié)腸運(yùn)動(dòng)障礙及黏膜通透性異常等IBS其他癥狀特征,尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。
2.3 脫氧膽酸誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型
脫氧膽酸是一種游離膽汁酸,其主要功能是乳化脂肪促進(jìn)脂溶性物質(zhì)的腸道吸收。臨床研究顯示,部分PI- IBS患者存在膽酸鹽吸收異常,且腸道膽酸鹽濃度與腹瀉發(fā)生相關(guān)[17]。動(dòng)物結(jié)腸灌注脫氧膽酸可增加腸黏膜通透性,導(dǎo)致結(jié)腸上皮細(xì)胞缺損并誘發(fā)腸道炎癥反應(yīng)。近期研究發(fā)現(xiàn),大鼠連續(xù)3 d結(jié)腸灌注脫氧膽酸(4 mmol·L-1,1 ml·只-1)誘發(fā)結(jié)腸炎,動(dòng)物在3周后出現(xiàn)持續(xù)性內(nèi)臟痛覺(jué)超敏[18],提示脫氧膽酸可用于制備PI- IBS動(dòng)物模型。
2.4 乙酸誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型
乙酸是目前制備潰瘍性結(jié)腸炎動(dòng)物模型應(yīng)用最廣泛的誘導(dǎo)劑之一,結(jié)腸灌注乙酸可增加血管通透性,破壞結(jié)腸黏膜屏障并誘發(fā)炎癥[19]。研究發(fā)現(xiàn),4%~10%乙酸結(jié)腸灌注后4 h即可誘發(fā)炎癥,而在給藥后7 d結(jié)腸炎癥消失。文獻(xiàn)報(bào)道,幼年大鼠(10日齡)結(jié)腸灌注0.5%乙酸可誘發(fā)輕度結(jié)腸炎,動(dòng)物于成年后可出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺(jué)超敏,且該痛覺(jué)超敏穩(wěn)定而持久,可維持8~12周左右[20]。乙酸制備PI- IBS動(dòng)物模型具有成本低、重復(fù)性好、模型穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),此外,研究發(fā)現(xiàn)乙酸誘導(dǎo)的PI- IBS模型具有結(jié)腸運(yùn)動(dòng)異常、腸道5- HT分泌明顯增加,近端結(jié)腸肥大細(xì)胞數(shù)目明顯增加等IBS典型病理組織學(xué)特征,但結(jié)腸黏膜屏障功能未見(jiàn)明顯改變[21]。
2.5 異硫氰酸烯丙酯誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型
異硫氰酸烯丙酯是一種強(qiáng)大的致炎劑,0.5%異硫氰酸烯丙酯結(jié)腸灌注可用于制備急性結(jié)腸炎小鼠模型,模型動(dòng)物表現(xiàn)為體重下降、急性腹瀉、結(jié)腸腫脹及潰瘍形成。文獻(xiàn)報(bào)道,用0.5%異硫氰酸烯丙酯(50 μl·只-1)小鼠結(jié)腸灌注,給藥后4周動(dòng)物結(jié)腸炎癥消失但出現(xiàn)胃腸運(yùn)動(dòng)加快等IBS癥狀,可用于制備PI- IBS動(dòng)物模型[22]。此外,有報(bào)道5%異硫氰酸烯丙酯(0.2 ml·只-1)給新生期大鼠結(jié)腸灌注,動(dòng)物成年后可出現(xiàn)持久的內(nèi)臟痛覺(jué)超敏[23]。異硫氰酸烯丙酯制備的PI- IBS動(dòng)物模型具有內(nèi)臟痛覺(jué)超敏及結(jié)腸運(yùn)動(dòng)加快等IBS特征,且制備動(dòng)物模型具有成本低、模型穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
2.6 酵母聚糖誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型
酵母聚糖是從酵母菌細(xì)胞壁中提取的一種多聚糖,結(jié)腸灌注可用于制備結(jié)腸炎動(dòng)物模型,該模型具有炎癥廣泛、黏膜上皮缺損及腸壁增厚等表現(xiàn)。近期研究發(fā)現(xiàn),小鼠給予酵母聚糖(3 mg·ml-1,0.1 ml·只-1)結(jié)腸灌注可通過(guò)敏化結(jié)腸機(jī)械性感受受體產(chǎn)生持久的內(nèi)臟痛覺(jué)超敏[24]。由此可見(jiàn),酵母聚糖可用于制備PI- IBS動(dòng)物模型,但目前關(guān)于該模型的研究較少,模型動(dòng)物是否具有結(jié)腸運(yùn)動(dòng)障礙及黏膜通透性異常等IBS的其他癥狀也尚無(wú)文獻(xiàn)報(bào)道。
理想的PI- IBS動(dòng)物模型應(yīng)具備以下特點(diǎn):(1)早期腸道感染或炎癥;(2)后期腸道感染或炎癥完全恢復(fù)并伴有典型IBS癥狀,如內(nèi)臟痛敏、結(jié)腸運(yùn)動(dòng)障礙等。眾所周知,臨床PI- IBS發(fā)病誘因多是腸道細(xì)菌感染,如空腸彎曲桿菌、大腸桿菌、沙門菌及志賀菌等所致的腸道感染。因此,細(xì)菌感染誘導(dǎo)建立的PI- IBS動(dòng)物模型與臨床PI- IBS發(fā)病過(guò)程更為相似,但現(xiàn)有動(dòng)物模型僅能部分模擬PI- IBS患者的腸道黏膜病理變化,如淋巴細(xì)胞增多及嗜鉻細(xì)胞增生等。寄生蟲(chóng)感染誘導(dǎo)的PI- IBS動(dòng)物模型具備IBS的主要特征,如內(nèi)臟痛覺(jué)超敏、結(jié)腸運(yùn)動(dòng)障礙及黏膜分泌功能缺陷等[25],但該模型的病因及發(fā)病機(jī)制與PI- IBS臨床病程有一定差距,并不能充分模擬PI- IBS的臨床病理機(jī)制。目前,基于PI- IBS動(dòng)物模型的大量研究證實(shí),多種化學(xué)藥物誘導(dǎo)建立的急性結(jié)腸炎動(dòng)物模型中,動(dòng)物在結(jié)腸炎癥完全恢復(fù)后出現(xiàn)了IBS樣癥狀和IBS特征性病理組織學(xué)變化,由此可見(jiàn),潰瘍性結(jié)腸炎動(dòng)物模型在炎癥恢復(fù)期可作為PI- IBS動(dòng)物模型,用于模擬PI- IBS的疾病過(guò)程是可行的。
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2016- 02- 29
2016- 05- 08
國(guó)家自然科學(xué)青年基金資助項(xiàng)目(81400596);國(guó)家自然科學(xué)基金部主任基金資助項(xiàng)目(81341145)
臧凱宏(1975-),男,甘肅天水人,講師,藥理學(xué)碩士。E- mail:zangkh@163.com
秦紅巖 E- mail:candyqin2008@hotmail.com
臧凱宏,秦紅巖.感染后腸易激綜合征動(dòng)物模型研究進(jìn)展[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2016,35(4):598- 601.
R574.4
A
1671- 6264(2016)04- 0598- 04
10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.04.030