溃疡性结肠炎动物模型的研究进展Δ

王艳红，葛斌，陈佳佳，李思佳，王晓，吴勇杰#（.兰州大学基础医学院药理学研究所，兰州市 730000；.甘肃省人民医院药剂科，兰州市 730000）

溃疡性结肠炎（Ulcerative colitis，UC）又称慢性非特异性溃疡性结肠炎，是以腹泻、黏液脓血便、腹痛和里急后重等为主要症状，结肠黏膜慢性炎症和溃疡形成为病理特点的一种消化道疾病[1]。目前其发病机制尚不完全清楚，且该病难以治愈、易复发，并与结肠癌的发病存在一定的关系。随着近年来人们生活水平的不断提高，饮食结构、生活习惯的改变，UC的发病率呈现逐年上升趋势。由于对患者进行该方面的研究受到一定限制，故选择诱导合适的动物模型，以探讨其病因、病理、药物治疗机制以及新药研发等。而今UC的造模方法众多，但一个模型是否适合一项研究完全取决于其能否解决该研究所提出的问题，因此可根据不同研究目的选择不同动物模型。目前研究较多的动物模型主要采用化学法和免疫法诱导，现简要综述如下。

1 化学法诱导的UC模型

1.1 乙酸诱导的UC模型

乙酸能增加血管通透性，激活激肽，促进纤维蛋白水解，干扰凝血机制过程，该模型主要是利用乙酸的毒性作用直接破坏结肠上皮，肠内细菌和毒素侵入肠壁引起急性炎症反应（包括出血、水肿和典型溃疡）。在乙酸诱导的UC模型中有大量中性粒细胞浸润，可以产生大量强有力的炎症介导因子，如反应性氧代谢产物和一氧化氮（NO）。一些抗氧化剂和自由基清除剂能减轻结肠黏膜损害，降低髓过氧化物酶（MPO）活性，阻止谷胱甘肽过氧化物酶的活性降低，提示氧自由基与肠道的损伤有关[2]。该模型中花生四烯酸代谢与人类试验性UC有惊人的相似，使得这一模型适合于临床新药的研发及探索新的治疗手段。

造模方法:以0.9～1.4 mol·L－1的乙酸在动物直肠内灌注或打开腹腔直接注入，保持10～30s后，能够在动物身上产生急性弥散性UC。模型诱导成功的关键是乙酸的浓度和作用时间，它直接影响病变的严重程度[3]。

特点及适用范围:本模型操作简单、成本低、周期短、成功率高、重复性好，是目前实验性UC模型中应用最广泛的模型之一。但最初黏膜损害的非特异性及炎症呈急性过程，不能表现人类的UC所具有的慢性、复发的特点，因此不能确切反映人类UC免疫学机制和遗传学机制。该模型的病理特点是急性炎症性反应，故可用作人类UC的致炎机制研究及作为抗炎药物筛选的动物模型。

1.2 葡聚糖硫酸钠（Dextran sulfate sodium，DSS）诱导的UC 模型[4～6]

DSS是一种由蔗糖合成的硫酸多糖体，具有与肝素相同的抗止血和抗凝血作用。DSS诱导的结肠炎的发生可能与DSS影响脱氧核糖核酸（DNA）合成，抑制上皮细胞增生，破坏肠黏膜屏障，使巨噬细胞产生功能障碍，导致肠道菌群失调有关。研究发现，DSS所致炎症过程以引起T淋巴细胞（Th1/Th2）功能失调为特征，由此推测DSS引起炎症的主要机制可能与引起免疫失调有关。

造模方法:以DSS溶液（实验中最常采用3%或5%的DSS溶液）进行造模。大鼠在自由饮用DSS溶液的第3天，出现黏液血便，组织病理学主要表现为基底部1/3的腺体被破坏；第4天，腺体破坏增多，伴有轻度中性粒细胞浸润；第5天，结肠组织开始有病理学改变，以直肠最为严重，结肠黏膜糜烂，肠上皮细胞增生；第6、7天，结肠黏膜多发性溃疡，重度中性粒细胞、淋巴细胞和浆细胞浸润，病变部位可见黏膜充血水肿和散在性糜烂，溃疡处可见新鲜渗血，病理改变与人类UC类似。很显然，DSS诱导的UC组织病理学改变依赖于大鼠饮用DSS的时间。

特点及适用范围:该法目前应用极其广泛，需注意的是DSS诱导的炎症发病及严重程度与DSS浓度及动物种系有关。本模型优点是简单易行、成功率高、重复性好，与人类的UC病变类似，反复用DSS刺激，可产生类似于人类UC的急性期和缓解期变化，是较理想的人类UC模型，其可应用于UC急性期与缓解期的研究，使实验能够完整进行。其缺点是实验成本较高，且动物被动饮用DSS溶液，不能精确控制动物的饮水量，导致诱导的模型病变差异较大。DSS模型常用于筛选那些对UC相关性的大肠癌具有预防和治疗作用的药物；同时常用于UC病因和发病机制的研究以及筛选对UC有治疗潜力的药物，包括天然药物和合成药物。

1.3 过氧化亚硝酸钠（NaOONO2）诱导的UC模型[7]

过量的氮氧化物是导致肠道炎症反应的重要机制之一，采用过氧化亚硝酸钠致黏膜损伤以诱导UC的机制可能是:一方面由于肠道内亚硝酸钠的增加使肠黏膜屏障受损；另一方面亚硝酸钠的氧化作用导致肠道的通透性增加从而出现炎症反应。局部的刺激加之血浆中的亚硝酸钠浓度增高这一双重作用使得炎症反应进一步加重，甚至出现中毒性巨结肠。此外，还可能与亚硝基化合物在体内形成脂肪族和芳香族亚硝胺类化合物后致炎有关。这一机制同时被认为有致突变和致癌作用，其作用机制与人类UC发病机制相类似。

造模方法:大鼠禁食不禁水24h，在乙醚麻醉下用内径2mm的硅胶管插入肛门6cm，用注射器注入0.5mL过氧化亚硝酸钠溶液（6.55mg·mL－1），然后再注入一段0.25mL空气，以清除沾在注射器上与导管中的溶液。1周后处死大鼠，做病理切片，光镜下观察发现过氧化亚硝酸钠能有效诱导实验大鼠UC产生。

特点及适用范围:本模型优点是操作简单、重复性好、成本低廉。模型成功的关键是控制药物适当浓度和稳定性，过氧化亚硝酸钠在常态下极易分解，放置时间不应超过24h。该模型适用于中医药防治UC的研究，尤其是如何深入阐明中药复方抗氧化及调控NO作用机制。

1.4 角叉菜胶刺激法诱导的UC模型[8]

角叉菜胶是从红海藻中提取的硫酸多糖，实验中常用其降解产物。该方法的可能机制是肠道黏膜吞噬细胞吞噬肠道内的角叉菜胶，降解后的角叉菜胶破坏溶酶体膜，释放各种水解酶损伤肠组织；角叉菜胶可使肠道抗菌能力减弱诱发溃疡。此炎症模型是以白三烯增高为主，符合Th1细胞介导的免疫反应的特征，表明此模型是Th1型细胞驱动的免疫病理反应模型。

造模方法:用降解的1%或5%浓度的角叉菜胶水溶液饲喂动物，数周后可使实验动物发生典型的UC。

特点及适用范围:本模型操作简单、重复性好，是良好的UC动物模型，但不同动物发生病变的时间不同，与给动物饮用的降解的角叉菜胶水溶液浓度有关。可用于抗炎新药的筛选和UC致炎机制的动物模型研究。

2 免疫法诱导的UC模型

造模方法:小鼠用乙醚麻醉后，经肛门插管深入距肛缘4cm处，缓慢注入唑酮 150μL（6mg溶于 50%乙醇中），为确保注入的唑酮在结肠内弥散分布，可将小鼠尾巴提起持续倒置30s。一般造模2 d内小鼠出现懒动、腹泻、肉眼血便症状，4 d内有50%左右的小鼠死亡，存活的小鼠于7 d左右病情好转，10～12 d基本痊愈，因此一般于造模后3 d处死动物，采集样本。

特点及适用范围:本模型操作简单、模型产生快、重复性好、费用低；缺点是疾病维持时间短，自愈性强，无慢性期变化，不适合模拟慢性复发性UC的研究。其组织学特征、部位和细胞因子增殖情况均与人类UC相似，特别适合用于UC发病机制和新药研发的研究。

2.2 2，4-二硝基氯苯（DNCB）诱导的UC模型

DNCB是一种小分子化学物质，它可以作为半抗原与组织蛋白结合成完全抗原，激发机体产生T细胞介导的细胞免疫反应。该方法不仅提供了实验性肠炎的理想模型，同时证实了细胞免疫反应（T抑制细胞含量增加导致淋巴细胞增殖功能低下）在炎症性肠病发病中起的重要作用[10，11]。该模型还提示了如果外源性抗原和机体自身抗原长期存在，可以刺激机体的免疫系统诱发或加重UC；另外对淋巴细胞参与反应的类型及方式的研究有利于揭示UC免疫学发病机制。由于DNCB诱导的UC有自愈性较强的缺点，采用DNCB加乙酸的复合法可以克服DNCB自愈性。

造模方法[12]:健康成年大鼠颈背部用10%硫化钠（Na2S）脱毛后，连续14 d每日以2%DNCB液滴背1次，每次每鼠5滴，第15天以直径3mm尼龙导管经肛门插入结肠8cm处注入0.1%0.04mmol·L－1DNCB的50%乙醇溶液0.25mL，第16天同部位注入8%乙酸溶液2mL，准确定时15min后再用5mL生理盐水冲洗。造模完成后2周，病理组织学表现为典型的溃疡外观，符合UC的病理改变。

特点及适用范围:本模型是一个典型的胃肠道迟发过敏反应的模型，对于研究局部迟发过敏反应的免疫调控不失为一个比较理想的模型。缺点是模型虽然周期长、但病变部位较局限（大肠）以及不具有易复发等特点，且由于不同物种对DNCB反应不同，因此DNCB的浓度、剂量、作用时间差异较大，需要进行实验反复摸索。

2.3 2，4，6-三硝基苯磺酸（TNBS）诱导的UC模型[13～16]

TNBS多与乙醇合用进行造模。该模型的机制是利用乙醇破坏肠黏膜屏障，TNBS作为一种有机酸半抗原渗入结肠组织，与组织蛋白等高分子物质结合，形成全抗原，使T淋巴细胞致敏，溶解了动物自身与半抗原结合的细胞，引起肠壁一系列免疫应答和炎症反应，从而诱发UC，随着组织的逐渐修复，可出现一系列肠壁的增生性改变。

造模方法:大鼠禁食不禁水48 h，记录体重，腹腔注射30mg·kg－1戊巴比妥钠麻醉。手提大鼠尾部，使大鼠倒立，将16号灌胃针头（或一直径2.0mm长约12cm的橡胶输液管）轻揉插入大鼠结肠距肛门缘8cm处，一次性注入TNBS（50～150mg·kg－1）的30%～50%乙醇溶液。大鼠于造模第2天出现竖毛、行动迟缓、进食量减少、稀便等症状，且上述症状于造模后第3天达到高峰；3周后形成慢性UC模型。且该模型中TNBS的用量及浓度决定模型病变的轻重，一般以100mg·kg－1为造模的最佳剂量。此外，TNBS诱导的炎症发病及严重程度还与动物种系及其来源有关。

特点及适用范围:本模型操作简单、经济实用、重现性好、造模时间短、病变持续时间较长，体现急性炎症向慢性转化的动态过程，是一种经典的动物模型。缺点是采用小剂量的TNBS诱导UC时，炎症维持时间短，自愈性强，无慢性期变化；而采用大剂量的TNBS诱导UC时，动物死亡率高。该模型适合于对防治药物的筛选及其作用机制的研究。

2.4 TNBS二次致炎法诱导的UC复发模型

采用TNBS的乙醇溶液进行二次致炎，是UC造模方法的突破。朱峰等[17]最早提出用小剂量TNBS二次致炎法诱导大鼠复发性UC，模拟人类UC复发-缓解交替这一临床表现，使其形成与人类UC十分相似的模型。

造模方法:为了研究药物对复发性UC的治疗作用及其机制，研究者对上述模型进行了改进[18]，首先采用80mg·kg－1TNBS的50%乙醇溶液制备大鼠UC模型，观察2周后，再从大鼠肠道缓慢注入30mg·kg－1TNBS的50%乙醇溶液诱导UC的复发。

特点及适用范围:采用TNBS的乙醇溶液在大鼠首次致炎2周后进行第2次致炎，反复用TNBS使肠道致敏，成功地模拟了人类UC复发-缓解交替这一临床表现，使得模型的慢性化程度进一步加强。采用小剂量TNBS可诱导UC的复发，表明在炎症慢性化以后，再次接触相同抗原，仍可造成病情的复发，这说明人类UC的复发可能与炎症的慢性化、对致病抗原的高敏状态、与致病抗原的再次接触以及肠黏膜屏障的持续破坏有关。反复用TNBS刺激肠道，可产生类似于人类UC复发-缓解交替出现的特点，是较理想的人类UC模型。该模型对于研究治疗UC慢性复发的药物来说更适合。

3 结语

UC动物模型的制作方法多种多样，除上述常用方法外，还有自发性结肠炎[19]、多种免疫法[20]、转基因[21]、基因敲除[22]等模型，但由于目前UC发病机制不清，尚无完全模拟人类UC的模型。在今后的模型研究中，制造持续时间较长、造模时间短，且具有自发、复发特点的动物模型应是研究的重点。动物模型与UC机制的研究必将互相推动，最终为治愈UC提供有效的治疗手段。

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