类风湿关节炎动物模型研究进展

吴晶金

【摘 要】 类风湿关节炎动物模型复制是研究类风湿关节炎发病机制及药物治疗效果的关键环节。构建一种经济简便、与人类风湿关节炎病理特点相符合的动物模型尤为重要。近年来，建立的类风湿关节炎动物模型，主要包括胶原诱导性关节炎模型、佐剂性关节炎模型、胶原抗体诱导关节炎模型、降植烷诱导关节炎模型、联合免疫缺陷小鼠模型和卵清蛋白诱导的兔类风湿关节炎模型，但均存在各自的优缺点。通过对近几年常用的几种类风湿关节炎动物模型进行综述，以期为今后研究更接近人类风湿关节炎病理特征的动物实验模型提供参考。

【关键词】 关节炎，类风湿；动物模型；发病机制；综述

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种以侵蚀性关节炎为主要表现的全身性自身免疫

病[1]。本病以女性多发，男女患病比例约1∶3。RA控制不佳可致残，因此研究本病的发病机制，探索控制或延缓病情进展的治疗方法，对提高患者生活质量具有经济和社会效益。然而如何复制出更接近RA的动物病理模型一直成为困扰风湿免疫专业学者的难题，寻找与RA发病机制更为接近的动物模型对研究疾病潜在病理、药物发现和疗效验证具有重要意义[2-3]。近年来，针对RA动物模型的研究方兴未艾，除了经典的胶原诱导性关节炎（CIA）模型及佐剂性关节炎（AA）模型以外，又有了胶原抗体诱导关节炎（CAIA）模型、降植烷诱导关节炎（PIA）模型、联合免疫缺陷小鼠（SCID）模型和卵清蛋白诱导的兔RA（OVA）模型。本文就上述模型最新进展做一综述。

1 常用模型

1.1 CIA模型

1.1.1 CIA模型概述 CIA模型是1977年由Trentham团队构建的免疫性炎症关节炎模型，以多发性的四肢末端关节炎为主要临床表现[4]。CIA发病是由T细胞诱导的免疫反应激活、炎性因子释放、Ⅱ型胶原抗体产生等环节共同决定的[5]。

1.1.2 CIA模型造模方法[6] 用双蒸水将冰醋酸稀释成0.01 mol·L-1，0.2 μm微孔膜过滤除菌，4 ℃保存过夜。用2.5 mL冰醋酸稀释10 mg牛

Ⅱ型胶原，制成终质量分数为4 mg·mL-1的溶液。锡箔纸保存避光，4 ℃环境下完全溶解过夜（该溶液可在-20 ℃环境下储存6周）。使用时根据动物数量与完全弗氏佐剂按1∶1比例混合，在0 d时鼠尾根部皮内注射，每只DBA/1小鼠给予0.1 mL

乳剂，21 d后加强免疫（与不完全弗氏佐剂等比混合），建立CIA模型。C57BL/6小鼠需使用鸡Ⅱ型胶原。

1.1.3 CIA模型特点 在造模30 d后出现炎症高峰，表现为实验动物双侧足爪明显肿胀，可累及前爪，造模时间与疾病进行性加重呈正相关。优势是免疫学过程和关节表现与人类具有较高的一致性[7-8]。

1.2 AA模型

1.2.1 AA模型概述 AA又称弗氏佐剂关节炎模型，是一种使用广泛的风湿性关节炎动物模型，可用于预测许多药物对RA的临床疗效。致病原理主要是基于抗原模拟机制，位于结核杆菌上的某个蛋白分子在结构上与关节滑膜上的某个糖蛋白分子相似，由此形成的抗体诱发了针对关节的免疫反应。

1.2.2 AA模型造模方法[9] 将热灭活的结核分枝杆菌混悬于0.1 mL弗氏完全佐剂，以0.1 mL剂量皮下注射6周龄Lewis大鼠。表现为致炎18 h

后出现足肿胀，通常于造模后2～3周内达炎症高峰，随后有自愈倾向，继发病变一般出现于

10 d左右，20 d左右达高峰。虽然所有的大鼠发病过程相似，但它们的炎症表现不尽相同，这为探索初期炎症的严重程度和关节功能之间的联系提供了机会。

1.2.3 AA模型特点 早期炎症反应的部位常出现在造模对侧和前爪，呈进行性加重，活动不便，耳和尾部出现类风湿结节，实验动物体质量下降，特别是继发性自身免疫性肿胀，这些表现与人RA表现相近，提示AA大鼠与RA患者在关节肿胀方面具有相似性[10]。AA具有发病迅速的特点，病程具有自限性，缺乏慢性改变过程，造模43 d后病理改变基本恢复正常[11]。

1.3 CAIA模型

1.3.1 CAIA模型概述 早在1998年，人们就在运用胶原抗体来诱导RA的CAIA模型。此模型适用于BALB/C小鼠、DBA/1小鼠，而C57BL/6小鼠模型反应性低。此模型是研究RA发病机制和治疗药物筛选的理想模型。

1.3.2 CAIA模型造模方法[12] 8周龄雄性DBA/1小鼠，在0 d时腹膜腔注射鼠单克隆Ⅱ型胶原抗体（An Arthrogen-CIA? 5-clone cocktail kit），每只1.5 mg·（0.15 mL）-1，3 d后，腹膜腔注射大

肠杆菌脂多糖，每只50 μg·（0.1 mL）-1。炎症达峰期在14 d左右，发病率为83%左右。

1.3.3 CAIA模型特点 关节炎症评分通常在第10天达高峰，CAIA小鼠关节腔内有大量炎性细胞浸润，侵蚀滑膜并破坏软骨。这与RA关节病理存在高度一致性[13]。CAIA模型具有发病率高、发病迅速、稳定性高和可重复性好的特点，同时该模型的建立不需要弗氏佐剂的诱导，亦不受MHC分子的限制，各种品系的小鼠均可诱导发病，所以该模型的应用范围更广，更适宜于各种干预性药物实验研究[14]。

1.4 PIA模型

1.4.1 PIA模型概述[15] 降植烷（2，6，10，14-四甲基十五烷）是叶绿素分解后的产物，是一种常用的致炎剂，能促进小鼠B淋巴细胞瘤的发生，诱导实验小鼠产生狼疮特异性抗体，表现出明显的系统性红斑狼疮特征。因此推断降植烷主要通过体液免疫激发炎症反应。

1.4.2 PIA模型造模方法[17] 6～8周雌性BALB/C

小鼠，分别于0，9，18周腹膜腔注射0.5 mL降植烷，21周时实验小鼠表现出明显的关节炎症状，发病率为73.7%，炎症达峰期8～13 d。

1.4.3 PIA模型特点 实验动物关节滑膜有大量炎性细胞浸润，以单核细胞和中性粒细胞为主，滑膜增生，有血管翳形成，软骨和骨组织破坏明显，与人RA病理表现类似[16]。Holmberg等[17]研究发现，降植烷是一种非免疫原性佐剂，主要通过免疫系统的非特异性刺激引起自身反应性T淋巴细胞活化，而非影响T细胞或B细胞特异性识别。降植烷所致急性关节炎症，在短暂的急性炎症期后随即进入慢性进展和反复发作阶段，表现为一个较长的慢性迁延期。因此，在免疫学特征方面更类似于RA患者，更适于RA病理机制的研究。

1.5 SCID模型

1.5.1 SCID模型概述 SCID小鼠由于其免疫缺陷的特点，可用于建立人鼠嵌合模型。近年来研究发现，植入SCID小鼠背部的RA滑膜能维持其特征12周以上，用于研究发病机制，特别是用于研究新药的疗效和机制，并可作为人源化RA模型。

1.5.2 SCID模型造模方法[18] 该模型用到的是4～8周龄天然免疫及适应性免疫均缺乏的SCID-NOD小鼠，无菌条件下麻醉小鼠，在其背部正中做一切口，取一大小约0.1～0.2 cm3的人RA滑膜组织植入其皮下，植入物需避开切口。移植后第3，6或12周又可将移植物取出冻存于冰箱，以备后用。个别学者在滑膜植入期间，配合使用荧光染料标记的人外周血淋巴细胞鼠尾静脉输注，以提高成模率。实验证明，在第3周和12周时RA-SCID小鼠血清中可检测到人白细胞介素-6和免疫球蛋白。这些研究表明，RA-SCID具有滑膜炎的特性，与RA病理一致性高。

1.5.3 SCID模型特点[19] RA-SCID小鼠血清中炎症肿瘤坏死因子-α水平显著升高，RA组织滑膜增生、软骨侵蚀和软骨降解过程与人RA病理非常类似。由于动物模型与人的种属差异是研究中一个重要影响因素，RA-SCID小鼠作为人源化滑膜侵蚀模型，在探讨RA病理机制特别是软骨破坏及治疗方面可能有明显优势。

1.6 OVA模型

1.6.1 OVA模型概述 卵清蛋白诱导模型首次出现在1962年，其可能的发病机制在于以抗原的形式刺激关节腔出现抗体，持续形成抗原-抗体-补体（C3）复合物，募集大量的淋巴细胞、单核巨噬细胞、中性粒细胞，从而引起局部的炎症反应，刺激滑膜产生血管翳，导致关节破坏[20]。

1.6.2 OVA模型造模方法 将质量分数为20 mg·mL-1的卵清蛋白乳剂于兔肩胛间区进行皮内注射，每次选5个部位，每周1次，连续3次，进行基础致敏。28 d后在胫骨结节最高点与髌骨下缘连线之中点的髌韧带两侧，以质量分数为10 mg·mL-1的鸡卵清蛋白乳剂双膝各注射1 mL加强[21]。

1.6.3 OVA模型评价 该模型造模4周后即可出现明显的关节肿胀、僵硬，活动受限，不能负重，甚至关节变形。且模型廉价易于复制，模型成功率可高达100%，适合较大规模的饲养与造模，同时本模型血清学、病理学改变均接近人RA[22]。

2 展望与讨论

RA动物模型复制是研究RA发病机制及药物治疗效果的关键环节。成功的RA动物模型应在病理学特征上满足RA病理特点，同时需具备操作简单、可重复的特征，且用于造模的实验动物、试剂需易购买[23]。在上述模型中，CIA与AA模型建立较早，是RA的经典模型，已较为成熟，与人类病理过程有一定的相似性。但CIA模型缺乏统一的操作标准，各种大、小鼠成模率高低不同，且

Ⅱ型胶原注射剂量、注射部位、加强免疫方法不尽相同，这使实验的可重复性、可操作性大打折扣。AA模型有自愈倾向，依然不能反映RA作为慢性病的临床特点[24]，存在发病程度不均一、成模率低等局限性。虽然CAIA模型、PIA模型和SCID模型在一定程度上解决了经典模型的不足之处，具有慢性迁延的病程、成模率高、与人RA病理高度吻合的优势；但其不足之处表现在CAIA模型所需试剂昂贵、不利于购买；PIA模型造模耗时长，实验进度缓慢，其复制能否成功取决于动物周龄、雌雄比例、屏障环境等多个因素；SCID模型所需的人类滑膜组织不容易获得、操作复杂；而OVA模型又存在兔源化抗体稀少，后期研究困难的缺陷。所以，探索一种经济简便，与人RA病理特点更符合的动物模型仍是今后模型研究的方向。

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收稿日期：2016-07-15；修回日期：2016-10-19