诱导肠道炎症的化学物质和生物制剂的选择

诱导肠道炎症的化学物质和生物制剂的选择

选择好适合的动物模型后，选择最有效的化学物质和生物制剂，诱导肠道炎症也必须仔细考虑。在炎症动物模型中，化学物质经常被用来作为快速、经济和有效的策略来诱导肠组织损伤。结肠炎动物模型使用DSS或频繁三硝基苯磺酸（TNBS）引发炎症。乙酸，恶唑酮，和氧化偶氮甲烷（AOM）也被使用，但比DSS和TNBS使用范围小。

化学制剂使用后诱导组织损伤的有效性不同，取决于分子量，浓度，制造商，和批次的化学物质。此外，物种、性别，动物模型的遗传背景也影响组织损伤程度。使用方法也影响疾病的诱导和严重程度，一些化学物质摄入后，可以很好的诱导炎症。当直接用于感染部位时，其功能最好，如直肠给药。此外，肠道内的微生物与化学刺激相互作用干扰诱导其组织损伤能力。一般来说，化学刺激物诱导组织损伤能有效代表肠道炎症的临床症状。

葡聚糖硫酸钠（DSS）：葡聚糖硫酸钠既可以单独使用或与其他化学物质一起使用，以诱导炎症。通过调整DSS的使用浓度和持续时间的决策支持治疗，可以研究急性和慢性炎症的机制。例如，小鼠慢性炎症可以通过使用DSS实现，在两个月内，使用1周DSS，休息2周，循环进行。与之相反，口服浓度为1，5%的DSS约为1周，在肠道内引起急性炎症。总的来说，DSS诱导炎症通过破坏上皮屏障，将固有层暴露于管腔内容物和细菌抗原引起血管和粘膜损伤。这种曝光触发炎症通路的活化导致炎性细胞因子的产量增加、TNF-α，IL-1β，IL-6，IL-10，IL-12和IFN-γ，研究还表明，使用DSS后，能增加整合素-αM(ITGAM),整合素-αX(ITGAX)和IL-17的表达。长期使用DSS能增加IL-4和IL-5的表达，表明DSS诱导的结肠炎是由Th1和Th2免疫机制介导的。此外，参与先天免疫的因素也受DSS的影响。

使用DSS后，能改变MyD88,TLR4和TLR9的表达，对先天免疫也有轻微的影响，这有助于上皮细胞的损伤和随后的肠道炎症。多因素影响DSS在不同动物模型中诱导炎症反应的倾向。结肠内的细菌种群是调节由DSS引起的组织反应的严重程度的一个关键因素。观察到DSS处理过的无菌小鼠，使用1%DSS能发展严重的结肠炎。使用DSS后诱导肠道炎症的能力也受到动物物种的遗传背景影响。例如，C3H/HeJ小鼠对DSS敏感，而C57BL／6小鼠比较耐受。例如，同C57BL／6小鼠相比，C3H/HeJ小鼠使用DSS后较多发生血性腹泻，上皮溃疡，炎症，和体重减轻。除了小鼠外，猪已被用于检查DSS引起的肠道炎症。Youngetal.观察猪使用DSS后TNF-α，IL-6，IFN-γ，IL-17A的表达增加，，类似于临床患者患IBD特征。猪的其他研究报告使用DSS后增加淋巴细胞浸润在粘膜组织，以及粘膜糜烂和隐窝破坏。而这些组织变化是类似于患有IBD的人肠道病变。

氧化偶氮甲烷（AOM）：炎症的严重程度可以通过施用炎症化学刺激物与另一种炎症的化学诱导剂组合方法来加强。AOM和DSS组合长期给药诱导肠道慢性炎症，常发展为CRC。值得注意的是，通过AOM与DSS诱导的肠道病变与UC患者肠道的变化一致。这两种化学物质联合使用改变小鼠组织的细胞因子导致IL-4和IFN-γ表达增加，类似UC患者中的表达。此外，与DSS与AOM使用对加强DSS诱导大肠癌的发展是必要的。偶尔可见于患有UC的患者。因此，这两种化学物质的联合使用调查肠道炎症性疾病以及结直肠肿瘤的病理生理学是理想的。

三硝基苯磺酸（TNBS）：三硝基苯磺酸主要用于建立急性肠道炎症动物模型，但也可以用来诱导啮齿类动物、猪、兔、鼠和非人灵长类的慢性炎症。TNBS需要溶解在乙醇中成为活性化学物，而这TNBS乙醇混合物诱导肠道炎症通过半抗原与TNBS共价键结合改变宿主蛋白。这一过程刺激免疫介导的炎症反应。TNBS乙醇混合物产生自身抗原修饰的半抗原，由宿主免疫系统识别并导致急性肠道炎症。此外，乙醇也作为一种刺激物，导致上皮屏障的损害。乙醇处理的TNBS能产生肠道病变，代表患有IBD的人类肠病变。它也被证明，40-50%乙醇溶解的TNBS直肠给药导致结肠缩短，肠出血，上皮坏死致隐窝破坏，结肠内Th1型免疫应答升高导致透壁性炎症发生。

三硝基苯磺酸既可以被用来作为急性炎症刺激又可以用来作为慢性炎症刺激。在小鼠急性炎症，原发免疫反应，伴随炎性Th1反应，增加IL-12，IFN-γ和TNF-α的表达。虽然肠道炎症采用TNBS作为化学刺激物已经在啮齿类动物，猪，猴子建立模型。有证据表明，小鼠是研究TNBS乙醇诱导结肠炎的最佳模型。当用TNBS诱导组织损伤选择最合适的小鼠时，小鼠的遗传背景表型都是要考虑的重要因素。作为例子，C57BL/6和DBA/2株对TNBS耐受，而SJL/J，C3Hej和BALB/c小鼠暴露TNBS后产生明显的组织损伤。

恶唑酮：恶唑酮是一种替代化学剂，可用来在宿主肠道产生半抗原蛋白引起急性肠道炎症。它的使用导致Th2免疫反应介导的肠道损伤。组织病变表现在暴露后小鼠恶唑酮类似UC病变的人一样，大多数病变引起黏膜溃疡，黏膜下水肿和组织出血。小鼠使用恶唑酮后导致体重减轻，腹泻，溃疡，大肠上皮细胞损伤。其他化学剂比较使用恶唑酮的优势是通过组织结构改变诱导织损伤。事实上，恶唑酮产生相对快速组织损伤使小鼠成为研究UC样病的一个理想候选人。类似TNBS和DSS使用，小鼠型的选用会影响应恶唑酮处理后的效果。作为一个实例，用相同剂量恶唑酮处理BALB／C和c57bl/6小鼠，显示增加了BALB／C组织损伤。恶唑酮是急性炎症的一种有效的诱导剂，其有效性诱导慢性炎症仍然是不确定的。

作为化学刺激物的替代品，生物刺激物也被用来研究常见的肠道炎症性疾病。生物刺激物可以是细菌、病毒、原虫、或蠕虫，可引起急性和慢性炎症。我们回顾在动物模型中最常用诱导肠道炎症的生物制剂。

细菌：宿主肠道中含有丰富的菌群共计-种细菌，物种通常包括拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌、螺旋菌、变形菌门。宿主和肠道微生物之间相互作用处于稳态，细菌物种丰度的变化可能会导致肠道炎症。调查发现，共生细菌对防止病原菌的过度生长维持肠道健康有重要作用，帮助调节和维持一个静态的肠道免疫系统。一种共生细菌失控的免疫反应可以导致肠道损伤。通过增加曝光益生菌能增加异常的免疫反应。肠道微生物群落结构的改变可以引起疾病。急性炎症研究的一个良好的特征模型包括在小鼠盲肠和大肠部位安装和定植细菌。

蠕虫：寄生虫（如吸虫、绦虫、蛔虫）能引起广泛肠道炎症和损伤，主要是用来研究Th2细胞介导的肠炎症。寄生虫主要诱导Th2（IL-4、IL-5、IL-13表达）和调节性T细胞因子（IL-10、TGF-β）与嗜酸性粒细胞相关的炎症组织联合。线虫（如蛔虫）是最常用的研究肠道疾病蠕虫模型，和鼠鞭虫是最经常使用的线虫能引起啮齿类动物的肠道炎症。T.muris小鼠模型诱导的急性免疫反应特点是盲肠和近端结肠屏障功能丧失。小鼠模型中如C57BL／6和BALB/c小鼠，感染导致Th2细胞分泌IL-4、IL-5和IL-13上调，增加上皮细胞更新和渗透。有趣的是，寄生虫主要在小鼠小肠产生Th2免疫反应。

原生动物：刚地弓形虫也被用于在小鼠模型，以诱导肠道炎症。弓形虫易感小鼠能够在小肠内产生一个强大的Th1细胞相关的炎症反应。这种微生物有三种病原菌，其中2株是对人有致病性的，并且是能够引起强烈的Th1型细胞因子反应，从而增加IL-12和IFN-γ的表达。研究已经表明，弓形虫感染可诱导IL-22的产生，活化Th17细胞相关效应因子。

中国首家斑马鱼生物技术服务公司（CRO），面向医药、化工、食品、环境等领域，提供药物研发、安全性评价、毒理学研究和生物医学研究等专业服务。