感染后腸易激綜合征動物模型研究進展

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)重點實驗室，甘肅 蘭州 730000； 3.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院 藥劑科，甘肅 蘭州 730000)

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·綜 述·

感染后腸易激綜合征動物模型研究進展

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)重點實驗室，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主要通過感染細菌或寄生蟲誘導(dǎo)，炎癥后IBS主要通過三硝基苯磺酸、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動物模型的研究及其進展作一綜述，分析不同PI- IBS動物模型制備方法的優(yōu)點與不足，以期為PI- IBS發(fā)病機制研究及治療藥物開發(fā)提供參考。

感染后腸易激綜合征； 炎癥后腸易激綜合征； 動物模型； 文獻綜述

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，嚴重影響患者生活質(zhì)量。近年來PI- IBS發(fā)病機制研究逐漸受到關(guān)注，PI- IBS的病因及病理生理變化研究可為闡明IBS發(fā)病機制提供重要的線索和依據(jù)。

PI- IBS動物模型對研究PI- IBS發(fā)病機制及研發(fā)治療藥物至關(guān)重要。目前，制備PI- IBS動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動物模型的常用方法及特點，以期為PI- IBS發(fā)病機制研究及治療藥物開發(fā)提供參考。

1 感染后PI- IBS動物模型

1.1 細菌感染誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型

臨床多數(shù)PI- IBS發(fā)病誘因是腸道細菌感染[4]，細菌感染誘導(dǎo)建立的PI- IBS動物模型與臨床PI- IBS發(fā)病過程更為相似。大鼠給予空腸彎曲桿菌(108CFU·只-1)灌胃可制備感染后IBS動物模型[5]，感染后12周動物仍存在腹瀉及糞便性狀改變，約27%動物出現(xiàn)直腸黏膜內(nèi)淋巴細胞增多。文獻報道，鼠傷寒沙門菌及嚙齒動物腸道彎曲桿菌也可用于誘導(dǎo)建立PI- IBS動物模型，鼠類腸道彎曲桿菌(108CFU·只-1)灌胃小鼠，在細菌感染后4周動物即出現(xiàn)結(jié)腸黏膜嗜鉻細胞增生及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)于細菌感染誘導(dǎo)的PI- IBS動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動物模型能夠更好地模擬人類PI- IBS發(fā)病特點，但該模型不具有PI- IBS患者典型的腸道病理特征，如內(nèi)臟痛覺超敏、結(jié)腸運動障礙及內(nèi)分泌改變等。

1.2 寄生蟲感染誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型

旋毛蟲為線蟲綱寄生蠕蟲，可感染人和其他哺乳動物引起旋毛蟲病，小腸是旋毛蟲病累及的主要器官。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠給予旋毛蟲幼蟲(300～400幼蟲·只-1)灌胃誘導(dǎo)感染，感染后4周動物即出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺超敏和腸道運動失調(diào)等典型IBS癥狀，該癥狀可持續(xù)存在8～10周[7]。旋毛蟲感染誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型具有穩(wěn)定、持久等優(yōu)勢，多用于PI- IBS發(fā)病機制及藥物治療研究。最新研究表明，旋毛蟲感染誘導(dǎo)的PI- IBS模型空腸末端及回腸熱休克蛋白70表達異常與腸道低度炎癥、內(nèi)臟高敏感性及腸道動力異常有關(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，旋毛蟲動物感染率受動物品系影響較大，例如NIH小鼠及Swiss小鼠對旋毛蟲感染比較敏感，而balb/c小鼠不易感染旋毛蟲[10]，提示在制備旋毛蟲感染誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型中需要注意動物品系的選擇。

巴西日圓線蟲也可用于制備PI- IBS動物模型，大鼠或小鼠給予其幼蟲(3 000～5 000幼蟲·只-1)皮下注射，感染后3～4周動物即出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺超敏、結(jié)腸運動障礙或結(jié)腸黏膜肥大細胞增生等IBS特征[11]。然而，巴西日圓線蟲感染動物模型的內(nèi)臟痛覺超敏持續(xù)時間較短，僅有30 d左右。隱孢子蟲是一種體積微小的球蟲類寄生蟲，主要寄生于小腸上皮細胞。文獻報道，5日齡大鼠給予隱孢子蟲的蟲卵(105只-1)灌胃，動物成年即出現(xiàn)IBS癥狀，如空腸痛覺超敏及黏膜內(nèi)肥大細胞增生等。隱孢子蟲感染誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型的優(yōu)點在于內(nèi)臟痛穩(wěn)定而持久，即使在體內(nèi)寄生蟲清除后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，在其成年后可出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺超敏、黏膜肥大細胞及淋巴細胞增多等IBS特征[12]?？梢?，寄生蟲感染誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型具備IBS主要癥狀特征，模型穩(wěn)定，制備簡便，在PI- IBS研究中應(yīng)用比較廣泛。

2 炎癥后PI- IBS動物模型

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)腸炎動物模型，在動物結(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，這些動物模型統(tǒng)稱為炎癥后IBS模型。炎癥后IBS動物模型存在持續(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、腸道炎癥細胞浸潤及內(nèi)分泌細胞數(shù)量增加等典型的腸道動力異常及內(nèi)分泌活動改變。

2.1 三硝基苯磺酸(TNBS)誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型

TNBS是一種化學(xué)性半抗原，進入體內(nèi)與組織蛋白結(jié)合，可激活輔助性T淋巴細胞介導(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周后動物結(jié)腸炎癥消失但可出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺超敏、結(jié)腸運動障礙、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)性文獻分析顯示，TNBS法是目前應(yīng)用最廣泛的PI- IBS動物模型制備方法[15]。TNBS法制備的PI- IBS動物模型具有相對持久的內(nèi)臟痛覺過敏，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、乙醇濃度以及動物品系等。近期研究報道，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動物模型具有成功率高、動物死亡率低等優(yōu)點，且模型動物有穩(wěn)定的內(nèi)臟痛、黏膜嗜鉻細胞增生及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、給藥時間及動物品系，其機制與DSS毒性作用、腸道菌群改變及巨噬細胞功能缺陷有關(guān)。文獻報道，小鼠飲用1%～4%DSS連續(xù)7 d，3周后動物出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺超敏，且該癥狀連續(xù)存在7周。然而，2%DSS誘導(dǎo)的PI- IBS大鼠模型對直結(jié)腸擴張不敏感，說明該模型大鼠結(jié)腸的機械性感覺可能缺失[16]。目前，關(guān)于DSS誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型中是否存在結(jié)腸運動障礙及黏膜通透性異常等IBS其他癥狀特征，尚未見文獻報道。

2.3 脫氧膽酸誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型

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，動物在3周后出現(xiàn)持續(xù)性內(nèi)臟痛覺超敏[18]，提示脫氧膽酸可用于制備PI- IBS動物模型。

2.4 乙酸誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型

乙酸是目前制備潰瘍性結(jié)腸炎動物模型應(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。文獻報道，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，動物于成年后可出現(xiàn)內(nèi)臟痛覺超敏，且該痛覺超敏穩(wěn)定而持久，可維持8～12周左右[20]。乙酸制備PI- IBS動物模型具有成本低、重復(fù)性好、模型穩(wěn)定等優(yōu)點，此外，研究發(fā)現(xiàn)乙酸誘導(dǎo)的PI- IBS模型具有結(jié)腸運動異常、腸道5- HT分泌明顯增加，近端結(jié)腸肥大細胞數(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明顯改變[21]。

2.5 異硫氰酸烯丙酯誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型

異硫氰酸烯丙酯是一種強大的致炎劑，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。文獻報道，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周動物結(jié)腸炎癥消失但出現(xiàn)胃腸運動加快等IBS癥狀，可用于制備PI- IBS動物模型[22]。此外，有報道5%異硫氰酸烯丙酯(0.2 ml·只-1)給新生期大鼠結(jié)腸灌注，動物成年后可出現(xiàn)持久的內(nèi)臟痛覺超敏[23]。異硫氰酸烯丙酯制備的PI- IBS動物模型具有內(nèi)臟痛覺超敏及結(jié)腸運動加快等IBS特征，且制備動物模型具有成本低、模型穩(wěn)定等優(yōu)點。

2.6 酵母聚糖誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型

酵母聚糖是從酵母菌細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)腸灌注可通過敏化結(jié)腸機械性感受受體產(chǎn)生持久的內(nèi)臟痛覺超敏[24]。由此可見，酵母聚糖可用于制備PI- IBS動物模型，但目前關(guān)于該模型的研究較少，模型動物是否具有結(jié)腸運動障礙及黏膜通透性異常等IBS的其他癥狀也尚無文獻報道。

3 小 結(jié)

理想的PI- IBS動物模型應(yīng)具備以下特點：(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)腸運動障礙等。眾所周知，臨床PI- IBS發(fā)病誘因多是腸道細菌感染，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，細菌感染誘導(dǎo)建立的PI- IBS動物模型與臨床PI- IBS發(fā)病過程更為相似，但現(xiàn)有動物模型僅能部分模擬PI- IBS患者的腸道黏膜病理變化，如淋巴細胞增多及嗜鉻細胞增生等。寄生蟲感染誘導(dǎo)的PI- IBS動物模型具備IBS的主要特征，如內(nèi)臟痛覺超敏、結(jié)腸運動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的臨床病理機制。目前，基于PI- IBS動物模型的大量研究證實，多種化學(xué)藥物誘導(dǎo)建立的急性結(jié)腸炎動物模型中，動物在結(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，潰瘍性結(jié)腸炎動物模型在炎癥恢復(fù)期可作為PI- IBS動物模型，用于模擬PI- IBS的疾病過程是可行的。

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2016- 02- 29

2016- 05- 08

國家自然科學(xué)青年基金資助項目(81400596)；國家自然科學(xué)基金部主任基金資助項目(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物模型研究進展[J].東南大學(xué)學(xué)報：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