單因素誘導(dǎo)的慢性阻塞性肺疾病動(dòng)物模型研究進(jìn)展*

李竹英 田春燕 高風(fēng)麗△

（1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150040）

慢性阻塞性肺疾?。–OPD）是呼吸系統(tǒng)的常見(jiàn)病與多發(fā)病之一，其特征為氣流受限不完全可逆，嚴(yán)重危害患者的健康，給社會(huì)帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)［1］。目前中西醫(yī)結(jié)合治療COPD取得了良好的效果，為了探尋中醫(yī)藥治療COPD的作用機(jī)制，中醫(yī)藥工作者在COPD動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面做了大量研究。動(dòng)物模型是開(kāi)展COPD科研工作的有效工具，建立理想的動(dòng)物模型對(duì)于探尋COPD的發(fā)病機(jī)制以及研發(fā)治療COPD的新方法和新藥物等具有重要意義［2］。本文對(duì)近年來(lái)單因素誘導(dǎo)的COPD動(dòng)物模型建立進(jìn)行相關(guān)探討，并介紹一些研究者常用的單因素誘導(dǎo)的COPD造模方法。

1 煙霧吸入型

吸煙是COPD發(fā)病的重要危險(xiǎn)因素，香煙煙霧能夠損傷呼吸道黏膜纖毛，使其結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生異常，導(dǎo)致支氣管痙攣，直接損傷肺泡上皮導(dǎo)致肺血管內(nèi)皮細(xì)胞及肺泡巨噬細(xì)胞聚集、活化，最終出現(xiàn)一系列病理和生理學(xué)改變。張?zhí)m英等［3］通過(guò)不同的煙熏時(shí)間制備COPD小鼠模型，一組煙熏2周，另一組煙熏4周，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)比兩組小鼠發(fā)現(xiàn)，煙熏4周組較煙熏2周組的肺泡灌洗液蛋白含量明顯增高，電鏡下顯示單核細(xì)胞及淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)較煙熏2周組明顯增多，煙熏4周組的肺泡直徑明顯大于煙熏2周組，其結(jié)果表明煙熏4周小鼠能夠制備COPD動(dòng)物模型，符合人類COPD的病理改變。

2 SO2吸入型

空氣污染導(dǎo)致空氣中存在大量的SO2，該氣體隨著人體的呼吸進(jìn)入氣道而刺激支氣管黏膜，使得氣道清除功能降低。肺組織是SO2污染物進(jìn)入機(jī)體的第一個(gè)靶器官，SO2能夠?qū)е路闻萆掀ぜ?xì)胞損傷，使得肺組織出現(xiàn)炎癥反應(yīng)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明不同濃度的SO2污染狀況下，運(yùn)動(dòng)大鼠肺組織中的炎癥因子水平明顯升高［4］。 國(guó)外學(xué)者［5］采用不同濃度的 SO2分別進(jìn)行短期和長(zhǎng)期熏大鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅長(zhǎng)期暴露于20 ppm SO2的大鼠能夠出現(xiàn)呼吸道高分泌狀態(tài)和氣道炎癥，而濃度低于或高于20 ppm或短期暴露不能造成呼吸道高分泌狀態(tài)，其結(jié)果顯示長(zhǎng)期暴露于20 ppm SO2的造模方法能夠復(fù)制COPD動(dòng)物模型。

3 脂多糖誘導(dǎo)型

利用脂多糖制備COPD動(dòng)物模型的方法一般為氣管內(nèi)反復(fù)滴入法。研究表明脂多糖動(dòng)物模型存在肺功能下降、肺氣腫、小氣道重塑、肺部炎癥等現(xiàn)象［6］。劉君波等［7］利用反復(fù)氣管內(nèi)滴入脂多糖的方式制備大鼠COPD模型，造模時(shí)間為8周，造模結(jié)束后模型組大鼠出現(xiàn)呼吸道阻力升高的現(xiàn)象，肺泡灌洗液中白細(xì)胞總數(shù)及分類均明顯升高，光鏡下可見(jiàn)支氣管周?chē)伴g質(zhì)有炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，肺泡結(jié)構(gòu)紊亂、擴(kuò)張。程羽等［8］分別使用氣管內(nèi)滴注脂多糖法和煙熏法制備COPD大鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)脂多糖模型組大鼠的中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)情況更為顯著，提示機(jī)體炎癥反應(yīng)明顯，這可能與脂多糖介導(dǎo)了氣道和肺組織的炎癥反應(yīng)，引起持續(xù)性肺部炎癥有關(guān)。

4 蛋白酶誘導(dǎo)型

蛋白酶誘導(dǎo)型COPD動(dòng)物模型的原理為蛋白酶破壞氣道及肺組織中的蛋白酶/抗蛋白酶的平衡進(jìn)而導(dǎo)致肺氣腫的發(fā)生。研究表明彈性蛋白酶可分解肺內(nèi)纖維蛋白、彈性蛋白和膠原等，使肺的彈性回縮力減弱或喪失［9］。目前研究較多的是基質(zhì)金屬蛋白酶/組織金屬蛋白酶抑制物的平衡，它被認(rèn)為是反映氣道組織破壞和修復(fù)動(dòng)態(tài)平衡的標(biāo)志［10］。 楊智等［11］給小型豬的支氣管內(nèi)注入木瓜蛋白酶和胰蛋白酶進(jìn)行COPD造模，通過(guò)病理學(xué)檢查及小動(dòng)物肺功能測(cè)定顯示該方法能夠復(fù)制出COPD模型。

5 細(xì)菌感染型

細(xì)菌感染是導(dǎo)致COPD發(fā)生及反復(fù)加重和死亡的主要原因。有研究表明在COPD患者下呼吸道中定植的細(xì)菌對(duì)患者外周血中的免疫指標(biāo)、炎癥因子、氣道重塑相關(guān)因子有一定的影響［12］。下呼吸道的細(xì)菌感染通過(guò)多途徑、多種機(jī)制引起氣道炎癥，而COPD的發(fā)生和發(fā)展多是在慢性氣道炎癥的基礎(chǔ)上反復(fù)發(fā)作、遷延日久而形成。李建生等［13］采用肺炎克雷伯桿菌滴鼻的方法制備COPD大鼠模型，連續(xù)滴鼻16周后，大鼠外周血及肺泡灌洗液中的白細(xì)胞及中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯升高，肺功能結(jié)果顯示模型組大鼠潮氣量及呼氣峰流速明顯低于對(duì)照組，血?dú)夥治鲲@示PaO2降低及PaCO2升高，光鏡下顯示肺泡腔內(nèi)有大量中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，并分泌大量黏液，說(shuō)明該法可以建立COPD急性加重期的動(dòng)物模型。文文等［14］采用銅綠假單胞菌反復(fù)感染大鼠氣道的方式制備動(dòng)物模型，其結(jié)果表明該造模方式可致大鼠產(chǎn)生COPD的病理學(xué)改變，能夠建立COPD大鼠模型。

6 基因相關(guān)型

研究表明COPD的發(fā)病具有家族聚集性的特點(diǎn)［15］。目前研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基因和分子通路參與了COPD的發(fā)病機(jī)理［16］。在COPD患者中的一項(xiàng)基因檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，62個(gè)基因組區(qū)域中發(fā)現(xiàn)共有889個(gè)單核苷酸多態(tài)與COPD發(fā)病、肺功能變化有關(guān)聯(lián)［17］。目前在基因多態(tài)性的研究中蛋白酶/抗蛋白酶失衡和氧化物/抗氧化物失衡備受關(guān)注，它們能夠?qū)е卵装Y反應(yīng)和組織破壞。隨著基因組分析技術(shù)的發(fā)展，基因敲除、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等已被應(yīng)用到COPD動(dòng)物模型的制備過(guò)程中［18］。

7 PM2.5誘導(dǎo)型

空氣污染導(dǎo)致空氣中存在大量的顆粒物質(zhì)，這些顆粒物質(zhì)能夠隨著人體的呼吸進(jìn)入氣道而刺激支氣管黏膜，使得氣道清除功能降低，可增加發(fā)生COPD的風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)室內(nèi)外PM2.5污染水平對(duì)COPD患者呼出氣炎癥指標(biāo)存在一定的影響［19］。施凱等［20］研究發(fā)現(xiàn)PM2.5的濃度與外周血中單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞存活率呈負(fù)相關(guān)性，這說(shuō)明PM2.5影響著巨噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌的能力。劉菁等［21］對(duì)兩組大鼠分別使用吸入PM2.5顆粒和氣管內(nèi)滴注PM2.5混懸液的方法制備COPD模型，造模后比較兩組大鼠，結(jié)果顯示吸入PM2.5顆粒組大鼠肺功能下降，并出現(xiàn)典型的COPD病理改變。

8 評(píng)價(jià)及展望

煙霧吸入型建立的動(dòng)物模型是目前應(yīng)用較廣泛的造模方法，該造模方法最接近人類COPD的發(fā)病情況，但本方法仍然存在煙霧濃度、暴露頻率及時(shí)間等因素的不同影響造模結(jié)果的問(wèn)題。SO2吸入型的方法適用于建造氣道重塑及黏液高分泌的COPD模型，但由于SO2吸入型的造模因素較單一，因此在實(shí)踐中很少應(yīng)用本方法。脂多糖誘導(dǎo)型建立的動(dòng)物模型病理變化呈慢性支氣管炎及肺氣腫樣改變，該病理改變符合COPD的病理特征，且方法簡(jiǎn)便易行，在實(shí)踐中脂多糖多與煙熏聯(lián)合應(yīng)用制備COPD氣道黏液高分泌的大鼠模型［22］。蛋白酶誘導(dǎo)型的造模方法是模擬COPD發(fā)病時(shí)蛋白酶/抗蛋白酶失衡，本方法可以成功復(fù)制肺氣腫動(dòng)物模型，但本方法所形成的全小葉型肺氣腫，與人類長(zhǎng)期吸煙所導(dǎo)致的小葉中央型肺氣腫的病理變化不完全一致［23］，因此在實(shí)踐中多與煙霧吸入型聯(lián)合應(yīng)用［24］。細(xì)菌感染型建立的動(dòng)物模型較適用于COPD急性加重期，此模型對(duì)于研究細(xì)菌感染導(dǎo)致肺組織損傷的機(jī)理是較合適的模型，但實(shí)踐中要注意選取細(xì)菌的種類及控制細(xì)菌的數(shù)量。通過(guò)基因手段獲得的動(dòng)物模型具有遺傳穩(wěn)定性和來(lái)源的可重復(fù)性，對(duì)人類疾病的研究更具有重要的作用，但對(duì)技術(shù)水平要求較高，因此相對(duì)其他造模方法，本方法在實(shí)踐中應(yīng)用相對(duì)較少。PM2.5誘導(dǎo)型建立動(dòng)物模型的方法尚在初步研究階段，因此對(duì)本方法的研究仍需更進(jìn)一步的探索。COPD的防治是中醫(yī)藥重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，在COPD動(dòng)物模型制備過(guò)程中煙霧吸入型為其常用方法，中醫(yī)動(dòng)物模型的制備是以中醫(yī)理論為指導(dǎo)，研究中多采用病證結(jié)合的方式進(jìn)行造模［25］。

COPD發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，由于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與人類存在較大的差別，造模方法各異等，共同影響著動(dòng)物模型的制備。單因素誘導(dǎo)的COPD動(dòng)物模型簡(jiǎn)單易行，但存在造模時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，目前多因素誘導(dǎo)的COPD動(dòng)物模型正在廣泛發(fā)展，但是仍然無(wú)統(tǒng)一的動(dòng)物模型評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。COPD動(dòng)物模型的發(fā)展已為COPD的發(fā)病及治療方法的研究作出了巨大的貢獻(xiàn)，促進(jìn)了人類對(duì)COPD發(fā)病機(jī)制的理解和新的中西醫(yī)治療藥物的發(fā)展，期望未來(lái)能早日探究出標(biāo)準(zhǔn)的COPD造模方法，以利于COPD更廣闊的研究。

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