慢性阻塞性肺疾病動物模型研究進(jìn)展

其力木格 金桃 拉喜那木吉拉

【摘 要】慢性阻塞性肺疾?。–OPD）是一種常見病和多發(fā)病，建立動物模型研究具有重要的臨床意義，本研究對國內(nèi)外COPD動物模型建立研究進(jìn)行綜述，為優(yōu)化COPD動物模型研究提供有利條件。

【關(guān)鍵詞】慢性阻塞性肺疾??；動物模型

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD），是以持續(xù)氣流受限為特征的可以預(yù)防和治療的疾病，其氣流受限多呈進(jìn)行性發(fā)展，與氣道和肺組織對香煙煙霧等有害氣體或有害顆粒的異常慢性炎癥反應(yīng)有關(guān)。為了研究其發(fā)病機(jī)制和探索新的臨床有效方法，國內(nèi)外許多學(xué)者對其動物模型的建立進(jìn)行大量研究，建立標(biāo)準(zhǔn)化和符合臨床實際的COPD動物模型。筆者通過查閱各類與COPD動物模型相關(guān)的國內(nèi)外文獻(xiàn)，總結(jié)出幾種COPD動物模型。

1 COPD造模方法

1.1大氣污染法

1.1.1 吸入二氧化硫（SO2）法：SO2作為刺激性氣體，經(jīng)氣道吸入融于水后形成H2SO3后，可損傷氣道上皮。吸入SO2是一種經(jīng)典制作動物慢性支氣管炎模型的方法，許建英等[1]研究發(fā)現(xiàn)吸入SO2可以形成具有氣流阻塞的慢性支氣管炎、即COPD模型，而且此類模型應(yīng)在測定反映氣流阻塞的指標(biāo)后方能確定應(yīng)用。SO2不能嚴(yán)格控制，稍有不慎就可能使實驗動物窒息死亡。

1.1.2 氯化鎘誘導(dǎo)法：吸入毒性顆粒介導(dǎo)的肺內(nèi)炎癥反應(yīng)可致COPD。研究發(fā)現(xiàn)通過CdC12建立出來的肺氣腫動物模型同人類小葉中央肺氣腫的病理改變很相似。因此除了彈性蛋白酶/抗彈性蛋白酶失衡機(jī)制以外，該動物模型也可作為研究肺氣腫發(fā)病機(jī)制的動物模型[2]。

1.2 單純熏香煙法

吸煙是COPD發(fā)病的重要危險因素，香煙煙霧中的丙烯醛、氫氰酸和甲醛等，能夠損傷呼吸道黏膜纖毛上皮細(xì)胞，使纖毛脫落，細(xì)胞壞死，繼而增生變厚，導(dǎo)致支氣管痙攣；煙霧含大量氧自由基，活化的肺泡巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞生成更多的氧自由基，這些自由基可造成組織損傷；煙霧可提高氣道上皮和肺泡上皮的通透性，使之更易遭受蛋白酶攻擊，造成蛋白酶/抗蛋白酶系統(tǒng)失衡，促使肺氣腫形成。煙霧還可增加氣道對細(xì)菌感染的易感性，下呼吸道感染更加重COPD相關(guān)的支氣管肺損害，形成惡性循環(huán)，致使病理不斷進(jìn)展[3]。

1.3 基因調(diào)控法

隨著基因組后時代的到來，為了研究疾病相關(guān)基因的功能，眾多研究者紛紛通過轉(zhuǎn)基因動物和基因敲除動物，構(gòu)建了多種基因相關(guān)性COPD動物模型，為研究COPD易感基因和細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)提供了很多新線索[4]。

1.3.1 自然基因變異法：目前COPD唯一確立的基因風(fēng)險因素即為α1-AT的基因代碼的變異，在COPD的發(fā)展中，不同的基因型對其風(fēng)險增加程度是不同的。α1-AT缺乏是COPD的風(fēng)險因素之一，使支氣管壁對嗜中性細(xì)胞釋放的彈性蛋白酶的防護(hù)能力降低，導(dǎo)致肺部蛋白酶和抗蛋白酶系統(tǒng)的平衡被破壞，彈性蛋白酶不斷水解導(dǎo)致肺損傷。有報道發(fā)現(xiàn)易感因素動物的品種不同，對COPD的易感性亦不同。α1-AT的含量與肺氣腫的發(fā)病有直接的關(guān)系，在2周時某些個體會出現(xiàn)肺氣腫，進(jìn)一步篩選可獲得相應(yīng)的動物模型[5]。此方法動物品種和模型制備條件過高，成本昂貴。

1.3.2 基因缺失法：相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)水解酶蛋白家族的成員ABHD2具有水解酶的活性，參與節(jié)脂類代謝。ABHD2基因表達(dá)于肺泡II型上皮細(xì)胞和支氣管平滑肌細(xì)胞，ABHD2基因敲除小鼠可自然發(fā)展成肺氣腫。在國內(nèi)外首次進(jìn)行了Abhd2基因與肺部功能的相關(guān)性研究，并首次發(fā)現(xiàn)了Abhd2基因功能與肺表面磷脂代謝有關(guān)；首次研究了Abhd2Gt/Gt小鼠年齡相關(guān)性肺氣腫的發(fā)病機(jī)制。

1.4 蛋白酶誘導(dǎo)法

研究表明蛋白酶-抗蛋白酶失衡是引起COPD的主要原因。蛋白酶誘導(dǎo)的方法簡便且穩(wěn)定，但它造成的病變與人類常見的由長期吸煙引起的并不完全一致，且病變往往分布不均。而且，氣道滴入木瓜蛋白酶造模進(jìn)行氣管內(nèi)滴注藥物、進(jìn)行呼吸功能評價以及模擬輔助通氣時，需要進(jìn)行氣管插管，大鼠的氣管直徑較小，便于插管操作。

1.5呼吸道感染

1.5.1 細(xì)菌植入法：文文等[6]推測細(xì)菌對CTGF有一定的誘導(dǎo)作用，這一作用可能參與了 COPD 的發(fā)病過程。這一研究表明，單純控制感染并不能阻止 COPD 的進(jìn)展，還需要對細(xì)菌感染后復(fù)雜的分子機(jī)制進(jìn)行深入研究和干預(yù)。進(jìn)一步研究CTGF的表達(dá)規(guī)律、活化方式和作用特點，探索特異且實用的阻滯CTGF效應(yīng)的治療方案，可能是有效治療COPD的新途徑。

1.5.2 脂多糖誘導(dǎo)法：LPS為常用的COPD動物模型的誘導(dǎo)材料，LPS是革蘭陰性菌的細(xì)胞壁的主要成份。劉君波等[7]研究發(fā)現(xiàn)此方法簡便易行，省時省力，更適用于COPD實驗研究，不足之處在于動物死亡率高。

1.6 氣管內(nèi)注入LPS加熏香煙法

目前國內(nèi)外建立COPD動物模型的方法主要以煙熏合并氣管內(nèi)注入LPS為主，判斷該模型是否成功的指標(biāo)，除了觀察病理組織學(xué)改變外，還需采用肺功能指標(biāo)。宋一平等[8]熏香煙聯(lián)合LPS誘導(dǎo)COPD大鼠模型，與單獨熏香煙比較，明顯縮短造模時間，減少建立模型過程中大鼠死亡率，提高成功率。

1.7 氣管內(nèi)注入蛋白酶加熏香煙法

高振等[9]研究發(fā)現(xiàn)模型組見肺泡擴(kuò)張，間隔變窄，斷裂并融合成較大囊腔，有充血現(xiàn)象，有炎性細(xì)胞浸潤。

1.8 熏香煙加氣管注入脂多糖結(jié)合臭氧暴露法

實驗研究發(fā)現(xiàn)無論是用熏煙加LPS氣管注入法復(fù)制大鼠COPD模型， 還是在此基礎(chǔ)上加臭氧暴露，均可重現(xiàn)COPD組織病理特征，疊加臭氧暴露之后肺部病理損傷更嚴(yán)重，可能更能模擬臨床實際情況。

2 評價模型的手段及方法

測定肺組織病理學(xué)改變和肺功能的方法評價模型。

3 結(jié)語

各種建立COPD模型的方法各有優(yōu)缺點，尚無一種公認(rèn)的最優(yōu)的方法，還有待于進(jìn)一步的研究和探索。動物模型是進(jìn)行COPD研究的重要基礎(chǔ)，但COPD是一種發(fā)病機(jī)制和臨床病理非常復(fù)雜的疾病，這使得建立COPD動物模型非常困難。由于人們對大鼠基因組研究較深入，且大鼠基因組與人較為相似，故而是最常用的模型動物。COPD模型建立有多種方法，但研究發(fā)現(xiàn)氣管內(nèi)滴入LPS加熏香煙法廣泛使用，不但省時，并且成功率較高，以更好地提高實驗效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]許建英，趙鳴武，廖松林，孟凡農(nóng).SO2熏吸法制備大鼠慢性阻塞性肺疾病模型及其病理改變的研究[J].中華結(jié)核和呼吸雜志，1999，22（7）：425-426.

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[3]吳建軍.安肺益腎方對慢性阻塞性肺疾病大鼠模型作用的實驗研究[J].北京中醫(yī)藥大學(xué)，2006，5.

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[5]Churg A，Cosio M，Wright JL.Mechanisms of cigarette smoke- induced COPD：insights from animal models[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2008，294（4）：L612-631.

[6]文文，賴國祥，李子龍，柯龍鳳，張亞彬.細(xì)菌誘導(dǎo)大鼠慢性阻塞性肺疾病中結(jié)締組織生長因子的mRNA表達(dá)[J].實用醫(yī)學(xué)雜志，2009，25（4）：530-532.

[7]劉君波，黃夢珊，余晨曦，王硯，唐法娣.氣管內(nèi)反復(fù)滴入脂多糖法建立大鼠慢性阻塞性肺疾病模型[J].中國實驗動物學(xué)報，2011，19（2）：129-133.

[8]宋一平，崔德健，茅培英.慢性阻塞性肺疾病大鼠模型的建立及藥物干預(yù)的影響[J].中華內(nèi)科雜志，2000，39（8）：557.

[9]高振，李風(fēng)森，王晶，徐丹，荊晶，哈木拉提·吾甫爾.寒燥慢性阻塞性肺疾病模型肺部蛋白酶-抗蛋白酶失衡的影響[J].中華中醫(yī)藥雜志（原中國醫(yī)藥學(xué)報），2014，29（12）：3773-3776.

通訊作者：

金桃*（1978-），博士，內(nèi)蒙古民族大學(xué)附屬醫(yī)院，研究方向為蒙醫(yī)呼吸科。