基于數(shù)據(jù)挖掘的274 例類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型應(yīng)用分析

惠香香白 明苗明三

(河南中醫(yī)藥大學(xué),鄭州 450046)

類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎是一種慢性的以累及關(guān)節(jié)為主的多系統(tǒng)炎癥的自身免疫疾病。 主要臨床表現(xiàn)為慢性,進(jìn)行性,對(duì)稱(chēng)性,多滑膜關(guān)節(jié)炎和關(guān)節(jié)外表現(xiàn)[1]。 主要以破壞關(guān)節(jié)為主,據(jù)調(diào)查,類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎發(fā)病人群年齡范圍廣,男性和女性均有可能患上該病,女性的發(fā)病率更高,患者年齡大多在30 ～50之間[2]。 如果患者未能及時(shí)就醫(yī),病情會(huì)逐漸加重,產(chǎn)生如關(guān)節(jié)腫脹、疼痛加劇、行動(dòng)能力受阻,甚至終生殘疾[3-5],需要重點(diǎn)持續(xù)關(guān)注。

1 資料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以“類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎”和“動(dòng)物模型”為主題[6-13],在中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)和萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)檢索界面進(jìn)行搜索,時(shí)間范圍是2017 年1 月-2020 年6 月,共檢索到期刊文獻(xiàn)565 篇。

1.2 文獻(xiàn)篩選標(biāo)準(zhǔn)

①剔除標(biāo)準(zhǔn)：會(huì)議、碩博論文等不作為納入的范疇；排除綜述類(lèi)和資料不全的文獻(xiàn)。 ②納入標(biāo)準(zhǔn)：研究類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的全部造模成功的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn),最終從565 篇文章中找到有效文獻(xiàn)274 篇。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物名稱(chēng)、種類(lèi)等均參照《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)》進(jìn)行規(guī)范,統(tǒng)一處理具有不同名稱(chēng)的動(dòng)物種類(lèi)。 將收集的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類(lèi)、激發(fā)方式、致炎方法和劑量、檢測(cè)指標(biāo)等錄入Excel 2013 歸納處理,建立類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型的數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

篩選出符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)274 篇,將收集的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類(lèi)、激發(fā)方式、致炎方法和劑量、檢測(cè)指標(biāo)等輸入Excel 2013 表格中統(tǒng)計(jì), 使用SPSS Statistics 19.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 結(jié)果

2.1 統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果

2.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類(lèi)

將錄入的274 篇實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)中的全部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類(lèi)進(jìn)行分類(lèi)排序[14-24],統(tǒng)計(jì)得出共有33 種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型選擇。 在這些實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中,使用頻數(shù)≥15 的共有6 種,累積出現(xiàn)197 次,使頻數(shù)最高的前6 位分別是雄性SD 大鼠(69 次,25.18%)、雄性Wistar 大鼠(54 次,19.71%)、SD 大鼠, 雌雄各半(26 次,9.49%)和雌性Wistar 大鼠(23 次,8.39%)、SD 大鼠,雌雄皆可(22 次,8.03%)、雄性DBA/1 J 小鼠(18 次,6.57%)。 在274 篇實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)中,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類(lèi)分布情況詳情見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類(lèi)頻數(shù)分布Table 1 Frequency distribution of experimental animal species

2.1.2 造模激發(fā)方式

將274 篇實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)所涉及的造模激發(fā)方式進(jìn)行分類(lèi)規(guī)范。 統(tǒng)計(jì)得出,274 篇實(shí)驗(yàn)文章涵蓋了31 種激發(fā)方式。 其中,使用最多激發(fā)方式為尾根部皮下注射(71 次,25.91%)。 造模激發(fā)方式分類(lèi)及使用頻次見(jiàn)表2。

2.1.3 致敏方法

將274 篇實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)所涉及的致敏方法進(jìn)行分類(lèi)規(guī)范。 統(tǒng)計(jì)得出,274 篇實(shí)驗(yàn)文章涵蓋了10 種致敏方法。 其中,使用較多的致炎方式為CIA 法(172次,62.77%)和AA 法(82 次,29.93%)。 致炎方法分類(lèi)、使用造模藥物及使用頻數(shù)見(jiàn)表3。

2.1.4 檢測(cè)指標(biāo)

將錄入的274 篇實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)中的全部檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)排序。 274 篇實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)涵蓋69 種不同的指標(biāo)類(lèi)型,累積頻數(shù)761 次。 其中檢測(cè)較多的指標(biāo)為足跖腫脹度(133 次,17.48%)、關(guān)節(jié)炎評(píng)分指數(shù)(84次,11.04%)、血清中TNF-α 水平(74 次,9.72%)、關(guān)節(jié)滑膜組織病理切片(66 次,8.67%)、測(cè)定血清IL-1β 水平(46 次,6.04%)等。 檢測(cè)指標(biāo)分類(lèi)及使用頻數(shù)見(jiàn)表4。

2.1.5 高頻檢測(cè)指標(biāo)因子分析

篩選使用頻數(shù)≥9 的高頻檢測(cè)指標(biāo),經(jīng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn),KMO 檢驗(yàn)值為0.533＞0.5,Bartlett 球形度檢驗(yàn)的χ2值為547.88,自由度為210,P＜0.001,提示數(shù)據(jù)具有較好的線性關(guān)系,可進(jìn)行因子分析。 選取最大方差法旋轉(zhuǎn),提取得到10 個(gè)公因子,累積方差貢獻(xiàn)率65.31%。 其中血清TNF-α 水平、血清IL-1β 水平、血清IL-6 水平的因子貢獻(xiàn)率最高,表明在類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎研究中血清TNF-α 水平、血清IL-1β 水平、血清IL-6 水平相關(guān)性最高,常常一同檢測(cè),詳情見(jiàn)表5。

表2 造模激發(fā)方式分類(lèi)及使用頻數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 1 Classification and frequency statistics of modeling excitation methods

3 討論

RA 發(fā)病因素很多,與遺傳、免疫細(xì)胞的突變等具有一定的關(guān)系。 發(fā)病機(jī)制目前還尚未完全闡明[25],中醫(yī)認(rèn)為RA 的發(fā)病機(jī)制是機(jī)體在正氣不足的條件下,風(fēng)、寒、濕等外感六淫所致,即“合而為痹”[26]。 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究認(rèn)為,人體的免疫功能變強(qiáng),免疫細(xì)胞、細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)失衡是RA 的發(fā)病機(jī)制[27]。 因此在臨床治療類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎或建立類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型時(shí)要從這些方面入手。 建立類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型,是利用所選品系的物種更好地模仿類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的過(guò)程與特征。 類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型的造模方法可供選擇的有很多,在建立動(dòng)物模型時(shí)要綜合考慮到方法、種類(lèi)、用途及實(shí)際條件等。 目前常用于建立RA 模型的動(dòng)物有大鼠、小鼠、兔子、猴等。 通過(guò)對(duì)類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎造模實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘整理可知,建立類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎動(dòng)物模型選擇多使用雄性SD 大鼠、雄性Wistar大鼠、SD 大鼠, 雌雄各半、雌性Wistar 大鼠。 造模方法使用較多的分別為CIA 法和AA 法,AA 類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎模型和CIA 類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎模型因?yàn)樵炷Ｖ芷诙獭①M(fèi)用消耗少、以及指標(biāo)監(jiān)測(cè)較為簡(jiǎn)單而脫穎而出成為最常用的兩個(gè)復(fù)制RA 的模型,但是AA模型病變有自限性,有與人類(lèi)不符的缺點(diǎn)。 CIA 模型無(wú)RF 因子,而且沒(méi)有復(fù)發(fā)情況和病情波動(dòng),與臨床上類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的診斷標(biāo)準(zhǔn)仍存在一定差異。K/B×N 血清誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎模型可以在多種品系的小鼠中導(dǎo)致可再生關(guān)節(jié)炎,是一種可再生RA 模型,與人RA 特征非常相似,是研究RA 的理想小鼠模型。 但是其具有造價(jià)高以及違背倫理的缺點(diǎn),所以應(yīng)用較少。 在未來(lái)進(jìn)行類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎研究時(shí)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件、所側(cè)重的研究因素,建立類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎模型[28]。 在動(dòng)物性別選擇上,大多實(shí)驗(yàn)文章選擇雄性動(dòng)物,造模方法采用尾根部皮內(nèi)注射0.1 mL 的方式,用牛Ⅱ型膠原蛋白與弗氏不完全或完全佐劑1 ∶1混勻成乳劑致敏,同時(shí)在7 d 或21 d 后以同樣方式加強(qiáng)免疫可以提高模型的成功率,指標(biāo)選取建議表觀指標(biāo)選擇足跖腫脹度和關(guān)節(jié)炎評(píng)分指數(shù),造模成功表觀指標(biāo)為動(dòng)物毛發(fā)逐漸失去光澤, 前肢、后肢陸續(xù)出現(xiàn)紅腫現(xiàn)象, 功能障礙, 活動(dòng)減少, 體重下降等。 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)期間,需要每隔一周對(duì)其關(guān)節(jié)炎指數(shù)以及體重進(jìn)行評(píng)價(jià)[29]。 病理指標(biāo)選擇關(guān)節(jié)滑膜組織病理切片觀察、生化指標(biāo)選擇檢測(cè)血清中和滑膜液TNF-α 水平、測(cè)定血清IL-6 水平和血清IL-1β 表達(dá)水平,測(cè)試是否模型組比空白組在疾病活動(dòng)期表達(dá)增加。 與給藥組進(jìn)行比對(duì),測(cè)試受試藥物是否對(duì)治療類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎起效。 其中IL-6 是導(dǎo)致關(guān)節(jié)滑膜炎癥的重要因子,主要功能是促進(jìn)B 淋巴細(xì)胞的增殖并使其產(chǎn)生免疫球蛋白, 刺激滑膜組織產(chǎn)生類(lèi)風(fēng)濕因子。 TNF-α 在炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用, 是維持體內(nèi)免疫平衡的重要介質(zhì),低濃度時(shí)對(duì)機(jī)體起防御保護(hù)作用, 但高濃度卻會(huì)導(dǎo)致炎癥發(fā)生和組織損傷。 IL-1β 在類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎軟骨破壞中以及在傳遞信息和調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞激活、增殖和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用[30-31]。

表3 致敏方法分類(lèi)及使用頻數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 3 Classification and frequency statistics of sensitization methods

表4 檢測(cè)指標(biāo)分類(lèi)及使用頻數(shù)Table 4 Classification and frequency of detection indexes

檢測(cè)指標(biāo)Detection Indicator頻數(shù)/次Frequency/Times檢測(cè)指標(biāo)Detection Indicator頻數(shù)/次Frequency/Times General morphological observation 16 滑膜組織情況、檢測(cè)白細(xì)胞介素-23 水平Synovial tissue, detection, IL-23 level 2一般形態(tài)觀察Imaging examination 15 血漿IFN-γ 水平Plasma IFN-γ level 2影像學(xué)檢查Pain threshold 15 谷胱甘肽過(guò)氧化物酶GSH-Px 1痛閾值Determination of inflammatory factor level 13 血漿白細(xì)胞介素-8 Plasma IL-8 1炎性因子水平測(cè)定Pathological observation of viscera 13 IL-10 mRNA 的表達(dá)水平Expression level of IL-10 mRNA 1臟器病理觀察IFN-γ level in serum 10 白介素-21 核糖核酸表達(dá)表達(dá)Expression level of IL-21mRNA 1血清中IFN-γ 水平Splenic coefficient 10 滑膜組織情況、檢測(cè)IL-1 水平Synovial tissue and IL-1 level were detected 1脾系數(shù)Serum CRP 9 滑膜組織hs CRP 水平Detection of hs CRP level in synovial tissue 1血清CRP Serum RF 9 滑膜組織IL-1β 水平IL-1β level in synovial tissue 1血清RF Expression of VEGF in ankle joint 7 關(guān)節(jié)滑膜組織TLR4 mRNA 檢測(cè)Detection of TLR4mRNA in synovial tissue of joint 1踝關(guān)節(jié)VEGF 的表達(dá)MMP-3 mRNA relative expression 7 關(guān)節(jié)軟骨Smad5 mRNA 表達(dá)Expression of Smad5 mRNA in articular cartilage 1 MMP-3 mRNA 相對(duì)表達(dá)量Expression of IL-4 in synovial tissue 6 Q-marker 的預(yù)測(cè)Q-marker prediction 1滑膜組織中IL-4 表達(dá)MMP-9 mRNA relative expression 6 滑膜液中OPN 的含量OPN content in synovial fluid 1 MMP-9 mRNA 相對(duì)表達(dá)量TNF-α Expression level in ankle joint tissue 6 滑膜液中IL-17 的含量Content of IL-17 in synovial fluid 1踝關(guān)節(jié)組織TNF-α 表達(dá)水平TGF-β level in serum 6 滑膜組織中FOS 蛋白表達(dá)水平FOS protein expression level in synovial tissue 1血清中TGF-β 水平Detection of HIF-1α in serum 5 血漿IL-2、IL-4、IL-17 表達(dá)Expression of plasma IL-2, IL-4 and IL-17 1血清HIF-1α 的含量檢測(cè)Serum PGE2 content 5 血漿CRP 水平Plasma CRP level 1血清PGE2 含量Plasma IL-18 level 5 血清IL-23 水平Serum IL-23 level 1血漿IL-18 水平VEGF level in serum 5 基質(zhì)金屬蛋白酶-1 MMP-1 mRNA 1血清中VEGF 水平Serum IL-2 level was measured 5 基質(zhì)金屬蛋白酶-13 RNA MMP-13 mRNA 1測(cè)定血清IL-2 水平NF-κB expression in ankle joint 4 ESR 血沉ESR erythrocyte sedimentation rate 1踝關(guān)節(jié)NF-κB 表達(dá)Expression of IL-10 in ankle joint tissue 4 轉(zhuǎn)錄因子T-bet Transcription factor T-bet T-bet 1踝關(guān)節(jié)組織IL-10 表達(dá)水平Expression of IL-17 in ankle joint tissue 4 血清IL-13 Serum IL-13 1踝關(guān)節(jié)組織IL-17 表達(dá)水平Expression of TGF-β in ankle joint tissue 4 血清中IL-12 IL-12 in serum 1踝關(guān)節(jié)組織TGF-β 表達(dá)水平Expression of IFN-γ in ankle joint tissue 4 血清中IL-18 IL-18 in serum 1踝關(guān)節(jié)組織IFN-γ 表達(dá)水平滑膜液中IL-10 的含量Content of IL-10 in synovial fluid 4

表5 高頻檢測(cè)指標(biāo)因子分析(頻數(shù)≥9)Table 5 Factor analysis of high frequency detection index (Frequency≥9)

通過(guò)對(duì)近三年的實(shí)驗(yàn)RA 模型數(shù)據(jù)整理挖掘,可總結(jié)到以上信息,期望能為提高造模成功率及為評(píng)價(jià)受試藥物有效性提供方法學(xué)參考。 但是目前類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制還未完全研究清楚,選用的模型動(dòng)物與人存在種屬差異,而且大部分只能從一個(gè)方面或一些方面復(fù)刻人類(lèi)RA,所以尋找一個(gè)接近人的種屬,方便經(jīng)濟(jì)的動(dòng)物模型是我們今后進(jìn)行RA 研究的共同目標(biāo)。