慢性阻塞性肺疾病鼠類動物模型研究進(jìn)展

姜友軍，張培蓓，葉賢偉

(貴州醫(yī)科大學(xué)附屬人民醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，貴陽 550002)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是以持續(xù)進(jìn)行性發(fā)展的不完全可逆的氣流受限為主要特征的呼吸系統(tǒng)疾病[1]。Wang等[2]的組織流行病學(xué)調(diào)查研究顯示，我國COPD總患病人數(shù)將近1億，約占全球COPD患者的25%。因此，通過COPD動物模型探究其發(fā)病機(jī)制、治療措施具有重要意義。

構(gòu)建動物模型是進(jìn)行COPD各類研究的基礎(chǔ)[3]，由于疾病的復(fù)雜性及不同動物品系對誘導(dǎo)因素的反應(yīng)差異，國內(nèi)外尚無公認(rèn)的最佳建模方案及評價標(biāo)準(zhǔn)[4-6]。目前常用于構(gòu)建COPD模型有煙草煙霧暴露[7]、空氣污染物質(zhì)暴露[8]、氣道內(nèi)炎癥刺激[9]、氣道內(nèi)蛋白酶滴注[10]、免疫反應(yīng)[10]及基因改造[11]等單因素誘導(dǎo)方法，以及高效的多因素聯(lián)合誘導(dǎo)方法，不同實(shí)驗(yàn)中所采用的動物品系[4]及模型評價指標(biāo)[5]也不同，雖然構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的動物模型十分重要，但具體建模方案及評價指標(biāo)仍取決于實(shí)驗(yàn)研究目的[6,12]。現(xiàn)對近年來常用的構(gòu)建COPD動物模型所涉及的建模方法、模型評價進(jìn)行歸納，以期為構(gòu)建適用的COPD鼠類動物模型提供參考。

1 動物模型的選擇

多種動物(如鼠、犬、羊、牛、豬、猴)被用于構(gòu)建COPD模型[4]。研究者主要從解剖結(jié)構(gòu)、基因信息、實(shí)驗(yàn)可行性、飼養(yǎng)條件及經(jīng)濟(jì)效能等因素綜合考慮，目前較多選用鼠類(豚鼠、小鼠、大鼠等)進(jìn)行研究[4-5]。

1.1豚鼠 豚鼠肺臟解剖結(jié)構(gòu)及生理特征與人類大致相似，即左側(cè)肺2葉，右側(cè)肺3葉，具有二分叉細(xì)支氣管結(jié)構(gòu)，可減少吸入肺內(nèi)的顆粒，大氣道內(nèi)有黏液腺和杯狀細(xì)胞，且受神經(jīng)元細(xì)胞和局部蛋白調(diào)節(jié)，對呼吸道平滑肌舒縮的激動劑和拮抗劑反應(yīng)與人類相似，且變態(tài)反應(yīng)、炎癥反應(yīng)幾乎與人類相同，構(gòu)建的黏液高分泌和進(jìn)行性發(fā)展的COPD動物模型較其他動物更典型[3,13-16]。豚鼠對肺損傷反應(yīng)大多表現(xiàn)為軸突反射，而軸突反射在人類肺損傷中表現(xiàn)并不明顯[12]；此外，豚鼠價格相對較高，無可供采血和給藥的尾巴，且缺乏研究分子學(xué)的工具和相關(guān)蛋白抗體，故影響研究的深入。

1.2小鼠 常見的小鼠品系有C57BL/6J、BALB/c和A/J等，不同品系、性別的小鼠對COPD動物模型誘導(dǎo)因素存在敏感性差異[5-6,17]。目前已明確小鼠基因信息與人類基因組接近，易制備基因改造小鼠供實(shí)驗(yàn)選用[18]；近交系小鼠可消除遺傳變異的影響；品系多，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇對誘導(dǎo)因素敏感性高的品系；體內(nèi)存在多種酶及抗體，有利于完成抗原鑒定、免疫印跡實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞流式實(shí)驗(yàn)、免疫組織化學(xué)等相關(guān)檢測；小鼠易飼養(yǎng)、成本低、繁殖周期短、飼養(yǎng)及藥物成本較低，可操作性強(qiáng)。但小鼠肺臟解剖結(jié)構(gòu)異于人類，呈左側(cè)肺1葉，右側(cè)肺4葉，單軸氣管分支模式[19]，支氣管分支數(shù)量明顯少于人類，且缺乏有呼吸功能的細(xì)支氣管及定義明確的肺小葉結(jié)構(gòu)[20]；氣道黏膜下腺體數(shù)量少，因此不能引起黏液高分泌的病理變化[13]；且纖毛細(xì)胞分布較少，無杯狀細(xì)胞。小鼠與人類的免疫應(yīng)答存在差異，小鼠在停止煙草煙霧暴露后不同于人類所呈現(xiàn)的進(jìn)行性發(fā)展的肺氣腫特點(diǎn)[21]，但曹君等[22]發(fā)現(xiàn)，暴露于煙草煙霧環(huán)境3個月后，小鼠肺組織病變?nèi)猿蔬M(jìn)行性發(fā)展。盡管如此，小鼠動物模型仍可精確復(fù)制出COPD急性加重期和慢性穩(wěn)定期的重要特征[7]，如氣流受限、動態(tài)肺順應(yīng)性下降等肺功能改變，氣道炎癥、肺氣腫、氣道重塑等病理改變，運(yùn)動耐量下降等。

1.3大鼠 大鼠作為動物模型的優(yōu)缺點(diǎn)與小鼠相似。與小鼠相比，大鼠靜脈及氣管內(nèi)給藥、肺組織和肺泡灌洗液等標(biāo)本采集更加便利。有研究表明，大鼠對煙草煙霧暴露抵抗力較強(qiáng)，但Smith等[23]發(fā)現(xiàn)大鼠煙草煙霧暴露3 d即出現(xiàn)氣道炎癥改變，具有COPD研究價值[7]。更多的研究證實(shí)，大鼠可用于快速建立COPD模型[4-5,24]。

1.4其他鼠類 倉鼠、金黃地鼠、昆明鼠、斑點(diǎn)鼠等品系鼠類也被用于構(gòu)建COPD模型，但因針對其的實(shí)驗(yàn)試劑較少、遺傳變異影響等因素而受到限制[4]。

2 COPD動物模型建立方法

2.1氣道吸入方法

2.1.1煙草煙霧暴露 吸煙是COPD最重要的誘因，因此常采用煙草煙霧暴露構(gòu)建COPD模型[5]。煙草煙霧中含有尼古丁、焦油、一氧化碳、氮氧化物、醛類、烯烴、芳香烴等4 000多種有害物質(zhì)[25]，已知有60多種物質(zhì)可能參與COPD發(fā)病過程。暴露方式主要分為鼻暴露和全身暴露，周鳳等[26]將小鼠全身暴露于煙草煙霧環(huán)境180 d，成功構(gòu)建COPD穩(wěn)定期模型。Shu等[27]發(fā)現(xiàn)，通過鼻暴露和全身暴露10周均成功構(gòu)建COPD動物模型，但鼻暴露可控性和可重復(fù)性更強(qiáng)，且右心室壓力變化和肺小動脈內(nèi)膜增厚的病理生理特征更明顯。與全身暴露導(dǎo)致焦油、尼古丁等有害物質(zhì)附著在皮膚并進(jìn)入體內(nèi)的缺點(diǎn)相比，鼻暴露能更準(zhǔn)確地控制煙霧吸入量，有助于準(zhǔn)確判斷干預(yù)效果，且符合人類吸煙過程，可產(chǎn)生更多表型，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性更穩(wěn)定[28-29]。單純煙草煙霧暴露是較為理想的建模方法，一般暴露2個月可出現(xiàn)氣道炎癥等早期COPD病理改變，6個月則出現(xiàn)典型的COPD病理及功能改變，如氣道炎癥、氣道重塑、肺氣腫、肺功能下降[15]。但短時間內(nèi)單純煙草煙霧暴露很難引起明顯的肺泡腔擴(kuò)大、氣道重塑及肺功能下降等特征，且不同實(shí)驗(yàn)中的煙草煙霧暴露設(shè)備、時間、煙霧濃度(總顆粒物密度、氧氣濃度、二氧化碳濃度)等不同[5,30]。單純煙草煙霧暴露構(gòu)建COPD模型所需時間長，且暫缺標(biāo)準(zhǔn)煙草煙霧暴露方案。

2.1.2空氣污染物質(zhì)暴露 空氣污染物暴露與COPD的發(fā)生、發(fā)展聯(lián)系緊密，空氣污染物濃度與COPD患者住院水平呈正相關(guān)[31-33]。有研究證實(shí)，將實(shí)驗(yàn)小鼠或大鼠暴露于可吸入顆粒物質(zhì)(particulate matter，PM)和(或)有害氣體環(huán)境均可成功構(gòu)建COPD模型[34-39]。PM是空氣污染的主要成分，其中PM2.5被認(rèn)為在COPD發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用。Zhao等[34]將小鼠全身暴露于PM2.5(560 μg/m3)中，40周后出現(xiàn)肺氣腫、氣道慢性炎癥等病理改變，建模成功。劉菁等[35]發(fā)現(xiàn)，通過吸入PM2.5顆粒和氣管內(nèi)滴注PM2.5混懸液建模3個月后，兩組均出現(xiàn)典型COPD特征，氣管內(nèi)滴注PM2.5混懸液組以急性肺損傷為主，故認(rèn)為PM2.5顆粒暴露更適合構(gòu)建COPD模型。He等[36]將大鼠分別暴露于生物質(zhì)燃料、機(jī)動車尾氣毒染的空氣中，含有PM、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等有害物質(zhì)，7個月后建模成功。單純有害氣體暴露(如二氧化硫、二氧化氮和臭氧)也可構(gòu)建COPD模型[37-39]。該動物模型可用于探究空氣污染物參與誘發(fā)COPD的發(fā)病機(jī)制以及長期空氣污染物暴露所導(dǎo)致的肺臟病理生理改變。但是空氣污染物建模方法耗時長，對污染物定量及暴露條件的要求較高，且較難控制污染物的穩(wěn)定濃度。

2.2氣道內(nèi)滴注方法

2.2.1氣道內(nèi)滴注病原體或病原體相關(guān)成分 病原體感染是COPD急性加重的主要誘因，急性加重次數(shù)與肺功能下降速度呈正相關(guān)[40-41]。氣道內(nèi)病原體及病原體所產(chǎn)生的損害因素[如脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、肽聚糖及酶類]刺激氣道和肺實(shí)質(zhì)、誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞浸潤并釋放炎癥介質(zhì)，進(jìn)而誘發(fā)炎癥反應(yīng)，最終發(fā)展為COPD[42]。目前常被用于構(gòu)建COPD模型的病原體有銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌、流感病毒等；LPS是革蘭陰性菌的細(xì)胞壁成分，常存在于空氣污染物及有機(jī)粉塵中。文文等[43]給予大鼠氣道反復(fù)滴注銅綠假單胞菌菌液，第2周氣管壁及伴行血管壁開始增厚，第16周可見中央多個肺泡相互融合、肺泡腔不規(guī)則擴(kuò)大、肺泡間隔斷裂、肺大皰等典型肺氣腫表現(xiàn)。Kobayashi等[9]給予小鼠氣道內(nèi)滴注LPS，暴露后第1天氣道內(nèi)巨噬細(xì)胞明顯增高，第3天氣道內(nèi)總體炎癥水平最高，符合COPD急性加重期表現(xiàn)。氣道內(nèi)滴注建模方案中，干預(yù)因素及劑量相對明確，常通過單因素或聯(lián)合其他誘導(dǎo)因素構(gòu)建COPD急性加重期模型；單次給藥干預(yù)后，早期出現(xiàn)明顯氣道炎癥反應(yīng)，但未見明顯的氣道重塑、肺氣腫等病理特征[9]，需多次給藥，但與其他模型相比，該建模方法所需時間仍較短[9,44-46]。

2.2.2氣道內(nèi)滴注蛋白酶 吸煙、氧化應(yīng)激、氣道炎癥反應(yīng)均可導(dǎo)致蛋白酶-抗蛋白酶失衡，引起肺組織損傷，最終出現(xiàn)肺氣腫改變。在彈性蛋白酶誘導(dǎo)COPD模型過程中，除直接肺損傷外，還存在炎癥反應(yīng)機(jī)制[10]。常用的蛋白酶有豬胰蛋白酶、人中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶、木瓜蛋白酶等。Shibata等[47]予BALB/c小鼠鼻內(nèi)單次滴注豬胰蛋白酶，第7天小鼠肺部出現(xiàn)明顯的肺氣腫征象，第21天肺泡平均線性截距增加2倍以上，符合COPD特征。該方法建模時間短[48]，誘導(dǎo)因素明確、藥物劑量易控制，肺泡破壞程度與蛋白酶劑量呈正相關(guān)，可構(gòu)建重度COPD動物模型，暴露后肺組織破壞呈進(jìn)行性發(fā)展[9]；但蛋白酶給藥劑量窗狹窄，不同動物品系對蛋白酶存在敏感性差異[49]。

2.3腹腔內(nèi)注射方法

2.3.1腹腔內(nèi)注射煙草煙霧提取物(cigarette smoke extract，CSE) CSE幾乎含有煙草煙霧中的所有化合物[50]。近年來，研究者通過腹腔注射CSE成功構(gòu)建COPD動物模型[51-52]。He等[51]自制CSE溶液，于第1、12、23天以0.3 mL/20 g的劑量注入小鼠腹腔，12周后，小鼠肺功能下降、肺泡腔擴(kuò)大、肺泡破壞、肺泡間隔細(xì)胞凋亡增加，符合肺氣腫模型，與單純煙草煙霧暴露相比無明顯差異。Chen等[52]于第1、8、15天向大鼠腹腔注入1 mL CSE溶液，3周誘導(dǎo)出肺氣腫模型。該方法建模時間較短、CSE易制備、操作簡單、價格低，但尚無煙草種類、CSE制備方法、給藥時機(jī)的公認(rèn)方案，且具體病理生理機(jī)制尚不明確，可能與血管重塑、氣道高反應(yīng)[50]、氧化應(yīng)激、白細(xì)胞介素-6水平增高[51]等機(jī)制相關(guān)。

2.3.2腹腔內(nèi)注射異種內(nèi)皮細(xì)胞 體液免疫和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)失衡可能參與肺組織破壞、肺泡細(xì)胞凋亡和肺氣腫的發(fā)展[53]。Taraseviciene-Stewart等[54]首次采用大鼠腹腔內(nèi)注射人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，2～3周后發(fā)現(xiàn)，抗內(nèi)皮細(xì)胞抗體增多，并出現(xiàn)肺泡細(xì)胞凋亡及小葉中央型肺氣腫病理改變，證實(shí)體液免疫和細(xì)胞介導(dǎo)免疫參與了COPD的發(fā)病機(jī)制。有學(xué)者應(yīng)用彈性蛋白酶[10]、α-半乳糖基神經(jīng)酰胺[55]驗(yàn)證了自身免疫調(diào)節(jié)機(jī)制誘導(dǎo)COPD形成，并探討了先天性和適應(yīng)性免疫調(diào)節(jié)機(jī)制在COPD動物模型中的作用[56]。腹腔內(nèi)注射異種內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)建自身免疫型肺氣腫模型較為常用[57]，建模時間較短，以肺泡凋亡、肺泡腔擴(kuò)大為主要表現(xiàn)，但無明顯氣道炎癥、氣道重塑病理改變，且操作過程相對復(fù)雜。

2.4皮下注射方法 血管內(nèi)皮生長因子是內(nèi)皮細(xì)胞生存所必需的營養(yǎng)因子，在肺組織中大量表達(dá)，以維持成人肺組織結(jié)構(gòu)[58]。血管內(nèi)皮生長因子受體2表達(dá)減少導(dǎo)致肺泡間質(zhì)細(xì)胞凋亡增加，最終導(dǎo)致肺氣腫[59]。Kasahara等[58]予大鼠皮下注射血管內(nèi)皮生長因子受體阻滯劑(SU5416 20 mg/kg，每周3次)，3周后出現(xiàn)肺泡間隔結(jié)構(gòu)消失、肺泡腔擴(kuò)大等肺氣腫病理改變，證實(shí)了內(nèi)皮細(xì)胞破壞、血管內(nèi)皮生長因子與肺氣腫的相關(guān)性。Bilan等[60]予大鼠單次皮下注射SU5416 200 mg/kg，26 d后出現(xiàn)肺泡細(xì)胞凋亡、肺泡腔擴(kuò)大等肺氣腫表現(xiàn)，合并肺動脈高壓及肺血管損傷。該建模方法可建立肺氣腫并肺動脈高壓、肺血管損害相關(guān)模型[61]，但其與人類肺氣腫合并肺動脈高壓、肺血管損害發(fā)生發(fā)展機(jī)制的相似性仍需深入研究。

2.5基因改造方法 吸煙是最重要的COPD誘導(dǎo)因素，但并非所有吸煙者均患病，因而個體易患因素逐漸受到重視。最新研究表明[18]，基因決定因素與COPD發(fā)病、COPD相關(guān)表型及肺功能變化相關(guān)，在基因改造小鼠模型中，大約有119個基因、84個COPD基因位點(diǎn)顯示COPD相關(guān)表型；位于COPD全基因組關(guān)聯(lián)研究位點(diǎn)的8個基因(刺猬相互作用蛋白、家族序列相似性13A、鐵反應(yīng)元件結(jié)合蛋白2、晚期糖基化終末產(chǎn)物受體、基質(zhì)金屬蛋白酶1、基質(zhì)金屬蛋白酶12、表面活性蛋白D和衰老關(guān)鍵蛋白5)也表現(xiàn)為小鼠COPD表型，可能是COPD易感基因?；蚬こ碳夹g(shù)應(yīng)用前，常選用自然基因突變形成的自發(fā)性COPD模型，如緊皮、蒼白、米色、斑點(diǎn)型小鼠，但這些基因突變的病理生理影響并不局限于肺臟。目前多選用基因改造技術(shù)調(diào)控基因序列，以增強(qiáng)或減弱相關(guān)蛋白的表達(dá)，通過誘導(dǎo)蛋白酶/抗蛋白酶機(jī)制失衡、增加誘導(dǎo)因素易感性等構(gòu)建COPD模型。Shuto等[62]應(yīng)用基因工程技術(shù)改造小鼠相關(guān)基因，以誘導(dǎo)氣道上皮Na+通道b亞基表達(dá)增強(qiáng)，成功建立Na+通道b亞基COPD小鼠模型，并證實(shí)蛋白酶-抗蛋白酶失衡和氧化應(yīng)激是該小鼠模型的主要病理生理特征，以探討絲氨酸蛋白酶抑制劑和抗氧化劑對COPD的潛在作用。Jiang等[63]構(gòu)建家族序列相似性13A-/-小鼠，并與同等暴露于煙草煙霧中的家族序列相似性13A+/+小鼠進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，前者對煙草煙霧暴露有抵抗能力，證實(shí)家族序列相似性13A基因?yàn)镃OPD易感基因。Richmond等[64]發(fā)現(xiàn)，聚合免疫球蛋白受體缺陷小鼠氣道內(nèi)分泌型免疫球蛋白A分泌減少，導(dǎo)致呼吸道對常駐肺微生物區(qū)系的先天免疫反應(yīng)的持續(xù)激活，進(jìn)而出現(xiàn)進(jìn)行性小氣道重塑和肺氣腫改變。目前已有α1抗胰蛋白酶、轉(zhuǎn)化生長因子-β等基因改造動物模型可供選用[12]，該模型具有遺傳穩(wěn)定性及重復(fù)性，可從分子水平分析特定基因的作用及功能，探索免疫及基因靶向治療；但COPD非單基因致病，具有罕見表型，建立符合人類COPD基因組的動物模型仍需深入研究。

2.6多種方法聯(lián)合

2.6.1以煙草煙霧暴露為主 單純煙草煙霧暴露構(gòu)建COPD模型耗時長，多用于構(gòu)建COPD穩(wěn)定期表型；目前多采用煙草煙霧暴露聯(lián)合方案，可有效縮短建模時間，建立COPD急性加重期表型。如聯(lián)合應(yīng)用氣道內(nèi)滴注病原體[46,65]、LPS[26-27]、彈性蛋白酶[48,66]、PM2.5混懸液滴注[67]，腹腔內(nèi)注射CSE[30]等。

2.6.2以氣管內(nèi)滴注LPS為主 單純氣管內(nèi)滴注可誘發(fā)氣道內(nèi)急性炎癥反應(yīng)，可聯(lián)合其他誘導(dǎo)因素加強(qiáng)誘導(dǎo)肺組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)改變，縮短建模時間，并模擬具有氣道炎癥反應(yīng)、氣道重塑、肺氣腫表現(xiàn)的典型COPD特征的動物模型，如氣管內(nèi)滴注LPS+蛋白酶[9]、LPS+CSE[68]、LPS氣管內(nèi)滴注+煙草煙霧暴露[26]、機(jī)動車尾氣暴露[69]。

2.6.3其他聯(lián)合方法 在建模過程中，聯(lián)合應(yīng)用中醫(yī)辨證學(xué)可達(dá)到更穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)效果[70]。不同聯(lián)合方案也不斷出現(xiàn)，如基因工程技術(shù)增加誘導(dǎo)因素敏感性+誘導(dǎo)因素[63-64,71]、CSE+蛋白酶[72]、血管內(nèi)皮生長因子阻滯劑聯(lián)合低氧暴露[61]等。采用何種誘導(dǎo)因素聯(lián)合方案主要取決于實(shí)驗(yàn)研究目的，在已明確的單因素誘導(dǎo)機(jī)制作用下聯(lián)合其他因素誘導(dǎo)，以縮短建模時間或構(gòu)建復(fù)雜表型。目前，應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究的建模方案較多，但仍未構(gòu)建出完全符合人類COPD所有特征的動物模型。

3 動物模型評價

理想的COPD動物模型應(yīng)與人類COPD有相似的致病因素及疾病發(fā)生發(fā)展過程，即呈進(jìn)行性發(fā)展的不完全可逆的氣流受限以及氣道炎癥、氣道重塑、肺氣腫、氧合功能下降等病理生理改變[21]，并具有切合實(shí)驗(yàn)?zāi)康那腋哂袃r值及意義的評價方法。崔紅新等[73]以肺功能、肺組織形態(tài)學(xué)、肺泡灌洗液分析、炎癥指標(biāo)等指標(biāo)評估COPD模型，而多數(shù)實(shí)驗(yàn)主要采用肺功能、肺組織病理改變、炎癥水平進(jìn)行評價。

3.1行為學(xué)分析 在建模過程中，通過觀察實(shí)驗(yàn)動物的行為學(xué)改變進(jìn)行模型評價，如口鼻腔分泌物增多[70]，活動耐量下降，體重增長緩慢[30]等行為學(xué)變化，該法簡單、直觀，但影響動物行為變化的因素較多，缺少標(biāo)準(zhǔn)評價方法。

3.2肺功能分析 肺功能測定有無創(chuàng)和有創(chuàng)兩種方法[74]。有創(chuàng)肺功能測定指在麻醉狀態(tài)下行氣管插管，通過肺功能儀記錄動物被動呼吸的氣道阻力、肺順應(yīng)性及彈性、敏感性和特異性，可直接觀察用藥前后肺功能改變[75]，由于為非正常生理狀態(tài)下肺功能測定，且不能縱向多次檢測等，較少采用。無創(chuàng)肺功能測定包括體積描記法、脈沖震蕩法等[74]，可在生理狀態(tài)下多次重復(fù)測量，被較多采用。常測定的肺功能指標(biāo)包括氣道阻力、肺順應(yīng)性、用力肺活量等，其中以氣道阻力相關(guān)性較大[73]。通常測定0.05、0.1、0.2、0.3 s的用力呼氣量，并分析0.3 s用力呼氣量/用力肺活量、0.2 s用力呼氣量/用力肺活量等參數(shù)。

3.3肺組織病理學(xué)分析 肺組織病理檢測是COPD動物模型最重要的指標(biāo)，可完成多種檢測進(jìn)行相關(guān)分析。鐘小寧等[76]觀察直徑≤1 100 μm(管腔最短徑/最長徑≥0.7)的膜性細(xì)支氣管，并通過評分表量化氣道炎癥水平；應(yīng)用蘇木精-伊紅染色測定平均內(nèi)襯間隔、肺泡破壞指數(shù)等，評估肺泡破壞情況[30]；通過Masson染色觀察氣管厚度等，評估氣道重塑[74]；通過AB-PAS染色檢測黏多糖分泌情況；應(yīng)用TdT介導(dǎo)dUTP末端標(biāo)記技術(shù)分析細(xì)胞凋亡情況；應(yīng)用免疫組織化學(xué)法進(jìn)行生物信號通路、自噬等相關(guān)分析[30,58]。

3.4炎癥水平分析 肺泡灌洗液和血液中的炎癥細(xì)胞及炎癥介質(zhì)水平也是評價COPD模型的常見指標(biāo)，通常對準(zhǔn)確性更高的肺泡灌洗液中的炎癥相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析，如白細(xì)胞總數(shù)、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、CD4+、CD8+及炎癥介質(zhì)、氧化抗氧化指標(biāo)、金屬蛋白酶/抗金屬蛋白酶、趨化因子等[5,9,44,73,77-78]，其中白細(xì)胞總數(shù)及分類計(jì)數(shù)較常用且準(zhǔn)確性較高[73]。

3.5影像學(xué)分析 微型計(jì)算機(jī)斷層掃描的分辨率達(dá)納米級，可無創(chuàng)并長期動態(tài)觀察肺組織結(jié)構(gòu)變化，并進(jìn)行定性和定量分析。Kobayashi等[9]應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)斷層掃描檢測肺泡平均線性截距、肺體積、炎癥表現(xiàn)，并進(jìn)行肺臟三維重建，可更好地分析肺臟體積改變，其評價參數(shù)中以低衰減面積百分比最為敏感。微型計(jì)算機(jī)斷層掃描的空間及時間分辨力高，聯(lián)合衍射增強(qiáng)成像方法可對早期肺氣腫進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)改變[61,79]。

3.6其他指標(biāo) 除上述評價內(nèi)容外，其他常見指標(biāo)[61](如血?dú)夥治?、呼吸肌功能、肺血流動力學(xué))亦可用于COPD模型評價，其中肺臟血流動力學(xué)檢測可應(yīng)用于評估COPD模型是否合并肺動脈高壓、慢性肺源性心臟病等并發(fā)癥。

4 小 結(jié)

鼠類被普遍用于構(gòu)建COPD模型，具有基因明確、品系多、研究技術(shù)成熟等優(yōu)勢，是較理想的COPD模型實(shí)驗(yàn)對象。不同誘導(dǎo)因素具有獨(dú)特的研究價值，需根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇合適的建模方案，并根據(jù)模型特點(diǎn)選擇相應(yīng)的檢測指標(biāo)，結(jié)合結(jié)構(gòu)、功能、病理生理、細(xì)胞、分子水平指標(biāo)綜合考量，使研究具有客觀性、準(zhǔn)確性、可重復(fù)性。隨著對空氣污染物的重視以及基因改造技術(shù)的發(fā)展，使用空氣污染物誘導(dǎo)構(gòu)建COPD動物模型逐漸興起；此外，無創(chuàng)微型計(jì)算機(jī)斷層掃描可長期動態(tài)評價肺臟結(jié)構(gòu)改變指標(biāo)，具有重要應(yīng)用價值。人類COPD病因、發(fā)病機(jī)制、病理生理改變復(fù)雜，單因素誘導(dǎo)構(gòu)建COPD模型耗時長、效果欠佳、特征分離，目前常采用的多因素聯(lián)合誘導(dǎo)建模方法可提高建模效率、構(gòu)建復(fù)雜表型，但仍未能完全模擬人類COPD特征。隨著基因改造技術(shù)、誘導(dǎo)條件的不斷改進(jìn)以及COPD動物模型的不斷發(fā)展，終將構(gòu)造出更切合人類COPD特征的動物模型，以為預(yù)防及治療COPD提供更好的研究平臺。