肖紅兵,謝彥兵,李寶國,李海兵,,邸嬋娟,胡 明,劉永學
(本文編輯:張仲書; 英文編輯:王建東)
變應性鼻炎(allergic rhinitis,AR)是一種特異性呼吸道疾病,發(fā)病率一直呈上升趨勢,其臨床的特征是鼻充血、鼻塞、鼻涕、噴嚏、鼻癢,有時也會失去嗅覺[1],嚴重影響人們的身體健康和生活質(zhì)量。
開展AR的實驗研究,往往離不開理想的動物模型。就AR動物模型而言,目前國內(nèi)外公認的方法即甲苯-2,4-二異氰酸酯(TDI)或卵清蛋白(OVA)誘導法[2-3]。前者具有建模周期短、操作方便、試劑便宜等優(yōu)點,但目前大多文獻報道的實驗方案不夠詳盡和完善,并且在實驗過程中經(jīng)常有動物死亡等現(xiàn)象。本研究在前期預實驗的基礎上,優(yōu)化了TDI誘發(fā)AR豚鼠模型的方案,取得了滿意的結果。
1.1 實驗動物 SPF級Hartley豚鼠30只,雌雄各半,體重400~450 g,購自北京維通利華實驗動物技術有限公司,動物合格證號:SCXK(京)2006-0009。由軍事醫(yī)學科學院豐臺動物中心飼養(yǎng),每籠5只,環(huán)境溫度:(23±2)℃,濕度:(55±5)%,動物自由攝食攝水。
1.2 試劑 TDI(天津市津科精細化工研究所,批號:20031012),橄欖油(國藥集團化學試劑有限公司,批號:F20081006),布地奈德鼻噴霧劑(阿斯利康制藥有限公司,批準文號:國藥準字J20090079,批號:F20081006),烏來糖(氨基甲酸乙酯)(國藥集團化學試劑有限公司,批號:T20080917),生理鹽水(石家莊四藥有限公司,批號:100427117),豚鼠免疫球蛋白E(IgE)ELISA試劑盒(北京中昊時代生物技術中心,批號:20100817),磷酸組胺對照品(中國藥品生物制品檢定所批號:150510-200412)等。
1.3 儀器及器械 微量移液器(法國GILSON),臺式高速離心機(Sigma公司),海爾超低溫保存箱(青島海爾特種電器有限公司),全自動酶標儀(Thermo Multiskan MK3公司),高效液相Waters2695及多通道熒光檢測器Waters 2475(沃特世科技有限公司)。
1.4 動物分組及模型制作方法
1.4.1 分組 將30只SPF級豚鼠根據(jù)體重隨機分為三組,分別為正常對照組、AR模型組,布地奈德噴鼻劑治療組,每組10只,雌雄各半。
1.4.2 建模 致敏方案遵照 Tanaka等[3]報道方法,部分作修改。除正常對照組外,其他兩組豚鼠用10%TDI(分別取0.1ml TDI和0.9ml橄欖油,在常溫下將兩者充分混勻即得濃度為10%的TDI溶液,現(xiàn)配現(xiàn)用)進行雙側(cè)鼻孔滴鼻,用量按每側(cè)12.5 μl/kg計算,每日1次,連續(xù)7 d后,改為隔日1次,直至第21天結束。從第一次給予TDI開始,每天觀察并記錄每只動物的臨床癥狀,根據(jù)癥狀評分標準,計算臨床評分。在TDI滴鼻第7天,致敏動物評分若超過5分,則表明動物模型制作成功。正常對照組豚鼠,以橄欖油替代10%TDI,用法、用量與上述模型組相同。
評分標準:以鼻部癥狀和體征為主要觀察內(nèi)容,自給10%TDI開始,依據(jù)鼻癢、噴嚏、流涕等出現(xiàn)的時間長短、輕重程度、次數(shù)多少為評分標準并記錄。鼻癢程度:輕擦鼻幾次,記1分;連續(xù)抓撓鼻、面部記2分。噴嚏:1~3個為1分,4~10個為2分,11個以上為3分。流涕:流至鼻前孔為1分,超過鼻前孔為2分,流涕滿面為3分。各癥狀記分累加,即為臨床評分。其癥狀觀察時間為每次給致敏物開始計時,共 30 min。
1.5 給藥方案 布地奈德給藥組豚鼠從第8天開始給藥,經(jīng)雙側(cè)滴鼻給藥,每側(cè)鼻孔給藥用量為10 μl/kg,每天給藥1次,連續(xù)14 d。若給藥當天動物需TDI激發(fā),則在給藥60min后再用TDI,隨后進行相應的癥狀評分。正常對照、模型組動物,按照給藥組相同的方案均給予等體積生理鹽水。
最后一次給藥、評分完畢,以25%的烏拉坦(1 g/kg)經(jīng)腹腔注射麻醉動物,腹主動脈取血3~5 ml于離心管中,再經(jīng)離心制備血清,-80℃保存,用于檢測血清IgE含量。然后沿豚鼠鼻道切開,暴露鼻中隔,小心分離取出鼻中隔兩側(cè)的鼻黏膜組織,一部分組織立即經(jīng)甲醛固定,按常規(guī)步驟制片并進行HE染色,用以觀察鼻黏膜組織病理學變化,另一部分置-80℃保存,用以測定組胺含量。
1.6 病理標本及切片制作方法 病理標本按常規(guī)組織制片技術制片,HE染色[4]。
1.7 血清中IgE含量測定方法 采用ELISA法檢測血清中IgE含量,詳細步驟見說明書及有關文獻[5]。
1.8 鼻黏膜組織中組胺測定方法 采用熒光分光光度法檢測組胺含量[6]。
2.1 豚鼠臨床評分變化 致敏7 d后,模型組及治療組每只動物出現(xiàn)典型的AR癥狀,其臨床評分均超過5分,說明造模成功。正常對照組僅少數(shù)動物出現(xiàn)輕抓鼻。治療組從第8天給藥開始至第21天給藥結束,其臨床評分逐漸出現(xiàn)明顯下降,即隨著治療時間的延長,癥狀明顯緩解(表1)。
2.2 豚鼠噴嚏數(shù)量變化 噴嚏系AR的典型癥狀之一。隨著致敏時間的延長,模型組及治療組豚鼠的噴嚏數(shù)明顯增加,從第8天開始,治療組給予治療藥物后,噴嚏數(shù)逐漸明顯減少,癥狀明顯緩解。而在實驗期間,正常對照組動物幾無噴嚏。
2.3 豚鼠鼻黏膜組織病理學改變 光鏡下可見:模型組鼻黏膜損傷較嚴重,表現(xiàn)為部分黏膜上皮脫落,固有層血管擴張充血,組織水腫,伴嗜酸性粒細胞及其他炎癥細胞浸潤;空白對照組黏膜上皮呈柱狀排列,未見炎癥細胞浸潤;治療組鼻黏膜損傷較輕,僅見少量嗜酸性粒細胞浸潤(圖1)。
2.4 豚鼠血清中IgE含量變化 模型組血清IgE含量(1.46μg/ml)較高,正常對照組血清IgE含量(1.25μg/ml)較低,治療組血清IgE含量(1.41μg/ml)較模型組為低,與模型組比較,P<0.05。
2.5 豚鼠鼻黏膜組胺含量變化 正常對照組鼻黏膜組織組胺平均含量(3.02 ng/mg)較低,模型組(4.76 ng/mg)較高,治療組(3.51 ng/mg)較模型組為低,與模型組比較,P<0.05。
表1 各組動物的臨床評分動態(tài)結果
選擇并建立合適的AR動物模型,對于AR治療藥物藥效學的研究具有十分重要的意義,其他有關AR的研究內(nèi)容,如病因?qū)W、發(fā)病機制、預后等,也都離不開成功的動物模型。本實驗建立TDI誘導的AR豚鼠模型,是目前國際上公認的模型之一[7]。此外,卵白蛋白和日本雪松花粉誘導的AR動物模型亦常被選用。但與后兩者相比,本研究的模型具有周期短、操作簡單、經(jīng)濟、容易成功等優(yōu)點。關于建模動物,文獻報道較多。有報道表明豚鼠最適于AR模型的建立,被廣泛應用于病理機制、新藥研究等[8-9]。品系方面,Dunken Hartley品系使用最為廣泛[10]。
結合本研究前期預實驗結果,提示選擇豚鼠進行AR模型制作時應注意以下問題:動物級別和品系最好選擇SPF級Dunken Hartley品系豚鼠,體重達到400 g以上;動物飼養(yǎng)條件要求在SPF級動物房飼養(yǎng),嚴格保持恒定的溫度和濕度,環(huán)境應整潔安靜。否則,動物容易死亡。我們第一次預實驗結束時,10只豚鼠僅存3只;第二次預實驗結束時,20只豚鼠僅存11只。分析原因:兩次預實驗選用的豚鼠為清潔級,體重在250~300 g之間;且飼養(yǎng)條件達不到SPF級;建模試劑TDI屬有毒有機化合物,而且其劑量為每側(cè)鼻孔14.5μl/kg,對豚鼠損傷大。因此正式實驗中選擇了SPF級豚鼠,飼養(yǎng)在SPF級動物房,并將TDI劑量調(diào)整為每側(cè)鼻12.5μl/kg。許多文獻報道TDI劑量為每側(cè)鼻5μl/kg,在實驗中發(fā)現(xiàn)隨著動物體重的增長,5μl/kg的劑量激發(fā)動物表現(xiàn)的癥狀并不明顯。經(jīng)實踐證明,12.5μl/kg劑量使動物模型癥狀明顯而又不致死亡。
目前,國際上評價AR的藥效學指標主要包括:臨床癥狀評分,噴嚏數(shù),鼻癢次數(shù),血清IgE含量,鼻黏膜組織病理學變化,鼻黏膜組胺含量,血管滲透性,鼻充血等[11]。本研究采用其中5個指標用于評價AR模型,以保證模型的可靠性。
圖1 各組動物鼻黏膜病理學改變(HE×200)
實驗所選擇的布地奈德鼻噴霧劑,是目前治療AR的一線藥物[12],結果表明其能有效地緩解豚鼠變應性鼻炎的鼻癥狀,改善鼻黏膜組織病理學的損傷,抑制血中IgE和鼻黏膜中組胺的生成,阻止局部嗜酸性粒細胞的浸潤等。而實驗模型對藥物的治療反應明確,亦證實TDI誘發(fā)的豚鼠模型可較大程度地反映人類AR的發(fā)病特點,方法簡便易行且成功率高,為今后開展AR防治藥物的藥效學研究奠定了良好的基礎。
[1]Bousquet J,Vignola AM,Campbell AM,etal.Pathophysiology of allergic rhinitis[J].Int Arch Allergy Immunol,1996,110(3):207-218.
[2]Yousuf M,Al Suleimani,Michael JA.Walker.Allergic rhinitis and its pharmacology[J].Pharmacology & Therapeutics,2007,114(2):233-260.
[3]Tanaka K,Okamoto Y,Nagaya Y,etal.A nasal allergymodel developed in the guinea pig by intranasal application of2,4-toluene diisocyanate[J].Int Arch Allergy Appl Immunol,1988,85(4):392-397.
[4]王伯沄,李玉松.病理學技術[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2000:122-125.
[5]劉云霞,黃家淼,宗曉福,等.COPD與哮喘體外過敏原血清特異性IgE檢測的結果分析[J].東南國防醫(yī)藥,2007,9(2):84-85.
[6]王素敏,章如新,于雁靈,等.變應性鼻炎豚鼠鼻黏膜組胺含量對血流量的影響[J].第二軍醫(yī)大學學報,2000,21(1):1130-1132.
[7]Ogawa M,Tsumuro T,Takubo M,etal.Effect of mometasone furoate on nasal congestion model in rats[J].Pharmacology,2009,84(4):99-103.
[8]Zhao Y,Woo JK,Leung PC,etal.Symptomatic and pathophysiological observations in amodified animalmodelof allergic rhinitis[J].Rhinology,2005,43(1):47-54.
[9]Fukuda S,Midoro K,Gyoten M,etal.Effects of TAK-427 on acute nasal symptomsand nasal obstruction in guinea pigmodel ofexperimental allergic rhinitis[J].Eur JPharmacol,2003,476(3):239-247.
[10]Kemp AS.Allergic rhinitis[J].Paediatr Respirat Rev,2009,10(2):63-68.
[11]Takahashi Y,Kagana Y,Lzana K,etal.Effect of histamine H4receptor antagonist on allergic rhinitis in mice[J].Intern Immunopharmacol,2009,9:734-738.
[12]Inoue N,Hashino A,Kageyama K,etal.Pharmacological profile of the novel anti-inflammatory corticosteroid Ns-126,a therapeutic agent for allergic rhinitis[J].JPharmacol Sci,2010,112(1):73-82.