炎癥性腸病IBD的病因、療法及常見IBD小鼠模型的應(yīng)用介紹

炎癥性腸病(Inflammatory Bowel Disease, IBD)是消化道組織長(zhǎng)期（慢性）炎癥疾病的統(tǒng)稱，其中包含兩大類疾�。簼�瘍性結(jié)腸炎和克羅恩病。

1. 克羅恩病(Crohn’s disease，CD)：一種慢性透壁性炎癥性腸病 ，通常累及末端回腸和結(jié)腸，但也可發(fā)生在胃腸道任何部分。癥狀包括腹瀉和腹痛�？砂l(fā)生膿腫、內(nèi)瘺、外瘺和腸梗阻。
2. 潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)：發(fā)生于結(jié)腸黏膜慢性炎癥性、潰瘍性疾病，典型癥狀為血性腹瀉。潰瘍性結(jié)腸炎患者罹患結(jié)腸癌的長(zhǎng)期危險(xiǎn)高于無潰瘍性結(jié)腸炎人群。

IBD病灶示意圖[1]

炎癥性腸病和普通腸炎有較大區(qū)別。普通腸炎一般是急性的，進(jìn)行抗感染治療后可以治愈。而 IBD 病程遷延，反復(fù)發(fā)作，目前仍無法治愈。

IBD 病因
炎癥性腸病的確切病因尚不清楚。一種可能原因是免疫系統(tǒng)功能紊亂。當(dāng)免疫系統(tǒng)努力抵抗入侵的病毒或細(xì)菌時(shí)，異常的免疫反應(yīng)會(huì)攻擊消化道中的益生菌或細(xì)胞。另外 IBD 也與遺傳因素有關(guān)，在有家人患病的人群中 IBD 發(fā)病更為普遍。但是，多數(shù) IBD 患者并沒有這種家族病史。
 

IBD 中的先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞活化[1]

IBD的免疫療法
目前，IBD的療法主要是針對(duì)多種促炎因子，通過抑制炎癥反應(yīng)而緩解癥狀。
目前FDA已正式批準(zhǔn)七種生物制劑可用于IBD免疫治療策略，包括：四種TNF抗體藥物：Infliximab，Adalimumab，Certolizumab和Golimumab；TNF 抑制劑Etanercept；阻斷 IL-40/12 復(fù)合物的IgG 抗體Ustekinumab；JAK/STAT 通路中的JAK 抑制劑Tofacitinib。
 

目前批準(zhǔn)和可用的IBD免疫治療策略[2]

常見IBD小鼠模型
目前有多種臨床前小鼠模型用于IBD的研究，基于不同的誘導(dǎo)方法得到的疾病模型具有不同的用途。常見IBD小鼠模型有化學(xué)誘導(dǎo)、自發(fā)突變、過繼性T細(xì)胞轉(zhuǎn)移、基因編輯、微生物誘發(fā)的類型。

1. 化學(xué)誘導(dǎo)IBD模型是最廣泛使用的 IBD 臨床前小鼠模型，一般使用葡聚糖硫酸鈉（DSS）、三硝基苯磺酸（TNBS）、惡唑酮等進(jìn)行誘導(dǎo)。其主要優(yōu)點(diǎn)為造模成本相對(duì)低且易于開發(fā)。
2. 自發(fā)突變IBD模型是小鼠由于自發(fā)突變發(fā)展出現(xiàn)IBD。常用的自發(fā)突變模型包括SAMP1/Yit和C3H/HeJBir，兩者均能產(chǎn)生慢性腸道炎癥。但其主要局限是發(fā)病所需時(shí)間長(zhǎng)。例如，SAMP1/Yit品系發(fā)病周期為30周。
3. 過繼性T細(xì)胞移植常會(huì)引起小腸和結(jié)腸慢性炎癥，這與IBD的某些臨床癥狀較為相似。從供體小鼠脾臟中分離CD4+CD45RBhi T細(xì)胞（CD25-），將其移植到同品系免疫缺陷的SCID或RAG2-/-鼠可建立原發(fā)性結(jié)腸炎癥模型。但由于這種模型使用的是免疫缺陷小鼠，所以很難對(duì)結(jié)腸炎的發(fā)展有全面的了解。
4. 基因編輯IBD模型可自然發(fā)展出結(jié)腸炎和/或回腸炎。許多模型含有在人類IBD中鑒定出的易感基因，最常見的是IL-10敲除小鼠。但該模型高度依賴微生物組的發(fā)病，不同環(huán)境下發(fā)病進(jìn)展會(huì)有很大差異，且疾病發(fā)展時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)。
5. IBD模型也可以通過改變腸道菌群構(gòu)建。在IBD模型中，腸道細(xì)菌與免疫介導(dǎo)的腸道炎癥有關(guān)。通過選擇細(xì)菌或微生物混合物菌群引入無菌的IL-10敲除小鼠，2-4周可發(fā)展為結(jié)腸炎。但這種方法的局限是前期無菌小鼠飼養(yǎng)條件苛刻，較難控制。

南模生物一直專注于疾病小鼠模型研究，基于不同誘導(dǎo)方法建立了穩(wěn)定的IBD疾病模型。下面以DSS誘導(dǎo)的IBD小鼠模型為例做簡(jiǎn)單介紹。
 

DSS（葡聚糖硫酸鈉）誘導(dǎo)的小鼠炎癥性腸�。↖BD）模型是研究人類炎癥性腸病的一種常用動(dòng)物模型。以下是該模型的一些基本要點(diǎn)：

建立機(jī)制

• 破壞腸道屏障功能：DSS可以破壞腸道黏膜屏障，增加腸道通透性。
• 激活免疫系統(tǒng)：DSS可以激活免疫系統(tǒng)，引發(fā)炎癥反應(yīng)。
• 氧化應(yīng)激：DSS誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)可導(dǎo)致細(xì)胞損傷。

建立方式

• DSS準(zhǔn)備：將DSS溶解在飲用水中，通常濃度為1.5%-5%。
• 動(dòng)物處理：將小鼠的飲用水替換為含有DSS的水，持續(xù)喂養(yǎng)數(shù)天（通常為5-8天）。
• 疾病監(jiān)測(cè)：期間監(jiān)測(cè)小鼠的臨床癥狀，如體重減輕、樣本收集：在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，處死小鼠，收集血液、結(jié)腸等樣本進(jìn)行后續(xù)分析。

評(píng)價(jià)指標(biāo)

• 臨床評(píng)分：根據(jù)體重減輕、糞便粘稠度、便血情況等進(jìn)行評(píng)分。
• 組織學(xué)評(píng)價(jià)：通過結(jié)腸組織的HE染色，評(píng)估炎癥程度、黏膜損傷等。
• 生化指標(biāo)：檢測(cè)血清中的炎癥因子水平（如IL-6、TNF-α等）。

優(yōu)點(diǎn)/局限
優(yōu)點(diǎn)：

• 操作簡(jiǎn)便：DSS誘導(dǎo)模型操作相對(duì)簡(jiǎn)單，重復(fù)性好。
• 病程短：DSS模型可以迅速誘導(dǎo)出類似IBD的病理變化。

局限：

• 自限性：停止DSS喂養(yǎng)后，小鼠的病理狀態(tài)通常會(huì)逐漸恢復(fù)，這與人類IBD的慢性病程有所不同。
• 非特異性：DSS誘導(dǎo)的炎癥是非特異性的，不一定能完全模擬人類IBD的所有特征。

盡管存在一些局限性，DSS誘導(dǎo)的小鼠IBD模型仍然是研究腸道炎癥機(jī)制和篩選潛在治療藥物的重要工具。

CsA對(duì)IBD小鼠模型的藥效驗(yàn)證

Fig1. 4% DSS induced IBD model in C57BL/6 female or male mice. (A) Body weight. (B) Body weight change. (C) DAI Score
 

Fig2. 4% DSS induced IBD model in C57BL/6 female or male mice. (A) Spleen weight. (B) Colon weight/length.
 

Fig3. Colon length in 4% DSS induced IBD model. (A) Female. (B) Male.

Fig4. Representative histopathology image of each group. (A) Female. (B) Male.

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Reference
[1]Neurath, M.F. Targeting immune cell circuits and trafficking in inflammatory bowel disease. Nat Immunol 20, 970–979 (2019). https://doi.org/10.1038/s41590-019-0415-0

[2]Lu Q, Yang MF, Liang YJ, et al. Immunology of Inflammatory Bowel Disease: Molecular Mechanisms and Therapeutics. J Inflamm Res. 2022;15:1825-1844. Published 2022 Mar 12. doi:10.2147/JIR.S353038