1、.中国组织工程研究 第 21 卷 第 11 期 20170418 出版Chinese Journal of Tissue Engineering Research April 18, 2017 Vol.21, No.11ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH .1783综述www.CRTER.org谭希，女，1990 年生，江西省萍乡市人，汉族，广州中医药大学在读硕士，主要从事中医药治疗风湿性疾病的研究。通讯作者：何羿婷，博士，教授，广州中医药大学第二临床医学院，广东省广州市 510405 中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-434
2、4(2017)11-01783-07稿件接受：2016-12-06 Tan Xi, Studying for masters degree, Second Institute of Clinical Medicine, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, ChinaCorresponding author: He Yi-ting, M.D., Professor, Second Institute of Clinical Medicine, Guangzhou Unive
3、rsity of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China; New Drug Development Center of Guangdong Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou 510120, Guangdong Province, China强直性脊柱炎动物模型归类及其机制研究与进展谭 希 1，徐永跃 1，邱冬妮 1，黄闰月 1，2 ，何羿婷 1，3 (1广州中医药大学第二临床医学院，广东省广州市 510405； 2广东
4、省中医药科学院，广东省广州市 510006； 3广东省中医院新药开发办，广东省广州市 510120)引用本文 ： 谭希，徐永跃，邱冬妮，黄闰月，何羿婷 . 强直性脊柱炎动物模型归类及其机制研究与进展 J.中国组织工程研究，2017， 21(11):1783-1789.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.11.025 ORCID: 0000-0002-8147-2186(何羿婷)文章快速阅读：文题释义：人类白细胞抗原 B27：人类白细胞抗原 B27 与强直性脊柱炎的发病密切相关，并有明显家族发病倾向。国内强直性脊柱炎患者 B27 的阳性率达 91%。普通人群强直性
5、脊柱炎的患病率约为 0.1%，在强直性脊柱炎患者的家系中为 4%，在 B27 阳性强直性脊柱炎的患者中，其一级亲属中强直性脊柱炎患病率高达 11%-25%。这充分表明 B27 阳性者或有强直性脊柱炎家族史者患强直性脊柱炎的危险性增加。但是大约 80%的B27 阳性者并不发生该病，以及大约 10%的强直性脊柱炎患者为 B27 阴性。2-微球蛋白： 是由淋巴细胞、血小板、多形核白细胞产生的一种小分子球蛋白，相对分子质量为 1 1800，由 99 个氨基酸组成的单链多肽。它是细胞表面人白细胞抗原的 链( 轻链) 部分，分子内含一对二硫键，不含糖，与免疫球蛋白稳定区的结构相似。广泛存在于血浆、尿液、脑
6、脊液、唾液以及初乳中。摘要背景：强直性脊柱炎是以侵犯中轴关节为主的慢性炎症自身免疫性疾病，目前发病机制仍不明确。需要进行深入的研究，稳定和成熟的动物模型显得更加重要。强直性脊柱炎脊柱和骶髂生物样本非常的稀缺，然而学者们对该病发病机制的理解很大程度上依赖于强直性脊柱炎动物模型的研究成果，目前的几种强直性脊柱炎动物模型均无法很好的代表强直性脊柱炎的病理病程。目的：通过总结以往各类强直性脊柱炎动物模型临床和病理特征，为进一步完善此类动物模型提供基础。方法：以(“Ankylosing Spondylitis” AND “Animal Models”) OR (“HLA-B27” AND “Animal
7、 models”)为英文检索词，以 (“强直性脊柱炎”AND “动物模型”OR(“人类白细胞抗原 B27”AND “动物模型”)为中文检索词，通过检索 PubMed/CNKI 数据库，排除临床新药研究、动物模型仅为研究手段及未涉及动物模型机制探讨的文章。对目前常见的强直性脊柱炎动物模型发病机制、病理特征进行归纳总结。结果与结论：纳入综述的文章为 37 篇。把目前现有的几种强直性脊柱炎动物模型归为 3 大类，各类动物模型各有其优缺点，它们均能模拟强直性脊柱炎的某些发病特征，但是仍缺乏强直性脊柱炎最具代表性的动物模型，考虑到强直性脊柱炎的发病与肠道菌群密切相关，并将各类动物模型的发病特与之结合，有
8、望复制出更加稳定和完善的强直性脊柱炎动物模型。关键词：骨科植入物；脊柱植入物；强直性脊柱炎；动物模型；人类白细胞抗原 B27；肠道菌群；作用机制；国家自然科学基金主题词：脊柱炎，强直性；模型，动物； HLA 抗原；组织工程基金资助：国家自然科学基金资助项目 (81273736， 81673898)强直性脊柱炎动物模型归类强直性脊柱炎动物模型人类白细胞抗原 B27 转基因动物模型 炎症诱导强直性脊柱炎动物模型 其他强直性脊柱炎动物模型人类白细胞抗原 B27/人2-微球蛋白双转基因大鼠。人类白细胞抗原 B27/ 2-微球蛋白缺陷转基因小鼠。蛋白聚糖诱导关节炎。DBA/1 小鼠关节炎模型。脂多糖诱导
9、小鼠强直性肌腱端炎模型。进行性硬化小鼠模型。TNFARE鼠动物模型。.谭希，等 . 强直性脊柱炎动物模型归类及其机制研究与进展P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org.1784www.CRTER.orgResearch progress of classification and pathogenesis in ankylosing spondylitis animal models Tan Xi1, Xu Yong-yue1, Qiu Dong-ni1, Huang Run-yue1, 2, He Yi-ting1, 3 (1Second I
10、nstitute of Clinical Medicine, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China; 2Guangdong Provincial Academy of Chinese Medical Sciences, Guangzhou 510006, Guangdong Province, China; 3New Drug Development Center of Guangdong Provincial Hospital of Traditional C
11、hinese Medicine, Guangzhou 510120, Guangdong Province, China)AbstractBACKGROUND: Ankylosing spondylitis is a chronic inflammatory antoimmune disease involving the axial skeletion. So far, the pathogenesis of the disease is not clear. It still needs to build a more mature and stable animal model to p
12、romote further research. Since human tissue specimens of the spine and sacroiliac joint are very difficult to obtain, research has been hinders by limits availability of tissue samples from patients. The understanding of ankylosing spondylitis pathogenesis greatly depends on ankylosing spondylitis a
13、nimal models. Howerer, the several animal models we have today cannot very good represent ankylosing spondylitis pathogenesis and disease progress. OBJECTIVE: To summarize clinical and pathological characteristics of animal models of ankylosing spondylitis to further provide the basis for further im
14、provement of this animal model. METHODS: The databases of PubMed/CNKI were retrieved with key words of “Ankylosing Spondylitis, Animal Models, HLA-B27”. We excluded clinical research of new drugs and studies in animal models for the research methods or studies that did not mention the mechanism of a
15、nimal models. Pathogenesis and pathological characteristics of animal models of ankylosing spondylitis were summarized. RESULTS AND CONCLUSION: This review included 37 studies and summarized three kinds of animal models of ankylosing spondylitis. All kinds of animal models have their own characteris
16、tics and disadvantages. They can simulate some features of ankylosing spondylitis. But to some extent, there is still lack of animal models of representing ankylosing spondylitis. The incidence of ankylosing spondylitis is closely related to the intestinal flora. The combination of different types o
17、f animal models is possible to reproduce more stable and perfect animal model of ankylosing spondylitis. Subject headings: Spondylitis, Ankylosing; Models, Animal; HLA Antigens; Tissue Engineering Funding: the National Natural Science Foundation of China, No. 81273736, 81673898Cite this article: Tan
18、 X, Xu YY, Qiu DN, Huang RY, He YT. Research progress of classification and pathogenesis in ankylosing spondylitis animal models. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2017;21(11):1783-1789.0 引言 Introduction 强直性脊柱炎是一种以中轴关节慢性炎症为主的全身性疾病，病变主要累及骶髂关节和脊柱关节，严重者可出现关节畸形和脊柱“竹节样”改变，致残率高。至今强直性脊柱炎发病机制尚未完全明确，与遗传、免疫和感染
19、因素相关。强直性脊柱炎动物模型是研究强直性脊柱炎疾病的重要载体，人类白细胞抗原B27转基因动物模型的构建成功，证实了人类白细胞抗原B27在强直性脊柱炎发病中的遗传易感性 1-3。随着对强直性脊柱炎病因病理机制认识的深入，国内外学者开始关注感染和免疫炎症在强直性脊柱炎中的作用，并构建了相关若干个强直性脊柱炎动物模型 4。文章在系统文献评价的基础上，对国内外现有的强直性脊柱炎动物模型研究进展作一综述，并归纳、总结强直性脊柱炎动物模型为三大类：一是转基因动物模型，二是炎症诱导动物模型，三是其他类动物模型。1 资料和方法 Data and methods1.1 资料来源 由第一作者检索至2015年12
20、月为止的PubMed数据(http:/www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及CNKI中国期刊全文数据库(http:/ Spondylitis”AND“Animal Models”) OR (“HLA-B27”AND“Animal models”)为英文检索词，以(“强直性脊柱炎” AND“动物模型”)OR(“人类白细胞抗原B27”AND“Animal models”)为中文检索词，总计英文文献265篇，中文文献33篇。1.2 纳入标准 文章所述内容需为强直性脊柱炎或脊柱炎关节炎动物模型的制造或机制探讨；同一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的文章。1.3 排除标准 排除临床
21、新药研究，动物模型仅为研究手段及重复性研究文章。1.4 数据提取 计算机初筛得到298篇文献，Note express V3.0.2.6367排除重复文献35篇，阅读文章和(或)摘要筛选( n=263)，排除临床新药研究、动物模型仅为研究手段的文章155篇，全文浏览筛选(n=108)，排除未涉及动物模型制造或机制探讨的文章71篇，最后纳入符合标准的文章共37篇。文献检索流程图见图1。2 结果 Results 通过文献检索和文献阅读，共总结出7种强直性脊柱炎动物模型，将它们分为3大类：分别为人类白细胞抗原B27转基因动物模型，炎症诱导强直性脊柱炎动物.谭希，等 . 强直性脊柱炎动物模型归类及其机
22、制研究与进展ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH .1785www.CRTER.org第一作者以“Ankylosing Spondylitis，Animal Models，HLA-B27，强直性脊柱炎，动物模型，人类白细胞抗原 B27 降钙素基因相关肽、P 物质、舒血管肠肽、神经肽 Y 和牙周组织”为检索词检索 CNKI数据库、万方数据库、PubMed 数据库。共初检筛索到中英文文献400298 余篇。排除重复文献 35 篇，临床新药研究、动物模型仅为研究手段的文章 155 篇，以及未涉及动物模型制造或机制探讨的文章 71 篇。 排除重复研究最后纳
23、入符合标准的文章共 37 篇。通过阅读摘要初步筛选，共选取 70篇文献进行综述，其中中文 21 篇，英文 49 篇1011 篇文献探讨介绍了人类白细胞抗原 B27 转基因动物模型。神经肽与骨代谢29 篇文献介绍探讨了炎症诱导强直性脊柱炎动物模型。神经肽与牙周膜细胞65 篇文献介绍探讨了其他强直性脊柱炎动物模型。神经肽与免疫细胞5112 篇文献探讨了强直性脊柱炎的病因病理机制。与牙周组织密切相关的神经肽模型和其他强直性脊柱炎动物模型，并详细的列出各类模型的造模方法、主要症状表现、具体的发病机制和各自的优缺点，见表1及图2。人类白细胞抗原B27转基因动物模型的运用，使强表 1 强直性脊柱炎模型鼠主
24、要临床表现和病理改变归纳表表注：“”是指出现该病变， “” 是指不出现该病变， “-” 是指没有相关文献论述。 2m 为 2-微球蛋白； 2m-/- 为 2-微球蛋白缺陷。分类 模型名称 种系 主要症状 病理改变 参考文献中轴关节炎外周关节炎肠炎 皮肤病变指甲病变睾丸炎 炎性改变骨破坏 骨化 强直转基因模型 人类白细胞抗原B27/h2m 双转基因大鼠LEW 系的 21-4H 大鼠和F344 系的 33-3 大鼠系 7人类白细胞抗原B27 /2m-/- 转基因小鼠模型C57BL/10 11炎症诱导模型 蛋白聚糖诱导关节炎BALB/c 或C3H 小鼠 17脂多糖诱导强直性肌腱端炎C57Bl/10
25、19TNFARE - 22其他模型 DBA 小鼠关节炎模型DBA/1 小鼠 25进行性硬化小鼠 C3H 与C57BL/ 6 杂交7 28图 1 强直性脊柱炎动物模型归类及其机制综述文献检索流程图图 2 动物模型的主要症状表现 7图注：图 A 为 双 后 肢 踝 关 节 肿 胀 ； 图 B 为 前 肢 足 跗 骨 关 节 肿 胀 ； 图 C 为 指 甲 角 化 过 度 ； 图 D 为 尾 部 皮 肤 银 屑 病 样 。A B C D.谭希，等 . 强直性脊柱炎动物模型归类及其机制研究与进展P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org.1786www.
26、CRTER.org人类白细胞抗原B27转基因动物模型的运用，使强直性脊柱炎及其相关疾病的研究取得重大的突破，但是也存在很多不足，如成本高、表达不稳定、阳性率低。并且人类白细胞抗原B27分子在强直性脊柱炎及其相关疾病的发病机制仍然不明确。其他非转基因动物模型也与脊柱关节炎的表现极为相似，亦可能成为研究此类疾病的不同路径。2.1 人类白细胞抗原B27转基因动物模型 流行病学调查证实在强直性脊柱炎患者中人类白细胞抗原B27阳性率高达90%-95% 5。人类白细胞抗原B27基因是人类主要组织相容性复合物(major histocompatibility complex，MHC)类分子B 位点上的等位基
27、因，位于人的第6号染色体的短臂上，由8个外显子和7 个内含子构成。1987 年Krimpenfort等 6最早建立人类白细胞抗原B27转基因小鼠模型，证实了人类白细胞抗原B27的遗传易感性，随后该模型鼠被广泛运用于脊柱关节炎的实验研究和新药研制。在脊柱关节炎中，强直性脊柱炎是与人类白细胞抗原具有最强关联性的疾病，鉴于人类白细胞抗原B27在强直性脊柱炎发病中的重要作用，下面具体阐述两种人类白细胞抗原B27转基因动物模型。2.1.1 人类白细胞抗原B27/人 2-微球蛋白双转基因大鼠(HLA-B27/human 2m transgenic rat)模型造模方法 ：运用显微注射法在LEW系大鼠受精卵
28、内转入含人类白细胞抗原-B*2705基因的6.5 kb的EcoR片段和含15 kb Sall-Pvul 片段的人 2-微球蛋白 基因，模型鼠出生后从其尾部活检分离染色体DNA并做southern印迹杂交法鉴定 7。研究证明LEW系的21-4H鼠和F344系的33-3鼠系具有更明显的易感性 7。主要症状 ：骶髂关节炎，双后肢关节炎，胃肠道炎症，银屑病样皮肤，指甲损害(角化过多、营养不良)，雄性睾丸炎，少数伴有葡萄膜炎及心脏受累 7。值得注意的是，该双转基因大鼠在无特定病原体(SPF)环境中并不表现出关节炎的症状，当移至普通环境时才发病 8。目 前 就 人 类 白 细 胞 抗 原 B27在 强 直
29、 性 脊 柱 炎 中 的 发病 机 制 主 要 有 3个 假 说 ： 假 说 一 ： 人 类 白 细 胞 抗 原B27异 常 形 式 的 免 疫 识 别 。 人 类 白 细 胞 抗 原 B27是 属 于 类 主 要 组 织 相 容 性 复 合 物 抗 原 ， 其 重 要 作 用 为 抗 原 递呈 多 肽 给 细 胞 毒 性 CD8+T细 胞 ， 在 强 直 性 脊 柱 炎 疾 病 中表 现 为 对 自 身 抗 原 发 生 免 疫 性 反 应 ； 假 说 二 ： 未 折 叠蛋 白 反 应 。 人 类 白 细 胞 抗 原 B27分 子 在 内 质 网 中 相 比 其他 的 主 要 组 织 相 容
30、性 复 合 物 类 分 子 处 理 进 程 更 缓 慢 ，在 -干 扰 素 或 /和 肿 瘤 坏 死 因 子 的 刺 激 下 ， 可 能 会 导 致未 折 叠 分 子 的 上 调 和 未 折 叠 蛋 白 反 应 标 志 物 的 增 加 ， 此过 程 与 内 质 网 应 激 有 关 9； 假 说 三 ： 重 链 二 聚 体 异 常增 加 ， 人 类 白 细 胞 抗 原 B27分 子 通 过 二 硫 化 物 的 相 互 作用 形 成 重 链 二 聚 体 ， 此 二 聚 体 通 过 模 式 识 别 受 体 的 方 式被 识 别 ， 从 而 诱 导 自 发 炎 症 性 反 应 10。特点 ：优点：该模
31、型表现出非常全面的临床症状，与强直性脊柱炎的临床表现极为相似；缺点：其发病机制仍不能完全阐明。该模型制造周期长，模型鼠至老龄期，症状轻，与临床强直性脊柱炎有别。且其技术要求严格，操作步骤繁琐，价格昂贵。2.1.2 人类白细胞抗原B27/ 2-微球蛋白缺陷转基因小鼠(HLA-B27/ 2m-/- transgenic mice)模型造模方法 ：是在C57BL/10小鼠的基因背景下，转基因人类白细胞抗原B27小鼠与 2m-/-小鼠杂交，其中人类白细胞抗原B27阳性的第2代鼠互相杂交，建立人类白细胞抗原B27 2m-/- tgmice8。用PCR 去鉴定人类白细胞抗原B27转基因和纯合子突变的 2-
32、微球蛋白。主 要 症 状 ： 4-8个 月 出 现 肌 腱 端 炎 、 关 节 炎 和 指 甲改 变 ， 伴 有 毛 发 脱 落 ， 随 后 脚 踝 和 足 跗 骨 关 节 进 行 性 僵硬 ， 且 雄 性 好 发 ， 起 病 早 ， 症 状 较 雌 性 严 重 。 该 小 鼠 模型 未 累 及 脊 柱 和 骶 髂 关 节 、 眼 和 其 他 脏 器 。 组 织 病 理 表现 在 脚 踝 和 足 跗 骨 关 节 连 接 部 位 有 纤 维 蛋 白 渗 出 和 白 细胞 浸 润 ， 刺 激 软 骨 细 胞 增 殖 分 化 ， 骨 桥 形 成 ， 关 节 软 骨融 合 ， 最 终 出 现 强 直
33、。 然 而 这 种 骨 桥 的 形 成 主 要 集 中 在软 骨 的 边 缘 处 ， 中 心 软 骨 在 很 长 一 段 时 间 保 持 完 整 11-12。与 人 类 白 细 胞 抗 原 B27/2-微 球 蛋 白 双 转 基 因 大 鼠 类 似 ，该 转 基 因 小 鼠 在 SPF级 环 境 下 不 发 生 病 变 ， 只 用 当 动 物移 至 普 通 环 境 下 2-4周 内 出 现 指 甲 和 关 节 的 改 变 8。可能的机制 ：在主要组织相容性复合体表达的过程中，人类白细胞抗原重链段在细胞内质网中与 2微球蛋白和肽类结合，形成三聚体转运到细胞膜表面，2微球蛋白缺陷的小鼠不表达 类分
34、子在细胞膜表面，由于主要组织相容性复合物类分子参与的阳性选择减少，CD8 +T细胞随之减少 13。而在强直性脊柱炎患者病变的滑膜关节中可见CD8 +T细胞、CD4 +T细胞同时大量浸润，学者猜测可能是由于人类白细胞抗原B27基因的过量表达和 2-微球蛋白的缺乏，这种比例的失衡使类分子大量滞留于内质网细胞质中，这种情况人类白细胞抗原B27提呈细胞外的多肽或者导致蛋白的降解，降解产物将成为自身抗原，被类分子提呈给CD4+细胞，从而诱发疾病 14-15。特点 ：优点： 2微球蛋白缺陷转基因小鼠模型表现为外周关节病变、进行性僵硬、趾炎和毛发脱落。雄性发病高于雌性，与强直性脊柱炎部分病变相似；缺点：主要
35、是外周关节的病变，未累及中轴关节、.谭希，等 . 强直性脊柱炎动物模型归类及其机制研究与进展ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH .1787www.CRTER.org眼及其他脏器，与强直性脊柱炎有异。2.2 炎症诱导强直性脊柱炎动物模型2.2.1 蛋白聚糖诱导关节炎小鼠模型造模方法 ：蛋白聚糖是从关节软骨、椎间盘髓核等组织分离出的一种细胞外基质蛋白，蛋白聚糖诱导关节炎模型是指将蛋白聚糖反复免疫BALB/c或C3H 品系小鼠，使其出现肌腱端炎和脊柱炎。在第一次第1次免疫后第一至二周之内，大部分蛋白聚糖诱导关节炎小鼠就会出现外周关节炎的症状，表现为四肢
36、足趾部红肿，12周后外周关节炎的症状出现率大于98%，中轴关节出现症状最早在第14周。该小鼠模型中可发展为蛋白聚糖诱导脊柱关节炎，类似于脊柱关节炎，此动物模型疾病的进展与临床强直性脊柱炎的表现极为相似，同样是首先出现骶髂关节肌腱端炎，然后沿脊柱向上发展，侵犯多个椎间盘。主要症状 ：表现为包括脊柱炎在内的多关节滑膜炎，进行性的关节软骨和骨侵蚀，导致动关节的强直和畸形，病理组织学改变为脊柱纤维环内单核细胞浸润，软骨细胞增殖，其特征性的病理改变使蛋白聚糖诱导关节炎模型在强直性脊柱炎研究中有独特的作用4，16 。主要机制 ：软 骨 是 无 血 管 组 织 ， 它 不 受 免 疫 系 统监 视 ， 当
37、软 骨 受 到 外 来 因 素 、 蛋 白 酶 损 伤 降 解 后 会 暴露 出 特 定 的 抗 原 表 位 ， 可 被 自 身 免 疫 系 统 识 别 而 诱 发特 定 的 免 疫 反 应 16。 蛋 白 聚 糖 是 关 节 炎 软 骨 的 主 要 组成 部 分 之 一 ， 其 中 的 G1域 多 肽 会 诱 导 T细 胞 募 集 ， 发生 细 胞 免 疫 反 应 ， 从 而 造 成 类 似 强 直 性 脊 柱 炎 的 炎 症损 伤 17-18。特点 ：优点：操作简便，周期短，症状明显；缺点：强直性脊柱炎是与人类白细胞抗原B27密切相关的疾病。该模型表现出更少的基因限制性，与之有别。2.2.
38、2 脂多糖诱导小鼠强直性肌腱端炎模型 造模方法 ：是以强直性肌腱端炎易感的C57Bl/10小鼠为基因背景，反复多次腹腔注射脂多糖免疫 19。主要症状 ：踝关节红肿，随之后爪、踝和足跗关节进行性僵硬，伴有肠炎。病理表现有关节周围有炎性细胞浸润，随后软骨转化，骨赘形成，逐渐关节僵直 19。可能的机制 ：脂多糖是革兰阴性细菌细胞膜壁上一种成分，具有抗原性，可以有效刺激免疫炎症反应，诱导多种炎性细胞因子、趋化因子及黏附分子的在关节局部聚集，引起对自身蛋白聚糖的免疫反应 19。脂多糖诱发固有免疫应答可能只存在造模的前期，造模中后期关节炎的发病率逐渐持平。特点 ：优点：此小鼠在一定的环境下可自发的出现起止
39、点炎、关节强直的病理表现，与人类脊柱关节炎有许多相似之处。脂多糖诱导后小鼠可出现肠道炎症和后爪部肌腱端症；缺点：诱导周期较长，成功率低；在无菌环境下肠道炎症和肌腱端炎症均无法诱导。2.2.3 TNFARE鼠动物模型造模方法 ：ARE是一类包涵AUUUA五核苷酸的腺苷酸、尿嘧啶多聚体的基因序列，具有调节mRNA稳定性的功能 20。 TNFARE模型的造模机制为敲除鼠染色体肿瘤坏死因子中ARE(AU-rich elements)，使肿瘤坏死因子mRNA反转录调节缺陷，导致造血和间质组织中肿瘤坏死因子mRNA水平上升，使得内源性的肿瘤坏死因子的表达不断增加 21。主要症状 ：该模型发展为类似于人脊柱
40、关节炎的疾病，例如脊柱和骶髂关节炎、外周关节炎、肠炎和肌腱端炎。表现为关节肿胀，前后足爪形态畸形，行动困难。组织器官上的改变有胸腺萎缩，但是流式细胞仪检测在胸腺和外周血中没有发现T细胞的波动 22。主要机制 ：临床上强直性脊柱炎可见骶髂关节肿瘤坏死因子富集表达， 肿瘤坏死因子作为重要的促炎因子，可与白细胞介素1、白细胞介素6等细胞因子构成局部炎症微环境，触发一系列免疫炎症反应 23。TNFARE模型证实了肿瘤坏死因子在强直性脊柱炎中的重要致病作用。大量研究证明肿瘤坏死因子抑制剂能有效改善疼痛和关节僵硬的症状 23，然而对疾病影像学上进展的影响一直存在争议，有研究发现肿瘤坏死因子抑制剂不能延缓或
41、阻止关节骨赘形成和强直 24。炎症和新骨形成之间的确切关系还需进一步的研究证明。特点 ：优点：TNF ARE鼠动物模型是类似于人脊柱关节炎疾病的动物模型，有关节炎和肠炎的症状；缺点：操作技术要求高，造价高昂，难以推广。2.3 其他强直性脊柱炎动物模型2.3.1 DBA/1小鼠关节炎模型造模方法 ：DBA/1小鼠关节炎模型会随着年龄的增加至21周龄时逐渐自发出现关节炎，总体发病率约为26.7% 25。起初，DBA/1小鼠关节炎模型是被认为是类风湿性关节炎的动物模型，后来研究发现该模型具有与脊柱关节炎极为相似的病理表现。主要症状 ：肌腱端炎，趾炎，滑膜炎、软骨下骨破坏，附着点成纤维细胞增殖、异位软
42、骨和骨形成导致骨桥形成关节强直 25-26。主要机制 ：D BA/1小 鼠 是 国 际 公 认 的 筛 选 和 研 究治 疗 关 节 炎 的 动 物 模 型 ， 在 DBA/1小 鼠 关 节 炎 模 型 中 ，骨 形 态 蛋 白 信 号 通 路 是 关 键 的 信 号 转 导 通 路 ， 头 蛋 白是 一 种 参 与 脊 索 形 成 的 蛋 白 ， 能 特 异 性 的 与 形 态 蛋 白结 合 ， 从 而 抑 制 骨 形 态 蛋 白 信 号 转 导 。 有 学 者 认 为 ，骨 形 态 蛋 白 拮 抗 剂 能 有 效 抑 制 骨 赘 形 成 和 关 节 进 行 性.谭希，等 . 强直性脊柱炎动
43、物模型归类及其机制研究与进展P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org.1788www.CRTER.org强 直 ， 或 许 能 成 为 强 直 性 脊 柱 炎 治 疗 的 互 补 的 治 疗 手段 26-27。特点 ：优点：是以DBA/1 小鼠为基因背景，自发性的模型鼠。造模方法简便且有一定的成功率；缺点：周期长。2.3.2 进行性硬化小鼠模型简介 ：行性硬化小鼠模型是一种与人类主要组织相容性复合物类分子无关联的遗传性疾病，是小鼠常染色体ank/ank 单基因的隐性缺失 28。主要症状 ：起初有四肢关节的红肿，随后中轴和外周关节进行性强直。病理
44、改变为起初外周关节有中性粒细胞和巨噬细胞浸润，随后软骨转化，骨赘形成，逐渐关节僵直。主要机制 ：Ank基因编码无机焦磷酸盐转运体，由于ank基因功能的丧失，细胞内的焦磷酸盐增加，而细胞外的焦磷酸盐下降，导致钙羟磷灰石的沉积、软骨或椎间盘钙化进而导致关节或脊柱强直，出现影响学的“竹节样 ”改变 11，18，28 。尽管模型鼠的X射线改变与强直性脊柱炎非常相似，但是这种强直是非炎症性的，与强直性脊柱炎疾病有异 29。特点 ：优点：可出现中轴关节和外周关节的强直，关节周围软组织纤维化、骨化和关节强直该模型鼠与人强直性脊柱炎的X射线变化非常相似；缺点：ank/ank基因纯合子鼠因常染色体隐形异常，致鼠
45、自发性进行性强直，至今这个基因未被鉴定出来，产物也不清楚。这些小鼠经过大量免疫处理，不能用来说明此类疾病所涉及的免疫因素。3 讨论 Discussion 有研究发现，人类白细胞抗原B27与其他的人类白细胞抗原等位基因(人类白细胞抗原-B60和人类白细胞抗原-B35) 结合增加6倍遗传易感性 1-3，转基因鼠模型是认识人类白细胞抗原B27在强直性脊柱炎中作用的“敲门砖 ”。单纯的人类白细胞抗原B27转基因小鼠没有表现出来任何的自发的炎症性疾病，只有与 2-微球蛋白( 2m)联系起来，才能显示出它的影响 25-26。并且人类白细胞抗原B27 2-微球蛋白缺陷的转基因小鼠在无菌和SPF 级的环境下无
46、任何的病理表现，当移至普通环境，才会出现关节炎的表现，说明遗传因素和环境因素在该病中共同起作用。研究认为蛋白聚糖诱导关节炎与蛋白聚糖诱导脊柱炎是两个独立的疾病 3，尽管它们都是由软骨蛋白聚糖免疫易感性的BALB/c和耐受性的DBA/2杂交的第二子代小鼠品系生成，然而只有最多一半的动物既有关节炎又有脊柱炎症状，部分动物出现脊柱炎没有关节炎，还有部分动物有关节炎没有脊柱炎 3，30-31 。说明两个动物模型有基因的重叠，又分别有各自的特异性。为进一步研究强直性脊柱炎的易感性基因提供一个基础。人类白细胞抗原B27转基因动物模型侧重基因背景对强直性脊柱炎病理机制的研究，曾被认为是强直性脊柱炎经典的动物
47、模型，然而人类白细胞抗原B27只占强直性脊柱炎遗传易感性的30%，后来学者们更加关注其他遗传基因多态性(如白细胞介素23受体、锌金属肽酶ERAP-1等)在强直性脊柱炎发病中的作用 32-33。与 之 对 应 的 是 ， 炎 症 诱 导 强 直 性 脊 柱 炎 动 物 模 型 侧 重于 免 疫 炎 症 反 应 对 强 直 性 脊 柱 炎 病 理 病 程 的 影 响 。 通过 基 因 组 学 和 蛋 白 组 学 对 强 直 性 脊 柱 炎 动 物 模 型 的 研究 ， 有 机 会 深 入 理 解 强 直 性 脊 柱 炎 的 发 病 机 制 。 未 折叠 蛋 白 在 强 直 性 脊 柱 炎 中 的
48、发 病 机 制 已 受 到 质 疑 ， 同时 靶 向 白 细 胞 介 素 23/辅 助 性 T细 胞 炎 症 轴 的 治 疗 策 略有 望 获 得 成 功 ， 这 些 研 究 成 果 都 得 益 于 强 直 性 脊 柱 炎模 型 在 体 实 验 的 顺 利 开 展 34-35。 因 此 ， 对 强 直 性 脊 柱炎 动 物 模 型 开 展 理 论 和 基 础 研 究 ， 将 为 强 直 性 脊 柱 炎模 型 的 优 化 提 供 新 思 路 ， 为 强 直 性 脊 柱 炎 机 制 研 究 和药 物 筛 选 提 供 更 好 的 平 台 。遗传和感染因素在强直性脊柱炎发病中起重要作用。早在20世纪80年代，国内外学者就发现微生物感染是强直性脊柱炎疾病活动的诱发因素，也就是说强直性脊柱炎的发病可能与肠道菌群的改变有关 36-37，随着现代组学技术成熟和肠道菌群研究的崛起，肠道菌群在强直性脊柱炎中的发病紧密相关。基于前期的研究基础，在双转基因模型的基础上通过腹腔注射蛋白聚糖，灌胃定植强直性脊柱炎患者的特异性肠道菌群并在骶髂关节部位注射肿瘤坏死因子，有望构建新型的强直性脊柱炎动物模型
