類風濕性關節(jié)炎動物模型及SKG小鼠簡介（上）
2023-05-08
類風濕性關節(jié)炎（Rheumatoid arthritis, RA）是一種由自身免疫失調(diào)引起的長期性慢性炎癥，影響全世界大約 1% 的人口，主要表現(xiàn)為對稱性的多關節(jié)結構損傷和功能喪失，并可能同時伴隨包括皮膚、血管、心臟、肺部、肌肉等在內(nèi)的關節(jié)外組織的病變。RA是一種病因尚未明確的系統(tǒng)性疾病，其發(fā)病原因與遺傳、表觀遺傳和環(huán)境等多種因素密切相關。目前，研究者已經(jīng)從細胞因子（白細胞介素IL、腫瘤壞死因子TNF等）、免疫細胞（T細胞、B細胞等）、性別、遺傳、病原體感染等不同的層面探索了RA的發(fā)病機制、藥物靶點以及治療效果。RA動物模型可以幫助科研工作者開展更有效的研究工作，大概分為兩種：一種是利用誘導劑誘導動物發(fā)生關節(jié)炎，第二種是自發(fā)性關節(jié)炎模型。
（一）誘導性關節(jié)炎模型根據(jù)其使用的不同誘導劑又可分為佐劑性關節(jié)炎（Adjuvant arthritis，AA）模型，膠原誘導性關節(jié)炎（Collagen- induced Arthritis, CIA)模型，卵清蛋白（Ovalbumin，OVA）誘導的關節(jié)炎模型，II型膠原抗體誘導性關節(jié)炎（Collagen-antibody-inducedarthritis， CAIA）模型， 酵母聚糖 A（zymosan A）誘導性關節(jié)炎模型等。
1. 佐劑性關節(jié)炎（Adjuvant arthritis，AA）模型
簡介：建立該模型時，將乳化好的完全佐劑注入動物足跖皮下，注射部位將首先出現(xiàn)紅腫等炎癥表現(xiàn)，并逐漸擴展到足墊、全足，對側足關節(jié)出現(xiàn)腫脹等繼發(fā)病變，并不斷加重。動物耳朵和尾根部出現(xiàn)與人RA類似的結節(jié)，關節(jié)及其周圍軟組織發(fā)炎，滑骨增生，軟骨損傷，關節(jié)間隙變窄出現(xiàn)粘連，最終形成不可逆的關節(jié)形變導致其功能受損。該建模方法多用于大鼠。
特點：AA模型的建模方法簡單易行，臨床表現(xiàn)、病理學及免疫學特點與人類RA有很多相似之處，但其缺乏人類RA的慢性病理發(fā)展過程，有一定的局限性。
2. 膠原誘導性關節(jié)炎（Collagen- induced Arthritis, CIA)模型
簡介：該模型以II型膠原為誘導劑，通過抗原刺激引起動物自身免疫反應誘導產(chǎn)生關節(jié)炎，并在體內(nèi)形成II型膠原的抗體，導致持續(xù)性炎癥反應，出現(xiàn)關節(jié)紅腫、滑膜增生、炎性細胞浸潤、血管翳形成、關節(jié)及周圍軟骨壞損。
特點：CIA模型與人類RA的病情發(fā)展和臨床表現(xiàn)更相似，是目前公認的RA最佳模型，常應用于免疫學、治療效果評價及藥物篩選等方面的研究中。利用該方法建模的動物多為大鼠和小鼠。但是，CIA模型實在一定實驗處理后形成的疾病，不會出現(xiàn)病情波動和復發(fā)的情況，沒有出現(xiàn)RA的皮下結節(jié)、漿膜炎、血管炎等表型。
3. 卵清蛋白（Ovalbumin，OVA）誘導的關節(jié)炎模型
簡介：該模型以OVA為外源性抗原，動物皮下注射后激活補體產(chǎn)生局部滑膜炎癥反應，并引起T細胞免疫反應，導致炎性細胞浸潤滑膜，誘導血管翳形成，進而產(chǎn)生關節(jié)及周圍軟骨壞損。
特點：OVA模型建模方法簡單易行，適合兔、羊等動物較大病變關節(jié)的研究。該模型的局限性在于，其病理過程雖與人類RA相似，但是免疫學檢測指標與人類RA有明顯的差異。
4. II型膠原抗體誘導性關節(jié)炎（Collagen-antibody-inducedarthritis， CAIA）模型
簡介：該模型通過注射II型膠原抗體誘導關節(jié)炎的發(fā)生，發(fā)病部位出現(xiàn)大量的中性粒細胞浸潤，并伴隨關節(jié)及周圍軟骨的損壞，血管翳的形成以及纖維蛋白的沉積。后期可以注射脂多糖增加疾病的發(fā)生率和嚴重程度。
特點：CAIA模型是抗體誘導型關節(jié)炎模型中比較常用的一種，可以被用來研究基因、年齡、性別以及效應細胞在關節(jié)炎終末階段發(fā)病機制中的影響。但有研究表明，CAIA模型的建立與某些類群的T細胞、B細胞無關，與人類RA的病理機制存在一定的差異。
1、CIA模型，以及醋酸潑尼松治療組的組織病理學X光片
圖2、CIA模型，以及醋酸潑尼松的組織病理學
（以上圖片均來自格林泰科生物科技有限公司）
（二）自發(fā)性關節(jié)炎模型是利用轉(zhuǎn)基因技術將外源重組基因整合在動物體基因組內(nèi)使其可以穩(wěn)定遺傳。常用的轉(zhuǎn)基因小鼠模型有K/BxN模型、人TNF-a轉(zhuǎn)基因模型、IL-1Ra基因敲除小鼠模型、TS1×HA CII模型等。
1. K/BxN模型
簡介：該模型是攜帶有TCR基因的KRN轉(zhuǎn)基因小鼠與非肥胖糖尿?。∟on-obese diabetes，NOD）小鼠雜交的后代。在3周齡左右，小鼠出現(xiàn)對稱性關節(jié)炎，其組織病理表型與人類RA相似，最先表現(xiàn)為關節(jié)腫脹，并最終發(fā)展成關節(jié)的損傷和畸形。
特點：該模型血清中存在大量自身抗體，誘導關節(jié)損傷。其中，誘導小鼠發(fā)生關節(jié)炎的關鍵性致病抗體為自身葡萄糖-6-磷酸異構酶（Glueose-6-phoshate-isomearse，GPI）誘導T細胞、B細胞產(chǎn)生的抗GPI抗體。該模型主要用于研究自身抗體在RA產(chǎn)生中的作用。
2. 人TNF-a轉(zhuǎn)基因模型
簡介：該模型的建立是通過在小鼠體內(nèi)表達經(jīng)過3’ UTR區(qū)域修飾的人源TNF –a基因完成的。小鼠在4周左右可以出現(xiàn)自發(fā)性慢性炎癥，主要癥狀表現(xiàn)為對稱性關節(jié)炎、血管翳增生、關節(jié)及周圍軟骨損壞等，與人類RA臨床表現(xiàn)相似。同時，該模型的小鼠還表現(xiàn)出小腸透壁性炎癥、生長緩慢等癥狀。
特點：該模型建立成功的概率很高，并且個體間有很高的同質(zhì)性，有利于探索TNF-a抑制劑對RA的治療效果。
9周：輕度疾?。蛔阒红`活性局部喪失；最小關節(jié)腫脹、變形
14周：中度疾??；后肢中度變形和扭曲，關節(jié)中度腫大
20周：重度疾??；關節(jié)變形、腫脹
（以上圖片來自tac）
3. IL-1Ra基因敲除小鼠模型
簡介：該模型小鼠的基因組中，IL-1受體拮抗劑（IL-1Ra）基因被敲除，從而解除了對促炎細胞因子IL-1激活其受體引發(fā)炎癥的限制。IL-1Ra基因缺失突變體小鼠與BALB／c小鼠的后代出現(xiàn)自發(fā)性關節(jié)炎，具體表現(xiàn)為炎癥細胞浸潤、滑膜細胞增殖、血管翳形成、關節(jié)及周圍軟骨組織損傷。
特點：IL-1Ra基因敲除小鼠模型的病理表型與人類RA相似，并且其關節(jié)中類風濕因子以及IL-6、TNF-a等炎癥因子表達上調(diào)，T細胞在發(fā)病過程中也起到了核心作用。
4. TS1×HAC II模型
簡介：該模型的建立需要HAC II轉(zhuǎn)基因小鼠與TS1小鼠交配培育產(chǎn)生后代。該小鼠含有靶向抗原血凝素 (HA)的 CD4+ T 細胞，并由 MHC II 類啟動子驅(qū)動共表達 HA。盡管受到多種耐受機制的影響，但其自身活化的 CD4+ T 細胞在該小鼠的外周血中積聚并促進全身促炎細胞因子的產(chǎn)生。后代中的大部分小鼠將產(chǎn)生自發(fā)性關節(jié)炎，主要表現(xiàn)為長期的關節(jié)腫脹。另外，該模型小鼠還表現(xiàn)出部分人類RA患者會出現(xiàn)的間質(zhì)性肺炎等關節(jié)外病變特征。小鼠從大約 6 周齡開始出現(xiàn)依賴 T 細胞和不依賴 B 細胞的外周關節(jié)炎、肺炎和心臟炎癥，嚴重程度逐漸惡化。
特點：大多數(shù)成年 TS1 × HACII 小鼠也會自發(fā)地發(fā)展為自身免疫性關節(jié)炎。疾病的發(fā)展伴隨著全身細胞因子的產(chǎn)生和 B 細胞的激活，并且在該小鼠主要關節(jié)的淋巴結 (LN) 中會產(chǎn)生增強的免疫反應。但研究表明，關節(jié)炎可以在缺乏 B 細胞和/或重組酶激活基因活性的 TS1 × HACII 小鼠中發(fā)展，表明疾病的發(fā)展不依賴自身抗體的產(chǎn)生。使得該模型不能用于研究B細胞在關節(jié)炎發(fā)展中的調(diào)控作用。
在各種動物模型中，本文推薦的SKG動物模型的病理進程與表現(xiàn)和人類RA最為相似，且建模方式簡單易行，是目前研究RA的最佳模式動物。以下進行詳細介紹：