特应性皮炎小鼠模型研究新进展

郭亚南;文海泉

【摘 要】特应性皮炎是一种变应性炎症性皮肤病,病因尚未明确,开发和确立动物模型对研究发病机制和开发药物有着重大意义.近来主要建立了抗原诱发、转基因和自发性皮炎等小鼠模型.

【期刊名称】《皮肤性病诊疗学杂志》 【年(卷),期】2010(017)003 【总页数】3页(P247-249) 【关键词】特应性皮炎;模型;小鼠 【作 者】郭亚南;文海泉

【作者单位】中南大学湘雅二医院皮肤科,湖南,长沙,410011;中南大学湘雅二医院皮肤科,湖南,长沙,410011 【正文语种】中 文 【中图分类】R758.23

特应性皮炎(Atopic dermatitis,AD)是一种慢性复发性、瘙痒性、炎症性皮肤病,易反复发作,伴剧烈瘙痒,且发病率呈逐年升高的趋势,严重影响了患者的生活质量。该病发病机制不清,涉及遗传、免疫、感染等众多因素。本文对近年来特应性皮炎小鼠模型的研究做一综述,以促进对特应性皮炎的发病机理的研究及新药研发。 1 外用抗原诱发 AD模型

1.1 卵清蛋白(OVA)

Spergel等重复外用卵清蛋白致敏建立小鼠 AD模型[1]。致敏后小鼠的搔抓行为明显增加,小鼠真皮和表皮增厚;CD4+T淋巴细胞和嗜酸性粒细胞浸润;Th2细胞因子 IL-4、IL-5、IL-13表达上调,IFN-γ仅有少许变化;嗜酸细胞活化趋化因子、胸腺活化调节趋化因子表达增强,这些细胞因子分别吸引 CCR3+嗜酸性粒细胞和CCR4+CD4+T细胞。血清 OVA特异性 IgG1、IgE和 IgG2a增高,脾细胞中 Th2细胞因子 IL-4、IL-5、IL-13和 IFN-γ表达上调。另外,OVA致敏小鼠呼吸道敏感性增加,这与大部分 AD患者患有哮喘相一致,这为研究 AD与哮喘的关系提供了合适模型。 1.2 尘螨

BALB/c小鼠经皮外用重组螨抗原(Der p8)建立皮炎模型,有表皮肥厚,棘细胞层水肿,CD4+T淋巴细胞、CD8+T淋巴细胞浸润,局部和系统 Th1/Th2细胞失衡,这些发现与外用OVA建立的 AD模型相似[2]。免疫组化试验发现在Der p8处理过的部位有神经肽的表达,真皮中,神经纤维与肥大细胞位置接近,提示在 AD皮损中,免疫系统与神经系统之间有相互作用。 1.3 半抗原

氧氮杂环戊酮(oxazolone Ox)和三硝基苯等半抗原常可引起变应性接触性皮炎以及 Th1占优势的免疫反应。最近一项研究发现,持续外用 Ox或三硝基苯刺激无毛小鼠,皮肤炎症反应从以 Th1为主的迟发性过敏反应转为以Th2为主的慢性炎症反应,这与人类 AD相似[3]。其特征主要为:表皮内表达 PGD2受体 CRTH2的 Th2淋巴细胞增加,肥大细胞、嗜酸性粒细胞浸润,表皮内 IL-4增加,血清IgE增多。还可引起表皮增生和表皮分化蛋白中间丝相关蛋白、兜甲蛋白、外皮蛋白表达减少。皮肤屏障功能异常变得更加明显,这与胆固醇神经酰胺含量的降低、水化的减少、透皮水分的丢失增加、板层小体分泌的异常有关,这导致皮脂膜变薄,与人类 AD相

似。与 OVA和尘螨抗原诱导的小鼠AD模型相比较,半抗原诱导模型具有可重复性、低成本、造模时间短等优点,可用于 AD发病机理研究及新药研发。 1.4 超抗原

金黄色葡萄球菌的定植或感染,是 AD加重的最常见病因。在所有从皮损中分离出来的金葡菌菌株,65%以上可分泌外毒素,具有超抗原特征。Laouini等利用葡萄球菌肠毒素 B作为过敏源反复刺激小鼠皮肤,能引起 Th2占优的免疫反应,同时伴有系统性的 Th2免疫反应[4]。 1.5 食物

Li等用牛奶或花生蛋白给 C3H/HeJ小鼠灌胃,并以霍乱毒素为佐剂,可致 35%小鼠毛发脱落、搔抓和慢性复发性 AD样皮损,皮损处 IL-5、IL-13等 Th2类细胞因子增高,伴有血浆 IgE升高和血嗜酸性粒细胞增高[5]。 2 转基因和基因敲击小鼠模型 2.1 IL-4转基因小鼠

过度表达IL-4的转基因小鼠在四月大时自发产生瘙痒和慢性皮炎[6]。皮损主要累及耳、颈、面等毛发稀少的部位,皮炎的发生和发展与 IgE和 IgG1的升高有关。急性期皮损在表皮和真皮内有显著的T淋巴细胞浸润,慢性皮损仅在真皮内T淋巴细胞增多。慢性皮损亦显示人类 AD的特征,包括棘层肥厚、海绵水肿、角化过度以及真皮内嗜酸性细胞浸润。 2.2 IL-31转基因小鼠

转基因小鼠过度表达 IL-31,2月大时表现出皮炎的特征,包括瘙痒、轻到中度的毛发脱落以及相当程度的耳部增厚。这些症状随年龄而增加,在 6个月大时表现最严重[7]。皮损组织病理学检查提示有角化过度、棘层肥厚、肥大细胞增多,类似人类 AD的皮损。不同的是,这种小鼠血清 IgE是正常的,局部和系统的 Th2免疫反应没有相关报道。

2.3 胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP)转基因小鼠

TSLP在AD患者皮损处大量表达,与表皮内 DCs细胞的激活和迁移有关[8]。四环素类药物可诱导角蛋白 5启动子启动,诱发 BALB/c小鼠高度表达表皮特异性TSLP[9]。外用多西环素 2～3周,小鼠皮肤出现红斑,并演变为 AD样皮损,包括持久性红斑、轻度干燥、结痂并有抓痕。皮损组织病理学检查示棘层肥厚、海绵水肿、角化过度及炎性细胞浸润,主要以淋巴细胞和巨噬细胞为主,并有较多肥大细胞和嗜酸性粒细胞。TSLP转基因小鼠显示出一种 Th2细胞占优的现象,如出现 IL-4、IL-5和 TNF-γ表达上调,同时还表现为血清 IgE、IgG1的升高和IgG2a降低。 2.4 Caspase-1和 IL-18转基因小鼠

IL-18是一种促炎性细胞因子,与 IL-12和 IL-2作用于分离的 T细胞,能有效促进 IFN-γ和 IL-4的产生。IL-18与 IL-3能直接刺激嗜碱性粒细胞和肥大细胞分泌 IL-4、I-5、IL-13[10]。IL-18的一个显著特性就是激活 T细胞和肥大细胞固有免疫反应。IL-18作为一种活性前体储存在巨噬细胞和角质细胞等多种细胞中,经

caspase-1(CASP1)裂解后成为活性物质。在角蛋白 14启动子的控制下,CASP1转基因小鼠角质细胞过度表达人CASP1前体基因,此小鼠在第八周出现血清 IgE和 IgG1升高,在 16周眼周和耳朵有轻度瘙痒性炎症[11]。组织病理学示显著的棘层肥厚、乳头瘤样增生、角化不全和细胞内水肿,并伴有密集淋巴细胞、中性粒细胞和肥大细胞浸润,但无嗜酸性粒细胞浸润。CASP1转基因小鼠敲除STAT6基因后仍有慢性皮炎的表现,与 CASP1转基因小鼠表现一样,但是 IgE水平没有明显升高,这提示 IgE在CASP1转基因小鼠 AD样皮损发生过程中没有作用。 2.5 RelB敲击小鼠

RelB属于 NF-κB/Rel家族 ,在机体应激、免疫、炎性反应中起重要作用。RelB主要在成年小鼠淋巴细胞表面表达。RelB敲击小鼠有造血功能障碍,包括皮肤在内多个器官出现炎性细胞浸润[12]。小鼠可以自发产生皮损,有角化过度、棘层肥厚、

表皮 CD4+T细胞和嗜酸性粒细胞浸润、血清 IgE升高等表现。与缺乏外周 T淋巴细胞的nur77转基因小鼠杂交后,RelB敲击小鼠皮炎反应明显减轻,表皮角化过度减少,角质细胞增殖减少,这提示在RelB转基因小鼠的炎症反应依赖于 T淋巴细胞。

2.6 组织蛋白酶 E(Cat E)敲击小鼠

Cat E是 APCs细胞中内涵体的组成成分,参与很多免疫反应。在普通环境下,敲除 Cat E基因的 C57BL/6小鼠可产生瘙痒和搔抓现象,皮损处有金葡菌生长[13]。血清总 IgE升高,体外培养的脾细胞分泌 Th2细胞因子亦增加,但 IFN-γ和 IL-2的水平正常。组织学检查示表皮过度增生,真皮内嗜酸性粒细胞、淋巴细胞和巨噬细胞浸润。最近的研究发现 Cat E可以调节 DCs和巨噬细胞的功能,此种小鼠为研究 APCs在 AD发病过程中的作用提供了一种合适的模型。 2.7 缓激肽释放酶(SC chymotryptic enzyme)转基因小鼠

SC chmotryptic enzyme是属于丝氨酸蛋白酶家族的缓激肽释放酶,主要在角化性上皮表达。AD患者慢性皮损和银屑病患者皮损中表达尤其增高[14]。转基因小鼠角质细胞过度表达人 SC chymotryptic enzyme基因,在 7～8周或更大时,将产生 AD样皮损,有上皮增厚、角化过度、真皮内炎性细胞浸润[15]。转基因小鼠在 10～11周时出现瘙痒症状。随着时间的推移小鼠的搔抓频率增加。搔抓发生在表皮变厚之后,提示瘙痒是表皮变化的继发反应,而不是 SC chymotryptic enzyme的直接影响。抗组胺药不能减轻此转基因小鼠的瘙痒症状,提示组胺并不是转基因小鼠的致病原因。

2.8 载脂蛋白 C1(APOC1)转基因小鼠

APOC1参与脂蛋白的代谢,主要在肝脏、皮肤和脑组织表面表达[16]。APOC1高度保守,人类和小鼠基因有高度同源性。带有人类 APOC1基因的小鼠游离脂肪酸、胆固醇、甘油三酯升高,不过皮下脂肪减少和皮脂腺萎缩。APOC1转基因小鼠不仅

表现为血清脂质异常,随鼠龄还能自发产生严重皮炎,有抓痕、苔藓样变、表皮脱落、瘙痒。组织学分析示表皮肥厚、海绵状水肿并伴有嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、肥大细胞、巨噬细胞、CD4 T细胞等炎性细胞增高,小鼠血清 IgE升高,并有皮肤屏障功能受损,水分透皮丢失增多。外用亲脂乳剂可以修复皮肤屏障功能使皮肤症状部分得到改善。这些发现提示皮肤屏障功能在AD发展中有重要作用。 3 自发性小鼠 AD模型 3.1 NC/Nga小鼠

NC/Nga鼠是日本一种名叫 Nishiki的宠物鼠,1957年由日本名古屋大学近藤恭司等培育成功。此鼠在普通环境下可以自发产生 AD样皮损,同时伴有显著的血清 IgE的升高,如果在无特定病原菌(SPF)环境下生长,则没有明显的 IgE升高或皮炎表现[17]。一系列的过敏源参与了此小鼠 AD样皮损的发生过程。一项最近研究显示,表皮螨浸出物能激发此小鼠在 SPF条件下产生搔抓行为和皮肤炎症[18]。搔抓行为是出现的第一个症状,通常在鼠龄6～8周时出现,随后迅速出现红斑、糜烂、水肿、渗出,主要表现在面部、耳朵、颈部和背部。组织病理学提示在出现明显皮肤症状之前,真皮内已经有嗜酸性粒细胞和单核细胞浸润,在第 17周时可以观察到过度不全角化、增生、海绵状水肿。JAK3是一种磷酸激酶,参与 IL-4介导的信号传导,与增强 B细胞对 IL-4的敏感性有关,这导致更多的 IgE的产生[19]。皮肤变化同时,Nc/Nga小鼠的脾细胞倾向 Th2型免疫反应,过多的嗜酸性粒细胞聚集,以及肥大细胞聚集在皮损处,血清 IgE升高。这些发现提示Th2细胞参与 NC/Nga小鼠 AD样皮损的发生。不过,STAT6敲击 Nc/Nga小鼠产生的皮损与 STAT6阳性 NC/Nga小鼠相似,但是血清 IgE无明显变化,这提示 AD样皮损的改变与 IgE没有相关性[20]。Nc/Nga小鼠皮肤屏障功能受损,透皮失水增加,在普通环境下皮肤传导功能出现异常,神经酰胺代谢出现异常,这些均易导致小鼠皮炎的产生。

Toyoyuki等利用基因敲击技术在 Nc/Nga小鼠的基础上培育了一种无毛转基因小

鼠 NCN24[21]。此小鼠在普通环境下可以产生特应性皮炎样皮损,耳部和颈部皮肤变干燥并有鳞屑出现,并逐渐扩展到耳廓、肩胛部和四肢屈侧皮肤,随着鼠龄增加,皮损加重并出现红斑、出血、搔抓和干燥,伴有血清 IgE的升高,由于此鼠没有毛发,可以更好的观察药物治疗皮炎的反应。 3.2 DS-Ng小鼠

DS-Ng小鼠,一种近交系小鼠,有报道称可在普通环境下自发产生皮炎,皮炎的严重程度与总 IgE水平有关[22]。研究发现有大量金葡菌定居在小鼠皮肤上,在 DS-Nh小鼠局部外用热处理过的金葡菌可以引起相似的皮炎,因此可将此鼠作为金葡菌相关 AD模型[23]。 4 结语

动物模型是研究人类疾病的工具,对于疾病的发病机制的阐明和治疗方法的建立具有重要意义。近年来特应性皮炎动物模型有了很大发展,其中 NcNga小鼠 AD模型是公认的能够较全面的反映疾病发展的动物模型,APOC1转基因小鼠、IL-4转基因小鼠、RelB敲击小鼠、Cat E敲击小鼠等则从不同的角度显示疾病的特征,进行科学研究时应根据各自的目的选择合适的动物模型。 [参考文献]

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