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鼻窦炎动物模型

时间:2022-12-06 阅读:732

慢性鼻窦炎(chronicrhinosinusitis,CRS)是鼻窦黏膜炎症性疾病,病程超过12周,是耳鼻咽喉科常见疾病之一。虽然CRS致残致死率极低,但是已经成为最影响我国公民身体健康及生活质量的疾病之一。

国际上广泛采用的大体分型模式将CRS分为不伴有鼻息肉CRS(chronicrhi nosinusitiswithoutna salpolyps,CRSsNP)和伴有鼻息肉CRS(chomicrhi nosinusitiswithnasalpolyps,CRSwNP)。

细胞学分型分为:

①中性粒细胞浸润为主;

②嗜酸性粒细胞浸润为主;

③淋巴细胞浸润为主;

④浆细胞浸润为主;

⑤混合型。

也有文献将CRS分为嗜酸性粒细胞型和非嗜酸性粒细胞型,但尚缺乏统一的分型参考标准。

有数据显示嗜酸性粒细胞型术后复发率高达99%,而浆细胞型和淋巴细胞型的复发率分别为7%和6%,混合型和中性粒细胞型的复发率为75%和46%。

对于不同细胞分型的CRS,浸润的炎性细胞不同,起主要作用的炎症因子不同,导致炎症进展的不同,甚至炎症的特点、CRSwNP的鼻内镜手术后复发率都会有所差异。

目前细胞分型和息肉分型两种分型被证明在CRS的精准治疗中无指导意义,CRS的分子分型成为研究热点,根据细胞因子增高的不同,主要分为Th1、Th2和Th17型,该分型很可能对CRS的治疗起到指导意义,但仍需进一步完善,因此需要建立相关成熟的CRS分子分型的动物模型。



造模要求理想的动物模型应满足下列要求:

①没有直接损害窦腔;

②符合鼻源性鼻窦炎的病理生理要求;

③这些模型复制来的鼻窦炎具有向其他鼻窦侵犯的能力;

④在病理学上具有炎症分期分级的征象;

⑤方法简便,造模成功率高。



现阶段主流的实验动物主要是用鼠、兔、羊等进行建模,方法主要包括滴鼻、雾化、手术干预等,由于所使用的干预措施不同,建模时间也长短不一(7~112d)。




羊的CRS动物模型


羊的大体解剖结构和组织特征与人的鼻窦相类似,方便手术干预,以及羊本身天然感染了一种名为羊狂蝇(oestrusovis)的体外寄生虫导致羊潜在的嗜酸性CRS,羊很早之前便被用作CRS的动物模型。

优点:羊的CRS模型手术操作方便,所以建模多用手术干预的方式,研究方向也倾向于黏膜组织损伤后修复与重构、CRS发病过程中细菌或真菌生物膜形成以及针对生物膜的治疗措施的有效性。

缺点:羊的CRS模型构建成本较高,而且构建的样本量有限制,不便于进行大样本的研究。




兔的CRS动物模型


兔的解剖位置与人相似,且上颌窦作为最大、最重要的鼻窦,适合手术,因此用家兔进行构建鼻窦炎的动物模型十分可行。

同时,相比于羊由体外寄生虫所致的CRS模型,兔的CRS模型与人的CRS发病更加类似,这对于研究CRS的病因、病理过程更具意义。

早期兔的CRS模型多以手术填塞高膨胀止血绵(merocel)关闭上颌窦自然开口并注入细菌来诱发上颌窦炎为主,虽然该方法确实能稳定建立CRS疾病模型,但是因为过多的手术操作和诱发的CRS实际并非鼻源性CRS且炎症持续时间并没有达到CRS定义中的12周以上。

在此基础上,一系列对该造模方法的改良被研究并使用,通过减少手术干预(减少膨胀海绵填塞时间),改注射细菌为注射phorbol12-myristate13-ace tat(PMA)的方式经12周建立了较为稳定的兔的CRS模型。




鼠的CRS动物模型


鼠的种类很多,常用于建模的种类为SD大鼠、C57BL/6小鼠、BALB/c小鼠3类。

因为体型关系,SD大鼠更方便进行手术操作且能提供足够的鼻窦黏膜组织样本,被很多研究者用作兔模型的替代品,采用与兔造模相似的方法进行研究,以便于利用标准化的鼠源性实验试剂进行对其分子生物学机制的深入研究。


制约小鼠CRS建模的因素主要是:

①体型小不便于干预操作;

②鼻腔结构与人的差异较大;

③是否存在鼻窦、鼻窦黏膜组织取样如何取、能否取够。

关于C57BL/6小鼠的鼻部解剖的报道发现:小鼠有清晰可辨的前、后筛窦、真正的上颌窦、蝶窦和人类不存在的副上颌窦,上颌窦和前组筛窦都有一个骨肉复合体,真正的上颌窦和前组筛窦都通过这个复合体引流,上颌窦的独特之处在于它似乎由大量黏膜下腺体排列,而其他窦周围则不存在。

因此,从解剖结构上来说,小鼠虽然与人差异较大,但是确实存在鼻窦结构和鼻窦黏膜组织,用小鼠建立CRS模型确实可行。



小鼠CRS模型现有的几种建模方法和评价指标

目前较常用的 CRS 小鼠模型造模方法有下列 5 种:

①单纯鼻腔接种细菌法,即直接向鼻腔注入细菌的造模法。这种造模无需堵塞窦口,但由于鼻腔及鼻窦窦口引流通畅,细菌很快从窦内流出,细菌在窦内滞留时间过短,不易成功;

 ②单纯窦口填塞法。此方法单纯采用堵塞窦口,不接种细菌,依靠窦口阻塞导致的引流不畅造模,所用造模周期长。

③开放式窦口堵塞 + 鼻腔接种细菌法。首先打开上颌窦前壁,由窦内向窦口放置堵塞物堵塞鼻窦口,同时向窦腔内接种细菌。该方法破坏了鼻窦的完整性,与人类鼻腔鼻窦炎的发病机制不同; 同时封闭窦口需要手术操作,手术操作有一定难度。

上述三种模型早期的病理生理并不真正符合人鼻窦炎病理生理,人类鼻窦的感染以鼻源性为主,由细菌感染、变应性因素、解剖阻塞等因素导致鼻窦引流不畅,纤毛功能减弱,继而细菌繁殖引起鼻窦感染;


④开放式鼻腔填塞 + 鼻腔接种细菌方法。打开鼻背骨质,将浸有肺炎链球菌的 Merocel 高膨胀海绵种植于鼻腔。

该方法符合人类CRS 病理生理,但破坏了鼻腔黏膜完整性,且手术操作有一定的难度,不易处理大样本;

⑤非开放式鼻腔填塞 + 鼻腔接种细菌方法。此方法不打开鼻背骨质,直接将填塞物填入鼻腔。

操作方法:将浸有金黄色葡萄球菌的膨胀海绵置入鼠的鼻腔,12 周建立有效的 CRS 模型。

该方法操作简单、损伤较小、成功率较高,且符合人类 CRS 病理生理过程.


慢性鼻 - 鼻窦炎小鼠模型造模方法及评价指标

疾病模型

造模方法

模型成功评价指标

CRSsNP

手术 + 填塞 + 滴肺炎链球菌

①鼻窦黏膜固有层内多型核中性粒细胞( PMN) 数、上皮下胶原纤维沉积、上皮厚度及杯状细胞数增多; ②鼻腔盥洗液培养出肺炎链球菌; ③TH1、TH2 细胞因子测定。

鼻窦黏膜中性粒细胞浸润,上皮厚度及杯状细胞增多,并有黏膜下纤维增生及上皮结构紊乱。

Eos-CR

腹腔注射及鼻腔滴入烟曲霉菌提取物

鼻窦黏膜嗜酸性粒细胞、肥大细胞浸润,基底膜增厚及分泌细胞增生,部分黏膜息肉样变。

Eos-CRS

腹腔注射卵清蛋白、鼻腔滴入卵清蛋白及金黄色葡萄球菌肠毒素B

鼻窦黏膜上皮下厚度增加、嗜酸性粒细胞浸润及息肉样病变。





参考文献:

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