对实验性肾脏病动物模型的再认识(1)
[摘要] 肾脏病动物模型一般分为二类，一类是通过施加人为操作而模拟人类肾脏病的模型，这类经典的动物模型包括抗肾小球基底膜抗体肾炎、Heymann肾炎、抗Thy11抗体肾炎、BSA肾炎以及嘌呤霉素肾病等；另一类动物模型是“自然发病模型”，也就是让动物自然出现近似人类肾脏病的病理特征，它们包括HIGA小鼠IgA肾病和NZB/WF1小鼠、MRL/1pr小鼠狼疮性肾炎模型。另外，借助基因敲除、siRNA转染等现代分子生物学技术也可以制作出转基因动物模型。对于肾脏病领域的中药药效学、药理学研究而言，首要的是，正确认识各种肾脏病动物模型的特点，针对实验的具体目的而选择合适的模型；其次的是，需要病证结合动物模型的支撑。因此，建立具有中医证候特征的肾脏病动物模型是今后的发展方向。
[关键词] 肾脏病；动物模型
1900年，Lindemann用豚鼠抗兔肾抗体给兔注射而研制出世界上第一个伴有蛋白尿的抗血清肾炎动物模型[1]。此后的100多年来，用于了解人类肾脏病病因和发病机制的动物模型一般分为2类，一类是通过施加人为操作而模拟人类肾脏病的模型，这类经典的动物模型包括抗肾小球基底膜抗体肾炎、Heymann肾炎、抗Thy11抗体肾炎、BSA肾炎以及嘌呤霉素肾病等。其中，抗肾小球基底膜抗体肾炎是由针对肾小球基底膜(glomerular basement membrane，GBM)的外源性抗体所引发的，可以说，百年以来有关肾小球肾炎免疫发病机制的基础研究起始于该模型[2]。另一类动物模型是“自然发病模型”，也就是让动物自然出现近似人类肾脏病的病理特征，它们包括HIGA小鼠IgA肾病和NZB/WF1小鼠、MRL/1pr小鼠狼疮性肾炎模型。另外，借助基因敲除、siRNA转染等现代分子生物学技术也可以制作出抗肾小球基底膜抗体肾炎和狼疮性肾炎模型，也就是转基因动物模型(模式动物)[3]。从理论上说，相比于“人为操作”的动物模型，模式动物能更准确地模拟人类肾脏病的发病因素。
, http://www.100md.com
1 抗肾小球基底膜抗体肾炎模型——马杉肾炎
人类肺出血肾炎综合征(Goodpasture′s syndrome)临床表现为咳嗽、咳血、呼吸困难，并且，伴随着蛋白尿、血尿以及急剧的肾功能减退。这种疾病的肾损伤就是指患者出现抗肾小球基底膜抗体肾炎(anti-glomerular basement membrane nephritis)。患者肾小球内出现局灶增殖性病变和特征性IgG荧光抗体线性沉着，同时，鲍曼氏囊内充满了新月体。究其病因，就是因为机体产生了针对IV型胶原α3端NC-1区域的自身抗体[4]。
1931年，日本千叶大学病理学者“馬杉復三”把含有无数抗原的大鼠肾组织匀浆给异种动物兔进行免疫，研制出“马杉肾炎(masugi nephritis)”模型[5]，该模型被欧美人称之为“肾毒素血清肾炎(nephrotoxin serum nephritis)”[6]，后来，因为发现该模型的致病性抗原在GBM上，所以，马杉肾炎模型成为后世研究人类抗GBM抗体肾炎的代表。近年来，日本学者永松等将大鼠肾皮质匀浆给兔子皮下注射，再用胰蛋白酶处理实验兔GBM而溶解其抗原，然后，把针对这种抗原的抗血清给大鼠静脉注射，致敏性兔球蛋白可以诱导大鼠出现严重的增殖性肾小球肾炎，称之为“新月体型抗GBM肾炎”。作者发现，给大鼠注射的抗GBM抗体会立即沉着于GBM，产生所谓“异源性阶段(heterologous phase)”的免疫反应而损伤GBM，此后，在实验鼠体内产生能与GBM结合的抗兔IgG抗体，该抗体在GBM上诱发了第2次“同源性阶段(autologous phase)”的免疫反应。此时，再次静脉注射兔致敏性球蛋白(抗GBM抗体)可直接引发“同源性阶段”的免疫反应而诱导肾炎[7]。抗GBM抗体肾炎就是基于这样的免疫反应原理而发生的。与马杉肾炎相比，该肾炎模型在肾小球内形成了明显的新月体，肾功能急速下降，与人类激进性肾小球肾炎的肾组织病变特征非常类似。借助这个动物模型可以观察激素、免疫抑制剂以及抗免疫性中药治疗肾炎的药效。
, 百拇医药
近年来，借助磁性微粒子和磁石的肾小球分离术可以制作出高特异性的抗小鼠GBM抗体[8]。此外，各种转基因抗GBM抗体肾炎小鼠模型也孕育而生，其中，包括敲除前列腺素E2受体亚型 EP1的转基因小鼠模型[9]，还有瘦素缺损性转基因小鼠模型[10]，这些模式动物可用于研究抗GBM抗体肾炎进展的机制。
2 膜性肾病模型——Heymann肾炎
迄今为止，人类膜性肾病(membranous nephropathy，MN)致病性抗原还不是很清楚，可能与疟疾、B型肝炎、梅毒等感染有关。该病的临床表现是伴有大量蛋白尿、低蛋白血症的肾病综合征。其病理特征包括GBM上皮细胞侧出现免疫复合物沉淀(光镜)、肾小球毛细血管网呈结节状改变(光镜)、GBM肥厚(电镜)以及上皮下致密沉积物(电镜)等[11]。
1959年，Heymann等将大鼠的肾组织匀浆直接给同种大鼠免疫而诱导实验鼠出现蛋白尿，称之为“Heymann肾炎(Heymann nephritis)”。其中，用大鼠肾小管刷状缘蛋白和免疫增强剂共同免疫正常大鼠而获得的模型称之为“主动型Heymann肾炎(active Heymann nephritis)”模型；由大鼠肾小管刷状缘蛋白免疫异种动物而得到的抗体再免疫正常大鼠，这样的模型称之为“被动型Heymann肾炎(passive Heymann nephritis)”模型[12-13]。此后，分离模型鼠肾小管刷状缘，提纯蛋白而知其抗原为Fx1A，将Fx1A给兔免疫而获得抗血清，再把这种抗血清经静脉给大鼠注射，实验鼠便出现蛋白尿，同时，在实验鼠GBM上皮下形成了免疫复合物(immune complex)，这一发现促使了“人类肾炎局灶性免疫复合物形成理论”的诞生[14]。Farqure等针对Fx1A进行抗原研究，逐步发现Heymann肾炎致病性抗原是gp300糖蛋白，即肾小管上皮细胞内的清道夫受体“megalin”[15-16]。人类膜性肾病的病理特征Heymann肾炎模型中都能得到很好的体现。据报道[13]，将Heymann肾炎模型鼠肾组织进行免疫荧光染色，可见颗粒状荧光在肾小球呈串珠状表达，这与人类膜性肾病的特征极为相似。有关Heymann肾炎模型的研究有助于深入了解人类膜性肾病的发病机制。另外，刘志红院士团队借助被动型Heymann肾炎模型阐明单味中药雷公藤主要成分——雷公藤甲素(triptolide)通过保护C5b-9介导的足细胞损伤而减少蛋白尿的机制[17]。, http://www.100md.com(万毅刚 黄燕如 孙伟 毛志敏 史喜苗 姚建)
[关键词] 肾脏病；动物模型
1900年，Lindemann用豚鼠抗兔肾抗体给兔注射而研制出世界上第一个伴有蛋白尿的抗血清肾炎动物模型[1]。此后的100多年来，用于了解人类肾脏病病因和发病机制的动物模型一般分为2类，一类是通过施加人为操作而模拟人类肾脏病的模型，这类经典的动物模型包括抗肾小球基底膜抗体肾炎、Heymann肾炎、抗Thy11抗体肾炎、BSA肾炎以及嘌呤霉素肾病等。其中，抗肾小球基底膜抗体肾炎是由针对肾小球基底膜(glomerular basement membrane，GBM)的外源性抗体所引发的，可以说，百年以来有关肾小球肾炎免疫发病机制的基础研究起始于该模型[2]。另一类动物模型是“自然发病模型”，也就是让动物自然出现近似人类肾脏病的病理特征，它们包括HIGA小鼠IgA肾病和NZB/WF1小鼠、MRL/1pr小鼠狼疮性肾炎模型。另外，借助基因敲除、siRNA转染等现代分子生物学技术也可以制作出抗肾小球基底膜抗体肾炎和狼疮性肾炎模型，也就是转基因动物模型(模式动物)[3]。从理论上说，相比于“人为操作”的动物模型，模式动物能更准确地模拟人类肾脏病的发病因素。
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1 抗肾小球基底膜抗体肾炎模型——马杉肾炎
人类肺出血肾炎综合征(Goodpasture′s syndrome)临床表现为咳嗽、咳血、呼吸困难，并且，伴随着蛋白尿、血尿以及急剧的肾功能减退。这种疾病的肾损伤就是指患者出现抗肾小球基底膜抗体肾炎(anti-glomerular basement membrane nephritis)。患者肾小球内出现局灶增殖性病变和特征性IgG荧光抗体线性沉着，同时，鲍曼氏囊内充满了新月体。究其病因，就是因为机体产生了针对IV型胶原α3端NC-1区域的自身抗体[4]。
1931年，日本千叶大学病理学者“馬杉復三”把含有无数抗原的大鼠肾组织匀浆给异种动物兔进行免疫，研制出“马杉肾炎(masugi nephritis)”模型[5]，该模型被欧美人称之为“肾毒素血清肾炎(nephrotoxin serum nephritis)”[6]，后来，因为发现该模型的致病性抗原在GBM上，所以，马杉肾炎模型成为后世研究人类抗GBM抗体肾炎的代表。近年来，日本学者永松等将大鼠肾皮质匀浆给兔子皮下注射，再用胰蛋白酶处理实验兔GBM而溶解其抗原，然后，把针对这种抗原的抗血清给大鼠静脉注射，致敏性兔球蛋白可以诱导大鼠出现严重的增殖性肾小球肾炎，称之为“新月体型抗GBM肾炎”。作者发现，给大鼠注射的抗GBM抗体会立即沉着于GBM，产生所谓“异源性阶段(heterologous phase)”的免疫反应而损伤GBM，此后，在实验鼠体内产生能与GBM结合的抗兔IgG抗体，该抗体在GBM上诱发了第2次“同源性阶段(autologous phase)”的免疫反应。此时，再次静脉注射兔致敏性球蛋白(抗GBM抗体)可直接引发“同源性阶段”的免疫反应而诱导肾炎[7]。抗GBM抗体肾炎就是基于这样的免疫反应原理而发生的。与马杉肾炎相比，该肾炎模型在肾小球内形成了明显的新月体，肾功能急速下降，与人类激进性肾小球肾炎的肾组织病变特征非常类似。借助这个动物模型可以观察激素、免疫抑制剂以及抗免疫性中药治疗肾炎的药效。
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近年来，借助磁性微粒子和磁石的肾小球分离术可以制作出高特异性的抗小鼠GBM抗体[8]。此外，各种转基因抗GBM抗体肾炎小鼠模型也孕育而生，其中，包括敲除前列腺素E2受体亚型 EP1的转基因小鼠模型[9]，还有瘦素缺损性转基因小鼠模型[10]，这些模式动物可用于研究抗GBM抗体肾炎进展的机制。
2 膜性肾病模型——Heymann肾炎
迄今为止，人类膜性肾病(membranous nephropathy，MN)致病性抗原还不是很清楚，可能与疟疾、B型肝炎、梅毒等感染有关。该病的临床表现是伴有大量蛋白尿、低蛋白血症的肾病综合征。其病理特征包括GBM上皮细胞侧出现免疫复合物沉淀(光镜)、肾小球毛细血管网呈结节状改变(光镜)、GBM肥厚(电镜)以及上皮下致密沉积物(电镜)等[11]。
1959年，Heymann等将大鼠的肾组织匀浆直接给同种大鼠免疫而诱导实验鼠出现蛋白尿，称之为“Heymann肾炎(Heymann nephritis)”。其中，用大鼠肾小管刷状缘蛋白和免疫增强剂共同免疫正常大鼠而获得的模型称之为“主动型Heymann肾炎(active Heymann nephritis)”模型；由大鼠肾小管刷状缘蛋白免疫异种动物而得到的抗体再免疫正常大鼠，这样的模型称之为“被动型Heymann肾炎(passive Heymann nephritis)”模型[12-13]。此后，分离模型鼠肾小管刷状缘，提纯蛋白而知其抗原为Fx1A，将Fx1A给兔免疫而获得抗血清，再把这种抗血清经静脉给大鼠注射，实验鼠便出现蛋白尿，同时，在实验鼠GBM上皮下形成了免疫复合物(immune complex)，这一发现促使了“人类肾炎局灶性免疫复合物形成理论”的诞生[14]。Farqure等针对Fx1A进行抗原研究，逐步发现Heymann肾炎致病性抗原是gp300糖蛋白，即肾小管上皮细胞内的清道夫受体“megalin”[15-16]。人类膜性肾病的病理特征Heymann肾炎模型中都能得到很好的体现。据报道[13]，将Heymann肾炎模型鼠肾组织进行免疫荧光染色，可见颗粒状荧光在肾小球呈串珠状表达，这与人类膜性肾病的特征极为相似。有关Heymann肾炎模型的研究有助于深入了解人类膜性肾病的发病机制。另外，刘志红院士团队借助被动型Heymann肾炎模型阐明单味中药雷公藤主要成分——雷公藤甲素(triptolide)通过保护C5b-9介导的足细胞损伤而减少蛋白尿的机制[17]。, http://www.100md.com(万毅刚 黄燕如 孙伟 毛志敏 史喜苗 姚建)