天津中医药  2016, Vol. 33 Issue (3): 189-192

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邓莉, 孙文, 侯毅, 刘铜华
DENG Li, SUN Wen, HOU Yi, LIU Tong-hua
自身免疫性甲状腺炎实验动物模型的研究进展
Research progress of the autoimmune thyroiditis animal model
天津中医药, 2016, 33(3): 189-192
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2016, 33(3): 189-192
DOI: 10.11656/j.issn.1672-1519.2016.03.16

文章历史

收稿日期: 2015-08-20
自身免疫性甲状腺炎实验动物模型的研究进展
邓莉1, 孙文2, 侯毅2, 刘铜华2     
1. 陕西中医药大学, 咸阳 712000;
2. 北京中医药大学, 北京 100029
摘要: 自身免疫性甲状腺炎(AIT )是一种常见的器官特异性自身免疫疾病。目前,AIT发病机制还不明确,阻碍了新的有效治疗方法的研发,AIT动物模型的开发应用是AIT研究的重要手段。AIT的动物模型方法主要有异源性甲状腺抗原免疫法、脾细胞体外活化移植诱导法、重组促甲状腺素受体(TSHR)多肽免疫法、cDNA疫苗免疫法、高碘诱发法及自发性模型。通过对其动物模型研究进展进行讨论,旨在建立一个经济、有效的动物模型,以求进一步系统研究自身免疫甲状腺病(AITD)的发病机制及防治。
关键词: 自身免疫性甲状腺炎    动物模型    综述    

自身免疫性甲状腺炎(AIT)是一种常见的器官特异性自身免疫疾病,是自身免疫甲状腺病(AITD)的一种,在临床上主要分为:桥本甲状腺炎(HT)、萎缩性甲状腺炎和产后甲状腺炎(PPT)等。这类疾病最显著的特点是甲状腺被浸润性单核细胞逐渐破坏,最终导致甲状腺功能减退。临床检查可见甲状腺过氧化酶抗体(TPOAb)和甲状腺球蛋白抗体(TGAb)水平明显升高,同时伴有甲状腺功能改变,早期可表现为甲状腺功能亢进、正常或减退,后期发展为甲状腺功能减退。近年来随着人们对碘摄入增多,生活方式和环境等多种易感因素的改变,本病发病率呈逐年上升趋势。其发病机制尚不明确,可能与遗传因素、细胞因子、细胞凋亡及微量元素等有关[1]。越来越多的学者为进一步探讨其确切的发病机制,寻求更合理有效的防治措施,利用实验动物建立了实验性AIT动物模型,笔者就近年来的研究情况进行简要论述。

1 实验性自身免疫甲状腺炎(EAT)

AIT模型的成功标准为两部分:EAT模型中动物血清学检查发现高水平的甲状腺自身抗体和病理学检查发现甲状腺组织不同程度的淋巴细胞浸润,并按其浸润的严重程度分级量化评判[2]

1.1 异源性甲状腺抗原免疫法

研究表明,在AIT中甲状腺球蛋白(Tg)是重要的自身抗原,占甲状腺总蛋白的75%~80%,并与EAT的发生密切相关[3]。实验动物,无论是对Tg或Tg肽高应答的H-2k,H-2s种系,还是低应答的H-2b、H-2d、H-2v种系鼠类,经Tg或Tg肽免疫后,发生抗原决定簇的扩散现象,产生如TgAb、TPOAb、TmAb等甲状腺自身抗体,激活免疫反应,进而使甲状腺组织呈现不同程度淋巴细胞浸润,破坏甲状腺滤泡细胞,最终导致AIT的发生[4, 5]。因此,研究中通常用Tg配合佐剂联合进行多点皮下注射诱导动物(小鼠、大鼠、鸡、犬等)自身产生免疫应答而诱发AIT。

异源性甲状腺球蛋白方面,主要有猪Tg(pTg)、鼠Tg(mTg)、牛Tg(bTg)。国内主要选用pTg联合弗氏佐剂,而国外常用鼠Tg免疫诱导动物产生EAT。郭丹等[6]分别利用pTg和mTg联合弗氏佐剂诱导 CBA/J小鼠建立EAT,比较了相同基因背景下、相同剂量pTg、和mTg免疫诱导产生EAT的效果。结果显示利用CBA/J小鼠建立模型时,mTg为适宜抗原。此外,Si-lu Cui等[7]利用4周龄雌性Lewis大鼠bTg联合弗氏佐剂免疫成功的建立了EAT模型,探索碘摄入升高了血清中白介素-10的水平,对EIT的发展起到了促进作用。另外,可用重组鼠甲状腺过氧化物酶(rmTPO)和豚鼠促甲状腺素受体(TSHR)等免疫诱导EAT的发生[8, 9] ,但目前少用。

动物选择方面,以雌性鼠科动物诱导为主,一种为免疫易感鼠,主要是拥有MHC、H-2k和H-2s基因遗传背景的鼠类[10, 11],包括:Lewis、BB大鼠;TA-1、NOD、CBA/J、BALB/C等小鼠品系均为EAT易感品系。Yu Z等[12]利用H-2遗传背景的BALB/c和C57BL/6雌性小鼠,通过mTg免疫诱导产生EAT,以研究白介素-10是否通过H-2起作用及其可能作用机制,此法成功率高,且对遗传因素作用机制研究有明显优势,但成本高、饲养环境要求严格;另一种为正常小鼠或大鼠,此方法经济、简单,且用普通鼠的最大优势是在以后的研究中可以观察各种致病因素对其基因型的影响,即环境、免疫等因素是否可以诱导基因的异常表达[13, 14]

1.2 脾细胞体外活化移植诱导法

易感系供体小鼠经mTg联合弗氏佐剂或脂多糖诱导后处死,收集活化的脾细胞,经含mTg的完全培养基中培养后,转移到同源受体小鼠,诱导EAT[15]。经mTg活化T细胞的受体发展为淋巴细胞性EAT,而采用易感CAB/J小鼠诱导后的受体,发展为严重的组织学截然不同肉芽肿性EAT[16],是研究肉芽肿性甲状腺炎的重要方法。此法诱导肉芽肿性EAT,其炎症浸润程度约在受体接收活化脾细胞第20天后达到最大,此阶段甲状腺损害程度决定其在第60天后的转归——缓解或进展为纤维化[17]

1.3 重组TSHR多肽免疫法

TSHR是一种膜受体,此方法是指用细菌培养产生重组TSHR的融合蛋白的细胞外部分与麦芽糖结合蛋白连结形成的活性多肽免疫同源小鼠,使小鼠体内产生甲状腺刺激抗体,诱导小鼠AIT发生的方法。将重组TSHR活性片段注入BALB/C小鼠体内,可以诱导EAT的发生[18]。但是此法操作过程比较复杂,成功率较低,故应用比较少。

1.4 cDNA疫苗免疫法

cDNA疫苗可以对传染病和实验性癌症产生保护性免疫,或作为可提供治疗剂量的基因产品。该法一般适用于Th1型的免疫疾病,Eric M等利用RT-PCR和Pfu酶产生人Tg(hTg)编码序列的几个重叠片段,其参与重叠扩增PCR,以及在Tg编码序列中使用特异的限制性位点,加载上质粒,得到hTg cDNA,联合电穿孔法,将其接种于C3H/Hen小鼠特定肌群中[19, 20]。该疫苗可长期、内源性的抗原表达,产生长期的体液和细胞免疫,从而维持和促进甲状腺自身抗原的免疫反应,诱导EAT的发生。该法在研究外周免疫耐受方面与上述异源性甲状腺抗原免疫法相比更为准确[19]。但此法处于初步研究阶段,尚未成熟,成功率较低,需进一步探索。

1.5 高碘诱发法

碘是诱发AIT的重要致病因素,流行病学显示:高碘地区AIT的发病率明显高于非高碘地区,患者尿碘与血清APO-Ab和Tg-Ab呈正相关[21]。过量碘摄入可诱发和加重易感动物AIT的发生和发展,且过度碘化得甲状腺自身抗体其抗原性有所增强[22]。研究不同剂量慢性碘过量诱导易感型小鼠时,可见碘过量引起的甲状腺肿,其质量与用碘量成正相关,与甲状腺上皮细胞超微结构的损害存在剂量依赖的方式,甲状腺炎的发生率,以及甲状腺的淋巴细胞浸润程度随着剂量的增加逐渐增加,且随摄入时间的延长,损伤的程度加重,引起小鼠的甲状腺的功能改变,最终导致小鼠甲状腺功能减退[7, 23]。此法简单易单易于施行,但单纯高碘饮食诱发AIT的成功率较低,需与其他条件配合进行。相关研究表明高碘与Tg免疫对于自身抗水平的升高具有协同作用,高碘摄入使Th1/Th2的平衡向Th1偏移,可加剧Tg免疫EAT模型的炎症反应[24]。现多采取高碘联合Tg诱导EAT易感或非易感株鼠系作为EAT的理想模型[25, 26]

2 自发性自身免疫甲状腺炎(SAIT)

一些动物在没有任何外界因素干预的情况下也会自发出现AIT,这种自发产生的甲状腺炎称为自发性自身免疫甲状腺炎。

Nod小鼠是1型糖尿病自发模型之一,小部分可存在甲状腺自发单核细胞浸润,病变轻微。在此基础上,美国Merk实验室培育出可以在甲状腺细胞表面表达MHC-II类分子H-2k、I-Ak及Dk,仅发生轻度胰岛炎而不发生糖尿病的SAIT小鼠NOD.H-2h4[27]。在含有0.05%碘化钠(NaI)(相当于成人每日摄碘量的1 000倍)饮用水喂养7~8周龄的NOD.H-2h4小鼠8~10周后,接近100%的小鼠可以发展为SAIT,其发生发展需要CD4+ T细胞和B细胞的共同参与,12~16周后其慢性炎症的严重程度最高。在不给碘的条件下,28~40周龄的NOD.H-2h4小鼠,其AIT的发生率大约为60%-70%[28]。NOD.H-2h4小鼠AIT的病理学检查与HT患者类似,都表现为甲状腺中CD4~和CD8+ T细胞、B细胞以及其它单核细胞的浸润[29]。目前,大量实验采用碘过量联合NOD.H-2h4小鼠模型以探讨AIT的可能致病机制,该模型成功率高,实验简便,但国内该品种鼠类引种少,且购价昂贵。

此外,还有其他SAIT动物模型,如OS鸡、Beagle犬等,但受限于经费和饲养条件的要求,且缺乏相关检测试剂盒,目前较少开展。近年来SAIT主要以NOD.H-2h4小鼠为主。

总之,经过多年研究探索,AIT模型的建立在逐步成熟。尽管有某些种系的实验动物由于特有的遗传缺陷可自发产生AIT,但也使其应用受到诸多限制。EAT已成为研究人类AIT的重要工具,国外学者常采用一些有免疫缺陷的易感动物来复制EAT,又以NOD.H-2h4小鼠为主,但SEAT的品系来源受严格的变异种系筛选条件的限制,无论是人为的破坏免疫功能、亦或者利用转基因的方法,成本均很昂贵,技术要求较高,历时较长,且动物可能需要特殊的饲养环境,目前国内尚缺少研究推广相关的条件。利用普通鼠免疫诱导EAT可探讨环境、免疫等可能致病因素对基因型的影响。目前,利用甲状腺自身抗原成分联合佐剂免疫动物或联用高碘诱导法是理想的造模途径,国内应用较多。脾细胞体外活化移植诱导法、重组TSHR多肽免疫法、Tg致敏的树突状细胞诱导免疫法等,同时为EAT模型的构建提供了广阔的思路。碘过量诱导法尤适用于碘过量对AIT的致病机制的研究。AIT是一个综合性疾病,由于遗传因素、性激素、细胞因子、药物和环境因素等多因素都对AIT的发生发展具有重要影响[30],因此,在选择建造EAT模型方法的同时要综合考虑动物种系、性别的差异以及及饲料中的碘含量等问题。建立一个经济、有效的动物模型,对系统研究AIT的发病机制及防治具有重要意义。

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Research progress of the autoimmune thyroiditis animal model
DENG Li1, SUN Wen2, HOU Yi2, LIU Tong-hua2     
1. Shanxi University of Chinese Medicine, Xianyang 712000, China;
2. Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China
Abstract: Autoimmune thyroiditis (AIT) is a common organ-specific autoimmune diseases. Currently, AIT pathogenesis is unclear, hindering the development of new and effective treatment methods, development and application of AIT animal model is an important means of AIT research. Animal model approach AIT mainly heterologous antigens thyroid immunoassay. Transplantation of activated spleen cells in vitro, recombinant TSHR polypeptide immunoassay, cDNA Immunization to induce an immune method, high iodine-induced and spontaneous models. Discuss research progress through the animal model, and it aims to establish an economic and effective animal model system in order to further study the pathogenesis of AITD and prevention.
Key words: autoimmune thyroiditis    animal model    review