单位文秘网 2021-07-08 08:26:07 点击: 次
【摘 要】 强直性脊柱炎是最常见的炎症性疾病之一,普遍认为与免疫遗传及多种环境因素相关,确切的发病机制至今仍不清楚,使其治疗成为世界性难题。转基因动物模型的建立及相关研究为强直性脊柱炎的发病机制提供了很好的研究手段。文章就强直性脊柱炎病因的新近研究及其历年来的动物模型研究作一综述,旨在为建立更成熟、稳定的动物模型提供新思路,并为强直性脊柱炎发病机制及临床新疗法的研制与应用提供有力的依据。
【关键词】 脊柱炎,强直性;病因;动物模型;进展
doi:10.3969/j.issn.2095-4174.2014.07.021
强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)是一种主要累及骶髂关节、中轴骨的慢性自身免疫性炎症性疾病。因其确切病因和发病机制尚不清楚,缺乏特效疗法,且以发病年龄早、病程长、致残率高等为特点,已成为世界性治疗难题。近年来,随着遗传学、免疫学、生物化学和分子生物学等学科的发展和渗透,尤其是转基因技术的应用,AS动物模型的成功建立和应用,使AS的研究取得了较大的进展,临床治疗也取得了重大突破。笔者就AS的病因及其动物模型研究作一综述,为AS动物模型的进一步优化提供新思路,并为AS发病机制的深入研究和临床治疗提供参考依据。
1 AS的病因研究进展
1.1 遗传学研究 近年来大量研究证实,AS是一种具有高度遗传性的疾病,遗传因素在其发病过程中起了主导作用[1-2]。自AS与HLA-B27强关联被发现,即对其关系展开了广泛研究,目前已证实HLA-B27对AS发病的重要作用[3]。基于此,借助转基因技术获得HLA-B27转基因的AS动物模型已得到应用和验证[4]。流行病学研究发现,AS患者中HLA-B27的阳性率约为90%~95%[5]。
现已发现的HLA-B27亚型有70余种,而不同种族和人种HLA-B27亚型具有差异性[6-7]。就目前已知的HLA-B27亚型中,与疾病最相关的亚型为HLA-B*2702、HLA-B*2704、HLA-B*2705、HLA-B*2707,而HLA-B*2706和HLA-B*2709被认为与AS无关。研究发现,中国大陆汉族AS主要与HLA-B*2704和HLA-B*2705亚型相关[8]。然而,HLA-B27在AS发病中的确切作用机制目前还未十分清楚。
目前就HLA-B27在AS发病中的机制研究主要有如下3种假说:①分子模拟假说;②HLA-B27异常形式的免疫识别;③蛋白错误折叠、内质网应激与炎症反应[9]。这些假说仅从主要组织相容性复合体(MHC)基因方面研究AS发病的可能机制,有所局限。因此,非MHC基因对AS发病机制的影响受到了众多学者的关注。研究证实,IL-23作为炎症通路中的一个关键调节因子,与AS的发病有关,IL-23/IL-23R的靶向治疗有望成为预防AS的有效方法,而抑制Th17的活动对治疗自身免疫性疾病具有潜在价值[10-11]。另有学者发现,内质网氨基肽酶1(ERAP1)和AS的关联性与ERAP1在肽链递呈过程中作用的研究,或许能揭开HLA-B27与AS发病的关联机制[12-13]。
此外,目前发现的如细胞色素P450 2D6[14]、IL-1Rα、IL-6、IL-10等非MHC基因与AS发病相关,但由于所用样本量少,尚不足以提供可靠的数据依据。
1.2 免疫学研究 AS患者骨、关节及滑膜组织内有大量的炎性T细胞、单核-巨噬细胞浸润,直接导致T细胞应答,T细胞亚群中Th1及Th2的比例发生了平衡偏移[15]。由此造成了体内的炎性反应,但该种比例失调在AS发病过程中的具体作用有待进一步研究。近年来,全身免疫性疾病的研究热点主要集中于免疫调节细胞(Treg细胞)和Th17细胞及其相关的细胞因子如IL-17、IL-23等 [16]。研究发现,Th17细胞及其细胞因子如
IL-17、IL-6和TNF-α等与自身免疫性疾病密切相关;但AS患者中的Th17细胞的状态以及遗传变异对Th17细胞的功能影响仍未明确。Treg细胞在维持自身免疫耐受、调控炎症反应、维持免疫稳态方面发挥了重要作用,使其成为用于自身免疫性疾病的细胞生物治疗的可能。
1.3 软骨细胞及成骨细胞 AS的基本病理是肌腱附着点的纤维化和骨化,反复循环进展性的骨破坏与新骨形成,最终导致骨关节强直是其发病特点[17]。
其病理过程可分为最早的关节滑膜及周边部位的活动性炎症;继而出现软骨下骨侵蚀性骨质破坏所致的骨密度下降与骨质疏松;最终随着炎症下调、组织修复、骨质增生(修复性)的发生,并伴有韧带附着端的滑膜增生肥厚甚至骨化、肉芽组织生长三个环节。此种骨破坏和新骨形成的基因调控,可用分子模拟假说、HLA-B27异常形式的免疫识别和蛋白错误折叠、内质网应激与炎症反应3种假说进行解释。骨破坏和新骨形成的动态平衡受基因调控的相关细胞因子的影响;而由此加速破骨和成骨的进程,促进了骨及软骨的修复[18-19]。
1.4 感染因素 微生物感染在AS的进展中起了重要作用[20]。目前已经发现与AS发病可能相关的微生物主要有:肺炎克雷伯菌、衣原体、沙门菌、志贺菌等肠道G—菌。有研究已证实,微生物感染是通过诱发HLA-B27而启动AS[21]。另外,研究发现病毒感染也对AS的发病有一定作用,但仍需进一步验证。
2 AS动物模型研究
因HLA-B27与AS的强相关性及其在AS发病中的作用的确切关系尚待进一步研究证实,故建立AS动物模型研究具有重要意义。利用转基因技术建立的HLA-B27动物疾病模型是研究AS发病机制的重要工具,是相关疾病诊疗研究的“敲门砖”。
2.1 AS动物模型的建立 自20世纪80年代开始,转基因技术迅速成为生命科学研究的重要手段。最早的HLA-B27转基因小鼠模型是1987年Krimpenfort P首次成功建立并发表的,之后随着Taurog、Hammer、Khare等学者在该领域的不断研究,逐步完善了HLA-B27转基因动物模型并应用于实验研究和临床新药的研制。近年来,AS动物模型出现了自发性的多系统炎症,国外诸多学者开展了动物模型研究,已获得具有AS典型特征的动物模型,并应用于AS的相关研究[22-24]。
2.2 AS动物模型的价值 根据AS动物模型的研究,可以推测HLA-B27相关疾病的发生机制,其中HLA-B27异常是致病核心,然而这些异常本身或通过干扰体内免疫功能,或与外界抗原作用产生相应而发病。如研究发现的革兰氏阴性菌和肠道炎症在 AS 的发生中起重要作用,即在无菌环境下生长的转基因鼠不发生关节炎,只有当这些鼠暴露于有足够正常菌群的环境时,才会出现关节炎。这一现象充分说明了AS是在遗传因素和环境因素共同作用下发病的。
结合HLA-B27转基因动物研究成果,推测AS的可能发病机制,探讨AS的临床诊疗。如根据相关的微生物鉴定进行相关细菌微生物治疗;根据组织中的异常HLA-B27分子呈递的自身组织抗原表位,合成表位短肽,进行大剂量免疫耐受治疗[25];
运用相应的抑制因子和拮抗剂来阻断异常免疫效应[26-27]。严重AS患者考虑骨髓移植去除病理性CD4和CD8阳性的效应细胞,或血浆置换去除致病细胞因子的作用,缓解症状[28]。对于AS严重畸形者,则可进行手术矫正,并于术后进行康复治疗,改善关节功能。
3 展 望
综上所述,AS的发病与遗传、免疫、感染及环境等因素有关,随着对其研究的逐步深入,尤其是转基因动物模型的应用,取得了一定进展。AS的转基因动物研究是该领域的一大突破,但也存在不足,如成本较高,阳性率较低,表达不稳定。另外,国内学者在该领域的动物模型研究较少,目前还未建立起属于我国HLA-B27亚型的AS动物模型。人体是一个复杂的生命结构,有着复杂的生理病理过程,动物疾病模型的研究推及于人,尤其是生物制剂的研究和应用,需要科学、严谨的制度规范,所以建立、健全相关规范体系迫在眉睫。基因工程开启了AS研究的新纪元,AS诊疗模式的建构有待于进一步完善与优化,而转基因动物模型的应用将为其及全身免疫性疾病的研究与防治提供支持和依据。转基因动物模型为现代医学研究提供了更便捷、更直观的实验基础,现代医学的进展与先进科技分不开,那么,转基因动物模型能否为中医药研究提供方便?中医药治疗在基因水平的研究又应该如何开展?总之,转基因动物模型的研究极有价值和发展前景,如何找寻疾病基因层面的发病机理,将是AS及免疫性疾病诊治的基础与重点,亦是揭开生命科学的神秘面纱的重要途径。
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收稿日期:2014-05-22;修回日期:2014-06-21
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