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干货 | 类风湿性关节炎动物模型都有哪些？

发布时间：

2022-12-15 16:12

导读：

类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种常见的自身免疫性疾病，致残率高，其病理机制尚不明确。构建合适的尤其是与人RA发病相似的动物模型在研究RA的发病机制和临床治疗方面具有十分重要的意义。本期文献解读就带大家了解类风湿性关节炎动物模型。

类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种慢性自身免疫性疾病，多见于多关节性和对称性地侵袭手足小关节，还常累及关节外其他器官。目前，对于RA的发病原因和发病机制尚未完全明确，还没有十分有效的靶向治疗药物。

最常用的RA动物模型

1.胶原诱导性关节炎 (collagen-induced arthritis,CIA)

（1）小鼠模型

胶原诱导性CIA模型是最广泛使用的 RA 小鼠模型之一。用异源的Ⅱ型胶原免疫动物，可以诱导机体产生针对关节软骨Ⅱ型胶原的自身免疫反应，临床表现为多发性末梢关节炎。

造模方法：

将Ⅱ型胶原溶于醋酸中，在4℃下搅拌至充分溶解并置4℃冰箱过夜，再将灭活的卡介苗（BCG）置于液体石蜡中，配置成完全弗氏佐剂（complete Freund’s adjuvant，CFA），将二者等体积混合、乳化，制备成为Ⅱ型胶原乳剂。将该乳剂注射于小鼠尾根部皮内0.1ml，使小鼠引发炎症，在注射后的第21日再于小鼠的腹腔中注射0.1ml的Ⅱ型胶原乳剂作为激发注射。

首次免疫注射后，小鼠会出现局部的炎症刺激反应，一周左右就会愈合；而致炎后的24d小鼠会出现关节肿胀，从后足发展到前足再到尾部；在发病的过程中，小鼠毛发光泽减退并轻微脱毛，体重减轻。

（2）大鼠模型

造模方法：将牛二型胶原（CⅡ）与不完全弗氏佐剂（Freund incomplete adjuvant，IFA）混匀乳化；第一天于大鼠多部位皮内免疫注射，1周后腹腔注射加强免，二次免疫3-7天内即可得到模型。

在致敏7d后，踝关节会轻度肿胀和皮肤发红，3周后症状加重，甚至皮肤发生溃疡；5 ~ 6周后病理改变进一步加重，关节软骨及软骨下骨质均受血管翳的侵蚀和破坏。

易感动物有：SD大鼠、wistar大鼠、Lewis大鼠、DA大鼠等。

关节炎病理

大鼠足底

大鼠关节炎microCT

2.佐剂诱导的关节炎(adjuvant Arthritis,AA)

AA 模型是最广泛使用的大鼠 RA 模型，有不完全弗氏佐剂（Freund incomplete adjuvant,IFA）和完全弗氏佐剂（complete Freund’s adjuvant,CFA）两种类型。

造模方法：首先对液体石蜡与无水羊毛脂按一定比例混合成的混合液进行高压灭菌，如果不加卡介苗的即为IFA，加卡介苗的为CFA。于大鼠皮内注射致炎。

模型特点：造模方法简单易行，模型一般于致炎后 10~20d 出现续发炎性症状,约在 20 d 达到高峰。炎症表现以踝关节为重,可侵及足垫和全足。关节肿胀症状与临床RA患者具有相似性，但会出现免疫功能紊乱现象。

小贴士：CFA和IFA相比多了一个结合分枝杆菌，理论上CFA的免疫应答增强效果更好。大鼠比小鼠敏感所以用IFA也可以，但是CFA会更好用。

3.卵蛋白诱导性关节炎模型

造模方法：多数采用大鼠，将卵蛋白溶解于生理盐水配成20g/L的溶液，与等量弗氏佐剂充分混合，于动物背部皮下注射，连续三周每周1次注射，第五周与关节内注入5mg溶解的卵蛋白。

该模型发病率高，卵蛋白诱发的关节炎模型病理改变明显，且炎症持续时间久。

卵蛋白诱发的关节炎模型还可用在实验兔、羊等动物。

其他类型RA动物模型

一.诱导模型鼠

1.二甲基双十八烷基铵(DDA)诱导的关节炎(DDA induced arthritis,DIA)

该模型多采用Lewis和DA大鼠，皮下注射2 mg溶于磷酸缓冲液的DDA溴化物时，可诱导轻度多关节炎；如混合IFA后注射，可复制重症关节炎。

2.链球菌细胞壁诱导的关节炎(SCWA)

造模方法：将A群链球菌与其他细菌的肽聚糖-多聚糖混合液，注射于大鼠腹腔内，24 h后即可出现明显的急性关节炎症状。常用雌性的Lewis (LEW/N。)大鼠，诱导后期可演变成长期慢性关节炎。

3.辅剂诱导的关节炎

造模方法：将IFA结合灭活Mtb进行敏感大鼠尾部皮下注射，连续14 d，一般在免疫后8 ~ 12 d出现关节炎症状，几周后疾病进展迅速，可发展为破坏性关节炎。最易感大鼠品系为DA或LEW大鼠。该模型与人类的RA比较相似。

4.Avridine 诱导的关节炎

造模方法：将Avridine注射于LEW大鼠尾部所建立的大鼠关节炎模型。雌性大鼠较雄性的症状更明显更严重。

5.软骨低聚体基质蛋白(COMP)诱导的关节炎

造模方式：主要将等体积的COMP溶液与完全佐剂混合乳化后，皮内注射于敏感大鼠尾巴根部。

易感品系：DA和LEW大鼠。但该模型缺点是稳定性差。

6.朴日斯烷诱导的关节炎(pristante-induced arthritis,PIA)

造模方法：将朴日斯烷( pristane)300μL皮下单独注射于敏感大鼠尾部，注射2 ~ 3周后，产生关节炎症状，该模型可持续数个月。

易感大鼠：DA和LEW大鼠。

7.抗原诱导的关节炎(antigen-induced arthritis,AIA)

造模方法：在股骨头对应的外部皮肤皮内注射100μg甲基化牛血清白蛋白(mBSA)和CFA混合液，并注入小鼠尾部和膝关节腔内，从第1天开始就会出现严重的关节炎症状，但持续3d后症状会逐渐减轻。

8.胶原抗体诱导的关节炎(collagen antibody induced arthritis,CAIA)

造模方法：给予内毒素(LPS)和单克隆抗体混合物诱导而成。此模型易感品系为C57BL/6小鼠，需用浓度为10mg/mL的小鼠抗CⅡ诱导，可以在几天内诱导持续严重的关节炎。

9.蛋白聚糖诱导的关节炎 (proteoglycan- induced arthritis,PGIA)

造模方法：采用佐剂将软骨蛋白多糖乳化后，分别在0d、21d、42d对小鼠进行腹腔注射，4周以后可诱导糜烂性关节炎。

10.迟发性过敏性关节炎 (delayed-type hypersensitivity arthritis,DTHA)

DTHA为近年来发展的关节炎模型，在C57BL / 6小鼠中其发病率为100%。

造模方法：将mBSA与CFA的混合物和CⅡ抗体注射C57BL/6小鼠尾部，在第4天静脉注射CⅡ抗体和第7天皮下注射含有mBSA的PBS于右脚底部，再过3~7d，小鼠足爪迅速出现严重关节炎症状，约14d后炎症消退。

11. 葡萄糖-6-磷酸异构酶(glucose-6-phosphate isomerase,GPI)

造模方法：在DBA/1小鼠体内使用GPI诱导RA模型。从第35天开始，足趾出现轻微的肿胀，关节红肿、畸形，并伴有活动障碍。

12.莱姆病螺旋体诱导的关节炎

造模方法：从莱姆病螺旋体中分离出来的细菌经背部皮下注射于敏感的C3H、C57BL/6和BALB/c小鼠背部给予免疫，也可以建立RA小鼠动物模型。

13.链球菌细胞壁诱导的关节炎(streptococcal cell wall-induced arthritis,SCWA)

造模方法：SCW可诱导急性的小鼠关节炎模型，一般注射几小时后，炎性因子就会出现高表达。

易感品系有：BALB/c、DBA/1和C3H小鼠。C57BL/6是抵抗品系。

14.矿物油诱导的关节炎(oil induced arthritis, OIA)

OIA 是一种基因限制性、独特的大鼠关节炎。

造模方法：选择较敏感的DA大鼠于尾部皮下注射IFA 形成的动物模型。一般于注射后14 d出现关节炎症状，关节肿胀较其他类型的关节炎轻。

模型特点：OIA 与 CIA 表现几乎相同,但不产生 CII 的抗体。同时还出现 IL-2、IFN-γ 及 TNF-α 高表达。

二.转基因小鼠

1.K/BxN小鼠(K/BxN TCR-tg)模型

造模方法：在正常小鼠体内可注射K/BxN小鼠血清，就会出现一过性的关节炎临床症状，一般在10~14d后会达到峰值，随后在几周内逐渐减退，可重复注射血清来维持模型的持久性和稳定性。

2.TNF-α转基因小鼠模型

造模方法：该小鼠模型开始先用C57BL/6×CBA杂交，再与DBA/1回交。该模型从3~4周龄开始便伴有踝关节肿胀，9周左右出现关节破坏。

3.SKG 小鼠模型

SKG小鼠依赖于BALB/c背景，其ZAP-70基因位点发生突变而培育出来的，是高度依赖IL-17及其它细胞因子的表达、具有隐形突变基因的自发性关节炎模型。该模型还呈现关节外病变如肺炎、皮炎等。

4.IL-1受体拮抗剂敲除小鼠模型

该小鼠一般在出生后5~8周会自发发展为关节炎。临床上常出现炎性浸润和生成血管翳等特点。

该模型动物必须选用BALB/c小鼠，对于其他品系的小鼠复制不出来。

总结

近年来所建立的各种大小鼠RA动物模型趋于稳定，其中以CIA小鼠模型和AA大鼠模型应用最为广泛。

但到目前为止还未有一种动物模型可以囊括人类RA发病的所有特征。这需要我们对RA模型从病理和免疫学方面进行全方位的评估，同时还应借助现代医学影像技术，提高观察的准确性和可靠性，为今后RA动物模型的进一步探讨以及RA的临床治疗药物研究提供坚实的理论依据。

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参考文献：

doi: 10. 3969 / j.issn.1671-7856. 2021. 01. 023

doi.org/10.1186/s13075-020-02370-1

doi:10.1038/nprot.2007.173

《人类疾病动物模型复制方法学》2008年1月第1版

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