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湿热证急性痛风性关节炎动物模型的建立与评价

2021-03-27甘斌李华南章晓云吴剑锋陈丁鹏李松

江西中医药 2021年5期
关键词:病证动物模型证型

★甘斌 李华南 章晓云 吴剑锋 陈丁鹏 李松

(1.江西中医药大学临床医学院 南昌 330004;2.江西中医药大学附属医院 南昌 330006)

痛风性关节炎(GA)是一种由持续高水平血尿酸诱导关节及周围组织内单钠尿酸盐(MSU)晶体沉积而触发的非感染性自身炎症性疾病[1]。GA合并症累及广泛,如心血管疾病、Ⅱ型糖尿病、肥胖等[2-3]。数据统计显示西方发达国家在20年间GA发生率增加了一倍以上,我国GA的发生率总体也呈上升趋势,且趋于年轻化[4]。目前国外西医治疗GA主要采用秋水仙碱、非甾体抗炎药、皮质内固醇等对症治疗,这些治疗方式短时间内便见效但普遍存在胃肠道和肾脏毒性等副作用[5]。中药用于治疗GA历史悠久,且资源丰富,不但能够缓解症状还可兼顾保护肝肾功能[6]。现代中医倾向于将“证候”与“病”模型相结合构建病证结合动物模型,同时病证结合动物模型也是深入研究GA病理生理机制及评价中药药效的重要模式。笔者查阅近年国内外相关文献, 对目前较为成熟的湿热证和GA造模方式进行分类叙述, 阐述目前常用的模型评价标准, 为筛选稳定且具备可重复性及经济效益高的病证结合模型提供科学依据。

1 痛风性关节炎的发病机制

1.1 现代医学对GA的认识 GA被冠为疼痛之首,其痛来去如风是一种自限性疾病[7]。根据临床表现大致分为4个阶段:即无症状性高尿酸血症期、急性发作期、临界期以及慢性GA和痛风石(tophi)期[8]。急性发作期是GA最主要的临床表现,炎性急性发作也是患者就医时最迫切需要解决的症状,严重影响了患者的生活质量。急性GA发作的病理机制是MSU晶体通过膜受体被先天免疫系统识别为异物,诱导产生多种炎症趋化因子和活化因子,最终导致大量激活了先天和后天免疫系统[9]。另有研究表明当嗜中性粒细胞在关节组织中聚集、浸润及活化吞噬MSU晶体后,MSU晶体会随细胞膜的溶解而释放,危险信号将持续存在,进一步加剧炎症反应,最终出现急性GA典型症状[10-11]。此外急性GA反复发作最终导致Tophi的形成并发展为慢性GA。Tophi是由纤维血管壳和更深层的蛋白质电晕组成的有组织的结构,由先天和获得性免疫系统的细胞和MSU晶体核组成[12]。随着Tophi的发展,尿酸盐逐渐沉积,引发关节及组织不断被破坏进而导致严重的功能丧失,大大降低患者的生活质量。

1.2 中医学对GA的认识 古代医家对GA的病因病机和症状做出了探讨,为后世医学家提供了理论依据。传统医学将GA纳入痹证,《素问·痹论篇》明确指出“风、寒、湿三气”为其外因,认为风寒湿邪滞留经脉乃其病机。《丹溪心法》中指出“彼痛风者,大率因血得热……寒凉外搏,热血得寒,污浊凝涩,所以作痛”。《丹溪心法·痛风附肢节痛》指出“遍身骨节疼痛,状如虎咬,或赤肿灼热,痛有常处,或浑身壮热”,这与GA急性发作症状非常吻合。

古代医家将GA视为“富贵病”“帝王将相病”,现在随着中国经济水平的提高,人们的饮食和生活条件均发生了结构性的改变,因此GA的患病率逐年上升。94版《中医病症诊断疗效标准》根据病因病机将GA症型概括为四型:湿热蕴结型、瘀热阻滞型、痰浊阻滞型、肝肾阴虚型,其中湿热蕴结型的主症为患处卒然红肿热痛、拒按,触之灼热,得热则剧、得凉则舒,兼症伴口渴,舌红,苔黄腻,脉滑数。国医大师朱良春[13]认为GA多有饮酒及喜食膏粱厚味的习惯,其病机为脏腑升清降浊功能失衡,湿浊瘀滞内阻,痰湿阻滞经脉而发病,创立浊瘀痹。邓运明[14]指出GA病位在中焦脾胃,病机以脾胃失和为本,湿热痹阻为标,于是提出“固中清消”之法,即固护中焦,清热化湿。张有为等[15]研究提示临床GA中医证型主要是湿热蕴结证(56.99 %)。谢静静等[16]通过对深圳地区GA患者横断面调查研究GA中医证型也是以湿热蕴结证为主。刘靖晗等[17]通过2名专业医师对患者一般资料和临床表现归纳发现GA患者中医证型以湿热蕴结证为主且GA部位多发于第1跖趾关节及踝关节。综上所述GA主要证型为湿热蕴结证,基本病机为饮食不节和外感风寒湿热等淫邪致使脾失健运,津液代谢失常,聚而为湿,湿热痰浊瘀阻经脉。

2 湿热证急性GA动物模型的研究现状

2.1 GA模型 目前国内外常用的GA动物模型,主要选用大鼠或兔作为造模动物,制备急性GA或慢性GA动物模型。最直接的方法是模拟临床患者病理特征直接在模型动物关节腔内注射MSU晶体。Coderre最早采用该法,将MSU晶体混悬液注入雄性SD大鼠关节腔内诱导炎症的发生,进而制备急性GA模型,通过观察大鼠关节体征改变和足趾容积测量仪测量前后6 h内关节体积的变化来判断是否造模成功[18]。Coderre法具有稳定、简便、易操作等优点,但与人类急性GA发作是由于尿酸盐浓度达到一定阈值7.0 mg / dL(420 μmol/ L)时促进机体关节内MSU晶体的沉积不同,因此不能从本质上模拟临床患者急性GA发作,仅适用于单一关节炎症状的研究,用于筛选急性GA抗炎药物。宋娟等[19]改进Coderre法,麻醉后将大鼠一侧踝关节固定至90°并常规消毒,然后用6号针沿跟腱内侧与胫骨呈30°~ 40°方向进针向踝关节腔内注射50 μLMSU晶体混悬液(20 mg/mL),该法从后侧间隙进针可避免损伤关节软骨导致创伤性骨关节炎的发生进而影响实验结果。黄火高等[20]改良MSU晶体的制备,并利用改良的Coderre法将50 μL不同梯度浓度MSU晶体混悬液注入Wistar大鼠踝关节腔内,诱导典型急性GA,结果表明浓度在5~20 mg/mL×50μL内炎症反应呈剂量效应关系。该法不仅证明诱导急性GA的MSU剂量以20 mg·mL-1×50 μL最佳,也证明改良的MSU晶体制备法形态与机体患处沉积的MSU晶体相似提高模型的可复制性。

2.2 湿热证模型 尽管目前有较多关于湿热证动物模型的报道,但多局限于湿阻证和温病湿热模型方面的研究。中医学理论认为脾胃湿热证形成的基础是饮食内伤导致脾胃功能失调所致。吴仕九等[21]对湿热证的造模进行了多方面研究,采用综合因素高糖高脂+人工气候箱(温度35 ℃、相对湿度95 %)+鼠伤寒杆菌造模,成功复制湿热证动物模型,并以发热、神倦、食量、粪便等指标将湿热证的临床表现转化为动物辩证可行的四诊合参。该法根据“脾胃内伤,湿邪内生,外邪再至,内外相引,故病湿热”理论,其中肥甘厚腻饮食损及脾胃造成内湿后以鼠伤寒杆菌感染为外邪,内外引触而致病,从发病机理探讨属于温病湿热模型,且与中医湿热证型的主要症状和体征大体相似。汤朝晖等[22]以不同致病因素为外邪观察其温病湿热证模型的特征,结果提示“内湿”形成主要在于滋腻厚味饮食内伤脾胃导致水液代谢失常湿聚成痰并提出血脂作为湿热证动物模型的微观评价指标。

3 GA病证结合模型评价体系的建立

3.1 行为学评价 辨证论治是祖国医学在临床诊断中最基本的特征,主要依赖于中医望闻问切对采集的症状和体征进行判别。由于动物和人体的先天差异,其无法通过语言来表述身体变化,这限制了中医望闻问切在动物模型评价体系的运用。但我们可加强挖掘动物行为学的改变从而将临床中医评价体系运用于动物模型。通过观察动物的精神面貌分析是否倦怠乏力;通过称量体重、饮食和饮水量分析食欲改变;通过粪便和尿液分析大小便情况;通过测量肛周温度分析是否发热,也可借助舌象分析仪,心电图等现代化仪器,实现动物行为学改变到中医望闻问切的转化,从而达到四诊指标的客观化、标准化[23]。

3.2 微观病理评价 研究表明,GA的炎症反应与复杂的细胞和细胞因子网络有关,IL-1β、TNF-α等是GA相关炎性因子[24]。IL-1β在GA急性发作与消退中起着非常关键的作用,是最经典的致炎因子[25]。沉积关节的MSU晶体作为急性GA炎症发作的启动因素,通过活化NLRP3炎症因子/炎症小体并激活效应蛋白胱天冬肽酶-1,进而将无任何生物活性的白细胞介素-1前体(pro-IL-1β)剪切加工为活性IL-1β[26],介导炎症反应的发生。pro-IL-1β产生的重要途径是由NF-κB(nuclear factor κB,NF-κB)介导的TLR/核因子κB信号通路[27]。

肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)是维持机体免疫平衡的重要活性物质,具有双重生物学效应,既是炎症反应的启动因子,又是炎症持续诱发因子[28]。临床急性GA发作病程中TNF-α发挥重要的调控作用,并且在患者关节液、滑膜及血清中均检测到TNF-α异常表达[29]。湿热环境引起机体分泌内生致热原TNF-α、IL-1细胞因子分泌增加,导致体温升高,从而产生身蜷倦怠、呃逆、大便粘滞不爽等温病湿热证样[30]。研究还发现湿热外环境可上调TNF-α的基因表达以介导更多的炎症因子的产生最终导致炎症级联反应,这可能正是湿热证形成的一个重要环节[31]。IL-1β、TNF-α既是湿热证的主要致病机理,也可作为湿热病证的客观性微观评价指标。此外对不同中医证型的急性GA致炎因子进行测定,结果显示:湿热蕴结证中IL-1β和TNF-α明显高于其他证型[32]。

水通道蛋白(aquaporins,AQPs)是一类由内在膜蛋白组成的高度选择性跨膜通道。在维持机体水液代谢的正常生理情况下,AQPs始终保持激活状态,通过参与自由水的分泌、吸收介导水的生物膜转运,对保持生物体水恒定及细胞微环境的稳态起核心作用,是保持机体水代谢平衡的分子学基础[33]。湿热证“湿”的产生与机体水液平衡代谢紊乱有着必然联系[21],责之于各脏腑(主要是肺脾肾)水液疏布功能障碍。其中AQP2是肾脏最常见的AQPs之一,是肾脏集合管水重吸收的核心蛋白,也是目前已知唯一对抗利尿激素(ADH)敏感的水通道蛋白[34]。在湿热证的微观病理状态下,AQPs的改变,是“湿热”之“湿”存在于机体的重要病理机制之一[35]。

体温上升是湿热证的体征之一。血浆内皮素(endothelins,ET)是目前已知作用效果最强的缩血管活性物质而降钙素基因相关肽(calcium generelated peptide,CGRP)具有持久、强烈的舒血管作用,可能ET存在生理拮抗,二者相互作用可调节全身血管的收缩与扩张从而改变循环系统中血流量变化并影响机体散热系统进而控制机体体温变化[36-37]。研究发现湿热证模型血浆ET含量高于空白对照组而CGRP含量则下降,这证实了湿热证的体温升高,其“热”的生理机制、量化评定与ET-CGRP反馈调控密切相关。

4 小结与展望

西医学特征是辨病,中医学特征是辨证论治,过去单纯的“病”或“证”动物模型在中医临床与基础研究的对接过程中无法很好衔接,因此诸多研究转为将西医疾病观和中医基础理论相结合构建二者均具备的病证结合动物模型,目的使中医临床与基础研究相衔接。从中医基本理论出发将“证”和临床“病”特征相结合模拟湿热证急性GA发病环境、因素构建病症结合动物模型,同时探索病证结合动物模型评价体系,提出把动物行为学的改变结合微观生化指标检测转化为中医临床的望闻问切,从而将四诊合参运用于动物模型评价,将IL-1和TNF-α炎性因子用于炎症反应程度评价,AQPs、CGRP和ET作为湿热证的评价指标。

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