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慢性前列腺炎啮齿动物实验模型及评价标准

2019年02月20日 浏览量: 评论(0) 来源:Biomedicine & Pharmacotherapy Volume 108, December 2018, Pages 1894-1901 open access 作者:李晓菲译 责任编辑:admin
摘要:慢性前列腺炎(CP)是泌尿外科常见疾病,可在各年龄段发展。在50岁以上的男性中更常见。其治愈率低,复发率高,症状复杂,病程延长,难以愈合,疼痛部位广泛,相关症状较多,给患者带来巨大的生理和心理负担。
摘要:慢性前列腺炎(CP)是泌尿外科常见疾病,可在各年龄段发展。在50岁以上的男性中更常见。其治愈率低,复发率高,症状复杂,病程延长,难以愈合,疼痛部位广泛,相关症状较多,给患者带来巨大的生理和心理负担。目前,前列腺炎的病因、病理及病理生理尚不清楚,仍是医学研究中的一个难题。建立有效的实验研究动物模型已成为探索其发病机制的重要途径。目前有几种流行的建模方法,它们在操作程度、成功率和时间长度上各不相同。通过不同的建模方法研究慢性前列腺炎将成为未来研究的趋势。动物模型的成功制备可为治疗慢性胰腺炎提供相应的理论依据。本文综述了啮齿动物模型研究的最新进展,分析了各种模型的优点、局限性和评价标准,以供参考。
 
关键词:骨盆痛  慢性前列腺炎  慢性非细菌性前列腺炎  动物模型  建模方法  模型的评价指标  自身免疫
 
简介:慢性非细菌性前列腺炎(CAP)或慢性盆腔疼痛综合征(CPPS)是临床上最常见的前列腺炎类型,占90%以上,是泌尿外科常见疾病。指前列腺的炎症状态。发病率约为3-16%。美国国立卫生研究院(NIH)将前列腺炎分为4类,包括急性和慢性细菌性前列腺炎(I型和II型)、慢性前列腺炎(III型)和无症状前列腺炎(IV型)。其中,慢性非细菌性前列腺炎(CNP)或慢性前列腺炎/慢性盆腔疼痛综合征(CP/CPPS)最常见,约占90%。根据前列腺样本中是否存在白细胞浸润,CP/CPPS进一步分为IIIA和IIIB。CNP的病因、发病机制和病理生理学目前是多种多样的。一些研究表明,发病率可能与不明微生物感染、自身免疫异常、氧化应激、内分泌紊乱、神经紊乱和社会心理学有关。组织学上,前列腺炎的特征是多核和单核细胞浸润(中性粒细胞、淋巴细胞、巨噬细胞和浆细胞)在腺泡或导管周围的间质结缔组织中。典型临床表现为尿频、尿急、排尿困难、排尿、排尿或大便后排尿等异常,全身疼痛(腰骶、下腹痛、会阴、睾丸、大腿内侧等)严重者可影响正常性功能。慢性非细菌性前列腺炎对患者生活质量影响较大。人类和啮齿动物的前列腺在解剖学上是完全不同的。为了更好地理解CAP,一个好的动物模型是必不可少的。目前,许多人类非癌症疾病都有适当的动物模型,作为获得研究数据和测试治疗策略的来源。CP动物模型的评价标准由于建模方法的不同,会有不同的检测方法和评价标准。
 
动物模型:建立良好的动物模型的第一步是成功地研究前列腺炎的发病机制。目前尚无公认的动物模型前列腺炎免疫标准方法。国内外许多研究者将啮齿类动物用作实验动物,包括Wistar大鼠、SD大鼠、lewis大鼠、C57BL/6小鼠和NOD小鼠。不同的动物种类有不同的建模方法。
 
实验性自身免疫性前列腺炎(EAP)模型:EAP大鼠模型:目前,EAP动物模型的制作尚无公认的标准方法。国内外许多研究人员都将大鼠作为实验动物。这一模型是由Pacheco-Pruil等人提供,利用Wistar大鼠性腺纯化蛋白,将完全弗氏佐剂(CFA)注入同一大鼠皮下组织,诱导自身免疫。结果发现,8只大鼠中有3只(38%)在接受单次MAG接种后第21天出现促炎反应,重复检测同一种大鼠,20只大鼠中有9只(45%)在30天后出现前列腺症状。这种经典的建模方法一直沿用至今。然而,这种方法的成功有许多限制。目前国内外文献报道,炎症的严重程度不仅与蛋白纯化液的浓度有关,还与注射的时间、地点和剂量有关。一般注射时间为0、15和30天。在大鼠的足底、腹股沟和子宫颈共进行了5次皮下注射。蛋白纯化液浓度过高,可能导致大鼠死亡;如果浓度太低,就不足以引起自身免疫。一些人使用不同浓度的前蛋白纯化液评价剂量-效应关系,发现最佳注射量为40-60 mg/ml。Donadio等人发现前列腺酸性磷酸酶(PAP)也可能是诱发自身免疫性前列腺炎的主要抗原。用重组大鼠或人PAP免疫大鼠4周,在大鼠模型中发现体液免疫,未见细胞毒性T细胞反应(CTL)和组织变化。然而,在哥本哈根大鼠静脉注射重组表达人PAP的疫苗后,可以产生CTL应答和组织特异性前列腺炎,但没有观察到PAP的特异性抗体。提示PAP是否诱导细胞或体液免疫反应可能与大鼠的类型有关。此外,在Wistar大鼠中,来自同基因EAP大鼠模型的脾脏单核细胞也可用于诱导前列腺中的炎症反应。在EAP模型中,引起大鼠前列腺炎自身免疫的主要抗原物质是前列腺类固醇结合蛋白(psbp),它能引起细胞免疫和体液免疫。研究发现单核细胞在第一次注射后7天开始浸润。此后,数量迅速增加,在第28天达到最大值。浸润的单核细胞主要集中在前列腺间质空间,伴有出血和部分组织纤维化,同时出现肥大细胞时,出现炎症。浸润细胞主要为CD4+T细胞和CD8+T细胞,少量巨噬细胞。
 
EAP小鼠模型:Keetch等人提出了建立EAP的第一个小鼠模型。用CFA将同种小鼠腹侧前列腺叶提取物按最大剂量为0.75 mg并辅以百日咳毒素接种C57BL/6小鼠结果发现,C57BL/6小鼠100%发生前列腺炎,炎症范围广泛,集中在前列腺背面,炎症程度与剂量大小有关。不同种类的SJL和A/Jj小鼠的结果不令人满意结果发现,SJL和A/J小鼠可产生一定程度的炎症。免疫30天后发现单核细胞浸润和炎症。该部位集中在间质和血管附近。研究表明,与其他种类的小鼠相比,用C57BL/6小鼠建立EAP模型的成功率较高。Zhou等人利用从前列腺中提取的T2肽(从前列腺中的TRPM8中提取)建立了CP/CPP模型。使用T2+CFA+AL(OH)3.注射。第1天、第14天和第28天皮下给实验组给药(1 ml)。以前成功的CP/CPP模型主要通过增强前列腺中T细胞的积累和抗体识别前列腺抗原。在该模型中,观察到实验大鼠T细胞增强、巨噬细胞向前列腺基质和腺上皮浸润,这表明CP/CPPS模型的建立是成功的。此外,CP/CPPS患者精液精液中发现较高水平的促炎细胞因子(IL-1β和TNF-A)和非特异性炎症标记物(CRP)。在这个模型中,T2+CFA+ Al(OH)3组的TNF-α和IL-β水平显著增加,同时CRP含量也增加,使其成为CP/CPPS的有效模型。由此得出结论:用T2+CFA+Al(OH)3佐剂免疫组的炎症较其他组严重,T2+CFA+Al(OH)3佐剂混合可诱导实验性自身免疫性前列腺炎(EAP),发病率100%。Rivero等人利用NOD小鼠建立EAP模型。他们还将MAG匀浆与CFA混合,在多个部位皮下注射。结果表明,NOD小鼠在接种后第10天和第20天出现明显的前列腺炎症反应。炎性浸润的程度很大,前列腺侧页、背页、精囊和凝固腺可见中度和重度炎性病变。不仅发现了体液免疫反应,而且发现了炎症反应中的细胞免疫反应。在同一组中进行了进一步的实验,结果表明,注射1.0 mg的Wistar大鼠MAG或30 mg的Wistar大鼠PSBP两次可诱导80-100%的年轻雄性NOD小鼠发生前列腺炎,但C57BL/6小鼠只有30%发生炎症。接种MAG的小鼠比接种psbp的小鼠出现水肿更多。总之,自身免疫建模方法可能不适合于每一种啮齿动物。选择Wistar大鼠建立EAP模型,主要是由于前列腺炎的自发、年龄依赖性和组织病理学变化,在许多方面与人类慢性前列腺炎非常相似。当注射的前列腺蛋白纯化液浓度为40-60 mg/ml时,建模成功率可达38%。选择NOD小鼠建立EAP模型,主要是因为它们比C57BL/6小鼠和Wistar大鼠更敏感,模型成功率为100%。证实了nod小鼠适合EAP模型的建立。总的来说,与EAP大鼠模型相比,NOD小鼠模型的优势在于,小鼠物种容易获得且易于培养,适合需要大样本数据的实验,并且有几种免疫技术可用于研究前列腺炎。由于其免疫特性,许多研究者倾向于选择小鼠EAP模型来研究前列腺炎的机制和治疗。主要缺点是诱导自身免疫性前列腺炎的组织自身抗原尚不清楚,NOD小鼠可自发发展糖尿病,从而干扰前列腺炎。
 
年龄相关性前列腺炎模型:大鼠前列腺炎模型:年龄相关性自发性前列腺炎是研究自身免疫性前列腺炎的常用模型。以往的研究表明,不同种族的大鼠在达到一定年龄时,会自发发生非细菌性前列腺炎。自发性前列腺炎有中度单核细胞浸润,主要为CD4+T细胞,炎症主要发生在前列腺间质、腺泡周围和侧叶。研究发现,这些大鼠对自身前列腺抗原的耐受机制存在缺陷,随着年龄的增长和身体环境的变化,耐受机制可能进一步减弱,导致与年龄相关的自发性自身免疫性前列腺炎。不同类型大鼠发生自发性自身免疫性前列腺炎的概率不同。Vykhovanets等人发现60-70%的雄性Lewis大鼠在大约12周时在前列腺的外叶发生自发炎症;22-24周时的SD大鼠有腹部和外侧前列腺。炎症发生率较低(约16%),老年Wistar大鼠自发性CNP发生率为27%;哥本哈根大鼠20周时发生自发性侧叶前列腺炎的比例为88%。
 
小鼠前列腺炎模型:小鼠发生自发性前列腺炎的可能性很小,但在20世纪90年代末,研究人员发现,老年NOD小鼠不仅在胰腺、甲状腺、甲状旁腺和肾上腺中自发发生自身免疫,而且在前列腺中也会发生自身免疫。它能产生自发的自身免疫。Jackson等人结果发现,NOD雄性小鼠在20周时可能发生自发性自身免疫性前列腺炎,并保持稳定。该NOD小鼠患有I型胰岛素依赖性糖尿病。前列腺白细胞抗原在20-30周的雄性小鼠中比8周大的小鼠多2-4倍。到40周时,70%的NOD小鼠会发生前列腺炎反应,同时存在细胞免疫和体液免疫。然而,8周大的nod小鼠对前列腺没有任何细胞和体液免疫反应。研究表明,以IgG2b为主要成分的老年雄性结瘤小鼠血清中可出现抗前列腺抗原IgG抗体的高效价。已鉴定的前列腺抗原主要是psbp。老年雄性NOD小鼠自身免疫性前列腺炎的发生可能与机体对前列腺抗原的抵抗随着年龄的增长而逐渐下降有关,最终导致自发性自身免疫性前列腺炎的发生。另一项研究发现,昆明小鼠也可以通过长期被动禁欲来发展自发性自身免疫性前列腺炎。以往的研究表明,某些种类的大鼠在达到一定年龄后会自发发生非细菌性前列腺炎。该模型的建立与大鼠和小鼠的类型和年龄有关。Lewis、Wistar和Copenhagn大鼠和NOD雄性小鼠随着年龄的增长而发展为自身免疫性前列腺炎的研究提供了很好的模型。该模型具有良好的稳定性和长期维护性。其病理形态与临床表现相似。适用于人CP治疗药物的研究,病理特异性好。然而,建模时间超过3个月,相对较长且成本较高,重复性不理想,因此使用较少。如果是人类慢性前列腺炎的研究,最好以哥本哈根大鼠为模型动物,20周模型成功率可达88%。
 
激素和去势诱导前列腺炎模型:大鼠前列腺炎模型:众所周知,前列腺是一个依赖雄性激素的器官。雄激素在调节前列腺的生长、功能和疾病中起着关键作用。该模型使用雌激素和去势方法,导致异常激素水平和破坏动物体内的雄激素平衡,导致对前列腺的非细菌炎症反应。一些研究者用17β-雌二醇联合卵巢切除术对大鼠进行了模拟,结果表明,三种不同浓度的雌二醇组均能成功诱导前列腺炎炎症改变。此外,还发现100μg 17β-雌二醇治疗Wistar大鼠2-5天也可成功发展为前列腺炎。十一酸睾酮胶囊(2.0 mg/d)治疗10周后,10-12周大的新生大鼠出现严重前列腺炎。通过观察,在受影响的前列腺小叶的两个前列腺腺中发现严重的水肿和淋巴细胞、单核细胞浸润和广泛的纤维化。这表明该方法是100%成功的。
 
小鼠前列腺炎模型:Pakarainen等人发现67%的睾酮治疗的LH受体缺失的LuR-KO小鼠表现出显著的前列腺炎,其特征是在前列腺间质和间质组织之间存在大量淋巴细胞。第21天,8周的睾酮替代疗法开始恢复lur-ko雄性小鼠的性腺功能和附属器官功能。芳香化酶过表达(AROM+)可导致小鼠内源性雌激素水平升高。AROM+小鼠在前列腺开始时是正常的。随着雌激素水平的升高,肥大细胞、巨噬细胞逐渐出现在前列腺中,炎症表现主要为粒细胞和T淋巴细胞浸润。雌激素诱导的CNP模型简单,大鼠品种易得,模型试剂易得,模型成本低。病理变化与老年大鼠自发CNP相似。年龄依赖性自发性大鼠CNP在病理上与人CP相似,因此这种大鼠模型非常适合人CP治疗药物的研究,病理特异性较好。从缺点的角度看,雌激素联合去势方式对无菌技术和复杂手术有较高的要求。
 
化学性前列腺炎模型:化学物质直接注射到动物的前列腺中,导致无菌性CP。目前使用的化学物质包括甘油,2%琼脂、甲醛巴豆油,FCA等。其中,角叉菜胶制剂是最常用的,对前列腺组织损伤小,建模更类似于慢性炎症。Radhakrishnan和Nallu采用SD大鼠前列腺内注射3%角叉菜胶构建CNP模型,并在热刺激和机械刺激期间测试其降低会阴疼痛阈值的程度。他们发现模型大鼠的炎症细胞主要是单核细胞和淋巴细胞,纤维结缔组织增生,间质充血,水肿和其他慢性炎症。化学建模方法是将化学物质直接注射到前列腺中引起炎症,从而不可避免地对前列腺组织造成很大的损伤,该模型模拟了前列腺炎的发病机制。急性前列腺炎与慢性胰腺炎有一定的差异。
 
模型评价指标:由于模型方法的不同,CP动物模型的评价标准会有不同的检测方法和评价标准。然而,绝大多数评价标准都是基于这些方面:组织学、形态学、前列腺指数、尿动力学、炎症因素和疼痛。
 
病理学指标.I型指标(核心指标):CP最直接的指标是前列腺组织的明显炎症。病理观察能准确确定前列腺炎的严重程度,用光学显微镜观察炎症细胞是否浸润,炎症细胞是什么样的,有无组织水肿、腺上皮坏死、脱落、腺上皮消失。病理分级如下:“0”表示前列腺大部分处于静止状态,腺体萎缩,腺上皮起皱。腺腔无分泌物,腺腔明显缩小。“I”表示前列腺中的大多数腺体处于扩张状态。腺腔内有分泌物,但分泌物很少,周围可见少量炎性细胞。“II”表示前列腺呈明显扩张状态,腺上皮变薄变平,腺腔充满红色分泌物。“III”表示前列腺处于显著扩张状态,腺体扩大1-3倍。腺上皮扁平,腺腔充满大量红色分泌物。腺腔明显扩张,散布在炎性细胞周围。根据上述评分标准,由两人随机对每个前列腺病理切片进行评分。
 
生化指标(直接相关指标):CP的直接指标是前列腺液或其匀浆中白细胞显著升高,卵磷脂体分布减少。根据前列腺炎免疫因子,经常检测前列腺匀浆中的IgG、IgA和IgM,成功建立模型后,IgA水平显著升高。根据神经内分泌理论,前列腺炎会引起疼痛和前列腺液分泌过多。前列腺匀浆中的NE、PG、组胺、5-HT和NGF水平增加了IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α和IL-1β的水平。根据免疫学理论,当模型成功复制时,血清T或前列腺组织匀浆降低了T水平、E2水平、血清前列腺特异性抗原(PSA)水平和C反应蛋白(CRP)水平。
 
表观指数,尿量指数,疼痛指数:明显的指标包括动物的前列腺指数、排尿量、饮水量和开放活动。模型制备成功后,前列腺湿重和前列腺指数增加,尿量减少,饮水量减少,开放活动减少,头发光泽降低。前列腺炎可引起尿动力学改变。前列腺炎动物膀胱压力、排尿间隔时间、最大尿压力等尿动力学参数可直接反映前列腺炎的情况。
 
结论:慢性前列腺炎病因复杂,病理生理过程尚未阐明,临床治疗非常困难。为了更好地了解自身免疫性前列腺炎的发病机制,找到正确的诊断和治疗方法,建立有效的动物模型尤为重要。在实际应用中,可结合实验目的和显示条件选择合适的测试方法。上述方法仍有许多不足之处。因此,我们需要不断探索更适合前列腺炎病因、发病机制和临床表现的模型。
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