Anti-TSHR抗体诱导的小鼠或大鼠模型

抗TSHR抗体诱导的小鼠与大鼠模型：构建、特征与应用

摘要： 促甲状腺激素受体（TSHR）是自身免疫性甲状腺疾病（AITD），特别是Graves病（GD）的核心靶抗原。抗TSHR抗体（TRAb）是GD的关键致病因子，其刺激活性（TSAb）直接导致甲状腺功能亢进。为深入理解GD发病机制并开发新型疗法，研究者建立了多种基于抗TSHR抗体的啮齿类动物模型。本文将系统阐述这些模型的构建方法、病理生理学特征及其在基础研究与转化医学中的应用价值。

一、 模型构建方法

1. 主动免疫模型：

   • 原理： 通过注射外源性TSHR抗原（通常为人TSHR胞外域片段或转染细胞）联合免疫佐剂，诱导动物自身产生抗TSHR抗体。
   • 关键步骤：
     • 抗原选择： 常用重组人TSHR A亚基蛋白或其免疫原性片段。TSHR胞外域片段或TSHR转染的细胞（如CHO细胞）也常被使用。
     • 佐剂应用： 需使用强效佐剂以打破免疫耐受，如完全弗氏佐剂（CFA）启动免疫，不完全弗氏佐剂（IFA）加强，或新型佐剂系统（如含CpG寡核苷酸）。
     • 免疫方案： 通常对敏感品系小鼠（如NOD.H2h4, BALB/c）或大鼠进行多次皮下或腹腔注射（如第0、2、4周），随后定期加强。
   • 特点： 模拟了GD中自身抗体产生的主动免疫过程，可观察到抗体滴度升高，部分动物出现轻度至中度甲状腺功能亢进、甲状腺肿大及淋巴细胞浸润。但甲状腺亢进程度通常不及人类GD严重，且眼病表现罕见。

2. 被动转移模型：

   • 原理： 直接将具有生物学活性的外源性TSAb（通常来源于GD患者血清或单克隆抗体）注射到受体动物体内，迅速诱导甲状腺功能亢进。
   • 关键步骤：
     • 抗体来源：
       • GD患者血清IgG： 富含多克隆TSAb。需经严格纯化（如蛋白A/G层析）并验证其刺激活性（如基于细胞cAMP检测）。
       • 单克隆TSAb (mTSAb)： 通过杂交瘤技术或噬菌体展示技术获得，具有高度特异性。常用已知强效TSAb单克隆抗体（需明确其克隆号或特性描述）。
     • 受体动物： 通常选用免疫缺陷小鼠（如SCID, NOD-SCID）或正常小鼠/大鼠。免疫缺陷鼠可避免宿主免疫系统对异源抗体的清除或中和。
     • 注射方案： 可采用单次大剂量腹腔或静脉注射，或多次注射维持效果。剂量需根据所用抗体的效价和动物种属进行优化。
   • 特点： 能快速（数小时至数天内）诱导显著且可重复的甲状腺功能亢进（血清T4/T3升高、TSH抑制）、甲状腺肿大（增生、血管增加）、体重下降等典型GD表现。模型表型直接由输入的TSAb驱动，排除了主动免疫模型中复杂的自身免疫启动过程干扰。

二、 模型特征与评价指标

• 血清学指标：
  • TRAb检测： 在主动免疫模型中，需定期监测血清中抗TSHR抗体水平（如ELISA检测结合活性，基于细胞的生物检测法评估刺激或阻断活性）。
  • 甲状腺功能： 测量血清总T4、游离T4（FT4）、总T3、游离T3（FT3）水平显著升高；促甲状腺激素（TSH）水平被显著抑制（被动模型尤为明显）。
• 影像学检查：
  • 高频超声： 可无创评估甲状腺体积增大、血流信号增强（与人类GD甲状腺“火海征”类似）。
• 组织病理学：
  • 大体观察： 甲状腺明显肿大、充血。
  • 显微镜检查：
    • H&E染色： 滤泡上皮细胞肥大、增生（呈高柱状），滤泡腔胶质减少、吸收空泡增多，间质血管增生、充血，淋巴细胞浸润程度不一（主动模型更明显）。
    • 免疫组化： 可检测甲状腺组织中增殖标志物（如Ki-67）表达增加，炎症细胞浸润情况。
• 代谢与行为表现： 活动增多、易激惹、毛发竖立、体温轻度升高、基础代谢率增加（可通过耗氧量等间接评估）、体重下降（尤其在被动模型中显著）。

三、 模型优势与局限性

• 优势：
  • 直接因果关系： 特别是被动转移模型，明确建立了TSAb与甲状腺功能亢进之间的直接因果联系。
  • 可重复性与时效性： 被动模型表型出现快，个体间差异相对小，便于实验设计和药效评价。
  • 机制研究平台： 理想用于研究TSAb信号转导机制、甲状腺细胞应答、TSHR抗体异质性（刺激型vs阻断型）效应等。
  • 治疗评估： 用于筛选和评价靶向TSHR信号通路（如小分子抑制剂、单抗）或清除TRAb（如血浆置换类似策略）的新疗法。
• 局限性：
  • 缺乏完整自身免疫进程： 主动免疫模型虽能诱导抗体产生，但通常不伴随人类GD典型的眼眶后炎症（甲状腺相关眼病，TAO）和胫前粘液性水肿。被动转移模型更侧重于抗体效应本身。
  • 种属差异： 啮齿类动物TSHR与人TSHR存在差异，抗体结合和信号激活效率可能不同。部分人源单抗在啮齿类中活性可能降低。
  • 抗体来源： 使用人源抗体或血清存在免疫原性问题（在免疫健全动物中会被清除），常需免疫缺陷鼠，限制了免疫机制研究。
  • 甲状腺外表现缺失： 模型难以GD的甲状腺外表现（如TAO）。

四、 应用领域

1. 发病机制研究：
   • 阐明TSAb激活TSHR下游信号通路（cAMP/PKA, PI3K/Akt等）的分子机制。
   • 研究TSHR抗体不同亚型（刺激型TSAb、阻断型TBAb、中性抗体）对甲状腺功能和生长的特异性影响。
   • 探索甲状腺细胞在持续TSAb刺激下的适应与损伤机制。
2. 新型治疗策略开发与评价：
   • 靶向TSHR的药物： 评价小分子TSHR拮抗剂、单克隆抗体（如阻断抗体结合或信号传导的抗体）的疗效。
   • 清除/中和TRAb： 测试血浆吸附、免疫吸附柱或可溶性TSHR诱饵分子等策略。
   • 靶向下游信号通路： 评估抑制cAMP/PKA等通路药物的效果。
3. 抗体特性分析： 用于体内评估不同来源（患者血清、单克隆抗体）TSAb的相对生物学效价和持续时间。
4. 疾病进展研究： 主动免疫模型可用于研究环境因素（如碘摄入、感染）或遗传背景对自身抗体产生和甲状腺功能的影响。

五、 结论

抗TSHR抗体诱导的啮齿类动物模型，特别是基于单克隆TSAb或高活性患者IgG的被动转移模型，已成为研究Graves病甲状腺功能亢进核心机制不可或缺的工具。它们提供了高度可控的实验系统，能够清晰展示TSAb的致病作用，并加速靶向TSHR通路的新型疗法的临床前评估。尽管这些模型无法完全模拟人类GD的所有特征（尤其是甲状腺外表现），但其在阐明TSAb介导的甲状腺功能亢进机制和药物筛选方面的价值无可替代。未来研究可通过开发更人源化的模型（如TSHR人源化小鼠）或联合其他建模方法，以期更全面地模拟GD的复杂病理过程。