非感染性后葡萄膜炎实验模型：机制研究的重要工具
引言
非感染性后葡萄膜炎（NIPU）是一组严重威胁视力的眼内炎症性疾病，主要累及脉络膜、视网膜、视网膜血管及视神经。其病因复杂，涉及自身免疫异常、遗传易感性和环境因素等多方面相互作用。由于直接研究人类患者存在诸多限制（如组织获取困难、疾病异质性高、难以进行干预研究等），建立可靠且可重复的动物模型和非动物体外模型，对于深入阐明NIPU的发病机制、筛选潜在治疗靶点及评估新疗法安全性和有效性至关重要。
一、 非感染性后葡萄膜炎的核心特征与建模目标
NIPU模型旨在模拟人类疾病的关键病理生理特征：
- 免疫细胞浸润： 脉络膜、视网膜血管周围及玻璃体腔出现以T细胞（特别是Th1, Th17）、巨噬细胞、树突状细胞等为主的炎性细胞浸润。
- 组织损伤：
- 视网膜： 感光细胞损伤/凋亡、视网膜色素上皮（RPE）功能障碍/破坏、视网膜水肿。
- 脉络膜： 脉络膜增厚、血管炎/血管渗漏、新生血管形成（见于某些类型如VKH）。
- 视网膜血管： 血管炎、血管闭塞、血管渗漏。
- 血-视网膜外屏障（oBRB）破坏： RPE紧密连接破坏，导致脉络膜来源的炎性细胞和分子进入视网膜下腔和神经视网膜。
- 自身免疫反应： 存在针对视网膜自身抗原（如视网膜S抗原、光感受器间维生素A类结合蛋白、恢复蛋白等）的特异性T细胞和/或抗体反应（在自身免疫性模型中）。
- 慢性化与复发倾向： 部分模型可展现疾病的慢性过程和复发特征。
二、 主要实验模型类型
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实验性自身免疫性葡萄膜炎模型
- 原理： 利用视网膜特异性抗原（常用抗原见下表）联合强效免疫佐剂（如弗氏完全佐剂）免疫易感动物品系（如Lewis大鼠、B10.RIII小鼠、C57BL/6小鼠等），打破免疫耐受，诱导针对视网膜组织的自身免疫反应。
- 代表性模型： 实验性自身免疫性葡萄膜炎是最经典、应用最广泛的NIPU模型。
- 特点：
- 明确由特定视网膜抗原驱动，模拟了人类某些自身免疫性葡萄膜炎（如伴有视网膜血管炎的中间葡萄膜炎、全葡萄膜炎）。
- 疾病严重程度和时间进程相对可控。
- 高度依赖于动物品系（遗传背景）、抗原剂量、佐剂类型和免疫途径。
- 急性发作后可能进入慢性缓解期，但通常不会自发复发（除非进行再次免疫）。
- 常用视网膜抗原：
- 光感受器间维生素A类结合蛋白： 免疫原性强，是诱导EAU最常用的抗原之一。
- 视网膜S抗原： 免疫原性强，广泛使用。
- 恢复蛋白： 免疫原性相对较弱，常与IRBP或S-Ag联合使用或用于特定研究。
- 视紫红质： 主要用于研究针对视杆细胞外节的免疫反应。
- 人源性抗原肽段： 基于人类疾病中鉴定的T细胞表位，用于构建更具人源化特征的模型。
表：常用视网膜抗原及其特点
抗原名称 主要定位 免疫原性强弱 诱导EAU特点 IRBP 光感受器间基质 强 最常用，病变典型，病程相对标准 S-Antigen (S-Ag) 光感受器外节/胞体 强 广泛使用，病变严重 恢复蛋白 (Recoverin) 光感受器胞体/内节 中等 可能与癌症相关视网膜病变有关 视紫红质 (Rhodopsin) 视杆细胞外节 弱-中等 主要用于视杆细胞特异性损伤研究 人源肽段 (如IRBP肽) N/A 可变 提高人源相关性，研究特定T细胞反应 -
转基因/基因敲除模型
- 原理： 利用基因工程技术，在动物基因组中引入特定的致病性人类基因（如HLA-B27转基因大鼠/小鼠模拟脊椎关节病相关葡萄膜炎）或敲除关键的免疫调节基因（如调节性T细胞相关基因FoxP3、免疫检查点分子基因PD-1/CTLA-4、细胞因子/受体基因等），使动物自发或在轻微诱发条件下发生葡萄膜炎样病变。
- 特点：
- HLA-B27转基因模型： 能自发产生包括前葡萄膜炎、胃肠道炎症、关节炎在内的多系统病变，是研究强直性脊柱炎等相关葡萄膜炎的重要模型。
- 免疫失调模型： 通过破坏免疫耐受关键节点（如Treg缺失），模拟由免疫稳态失衡驱动的葡萄膜炎，有助于研究免疫调节机制和新靶点。
- 通常发病较EAU模型慢，病程更长，可能更接近人类慢性过程。
- 构建和维护成本较高，表型可能不完全一致。
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诱导模型（非抗原特异性）
- 原理： 使用非特异性免疫刺激剂或物理/化学方法诱发局部或全身性炎症反应，波及眼后节。
- 示例：
- 脂多糖模型： 玻璃体腔内注射细菌脂多糖，快速诱发显著的葡萄膜炎症（主要为先天免疫反应），常用于急性炎症机制和抗炎药物筛选研究。
- 激光诱导模型： 使用激光破坏RPE或Bruch膜，诱导局部炎症反应、脉络膜新生血管形成及继发性炎症浸润（如年龄相关性黄斑变性研究模型的一部分，但也伴随明显的炎症成分）。
- 创伤模型： 眼球穿孔伤或钝挫伤可导致继发性后段炎症。
- 特点： 操作相对简单，炎症反应快速且强烈，但通常缺乏针对眼组织的特异性自身免疫特征，更侧重于急性炎症通路或继发性损伤的研究。
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体外模型
- 原理： 利用体外培养的细胞或组织模拟部分NIPU病理过程。
- 类型：
- 免疫细胞-靶细胞共培养： 如将活化的自身反应性T细胞与视网膜细胞（RPE细胞、Müller胶质细胞、光感受器细胞）或视网膜组织切片共培养，研究T细胞介导的细胞毒作用、细胞因子释放及靶细胞损伤机制。
- 血-视网膜屏障模型： 在Transwell系统中培养RPE细胞或视网膜血管内皮细胞单层，模拟oBRB/iBRB，研究炎症因子（如TNF-α, IL-1β）或免疫细胞对屏障功能和通透性的影响及药物保护作用。
- 视网膜/脉络膜器官培养/类器官： 保留部分组织结构，用于研究局部炎症反应和药物递送。
- 特点： 可精确控制实验条件，易于进行机制研究和高通量筛选，但无法完全模拟体内复杂的器官水平和全身免疫环境。
三、 模型评估与验证指标
确认模型成功建立并评价病变程度至关重要，需结合多种方法：
- 临床评估：
- 裂隙灯显微镜： 观察眼前段炎症（房水闪辉、细胞）、角膜后KP（提示前房受累）。
- 眼底镜检查/眼底成像： 直接观察视盘水肿、视网膜血管迂曲/白鞘、渗出、出血、脉络膜病灶等（后段表现更关键）。
- 光学相干断层成像： 定量评估视网膜各层厚度变化、RPE层改变、视网膜下积液/渗出、脉络膜增厚。
- 眼底荧光血管造影/吲哚菁绿血管造影： 评估视网膜及脉络膜血管渗漏、遮蔽荧光、无灌注区、脉络膜血管充盈延迟等血管异常。
- 组织病理学评估： 金标准。对眼球进行组织切片和染色（常用H&E，特殊染色如CD3、CD4、CD8、CD68、F4/80检测免疫细胞），观察：
- 炎症细胞浸润部位（脉络膜、玻璃体腔、视网膜血管周围、视网膜下腔）和密度。
- 组织损伤程度（光感受器层变薄/破坏、RPE层紊乱/缺失、视网膜结构紊乱、血管炎表现）。
- 肉芽肿形成（模拟某些特定类型如结节病）。
- 新生血管形成。
- 功能学评估：
- 视网膜电图： 评估视网膜整体功能，尤其是光感受器细胞（a波）和双极细胞（b波）功能损伤程度。
- 视觉诱发电位： 评估视神经传导功能损伤。
- 分子与细胞免疫学分析：
- 流式细胞术： 分析眼内浸润细胞（房水/玻璃体吸取液、视网膜/脉络膜组织消化液）和引流淋巴结/脾脏中免疫细胞的表型、比例和活化状态（如Th1/Th17/Treg比例、巨噬细胞极化）。
- 细胞因子/趋化因子检测： 检测眼内液（房水、玻璃体）或眼组织匀浆中IFN-γ、IL-17、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-23、MCP-1等关键促炎因子的水平。
- 自身抗体检测： 在自身免疫模型中检测血清或眼内液针对视网膜抗原的自身抗体。
四、 模型的选择与应用
选择何种模型取决于具体的研究问题：
- 自身免疫机制研究： EAU模型（IRBP/S-Ag诱导）是首选，转基因模型（如HLA-B27）用于特定类型研究。
- 免疫调节机制/新靶点验证： 基因敲除模型（如Treg缺陷模型）、体外细胞共培养模型。
- 先天免疫/急性炎症通路研究： LPS模型。
- 屏障功能研究： 体外血-视网膜屏障模型。
- 药物筛选（急性效应）： LPS模型、EAU早期阶段。
- 药物筛选（慢性/免疫调节）： EAU模型（慢性期）、自发转基因模型。
- 脉络膜病变/新生血管研究： 某些EAU模型（累及脉络膜）、激光诱导模型（继发炎症）。
五、 挑战与未来方向
尽管现有模型极大地推动了研究进展，仍面临挑战：
- 疾病异质性： 人类NIPU包含多种亚型（如白塞病、VKH综合征、结节病性葡萄膜炎、鸟枪弹样视网膜脉络膜病变等），目前缺乏能完美模拟所有亚型特征的单一模型。需要开发更多样化、更具亚型特异性的模型（如基于人类遗传易感位点的模型）。
- 慢性化与复发： 多数EAU模型呈急性或单相病程，难以稳定模拟人类疾病的慢性迁延和反复发作特性。改进模型或建立慢性刺激方案是重点。
- 转化瓶颈： 动物模型中的成功疗法在人体临床试验中失败率较高，提示模型预测性仍需提高。加强模型标准化、使用人源化免疫系统模型、结合多组学分析寻找更可靠的生物标志物是发展方向。
- 微环境复杂性： 体外模型难以完全眼内复杂的细胞互作和三维组织结构。类器官、器官芯片等先进技术有望提供更逼真的微环境模拟。
- 神经退行性变： 长期炎症导致的神经视网膜变性和视神经损伤在模型中相对研究不足，需整合更多神经损伤评估指标和长期观察。
结论
非感染性后葡萄膜炎实验模型是该疾病基础研究与临床转化不可或缺的桥梁。从经典的实验性自身免疫性葡萄膜炎到先进的基因工程模型和体外系统，每种模型都具有独特的优势和适用范围。研究者需根据具体科学问题谨慎选择最合适的模型，并结合多维度的评估手段进行全面解析。面对模型在模拟疾病复杂性、慢性复发性和转化预测性方面的挑战，持续改进现有模型、开发创新性模型系统并深入理解物种差异，将是未来研究的重中之重，最终目标是为阐明NIPU的精确发病机制和开发更有效的个体化治疗方案提供坚实基础。