卵清蛋白至过敏性哮喘(小鼠/豚鼠)

卵清蛋白诱导过敏性哮喘动物模型（小鼠/豚鼠）研究综述

引言
过敏性哮喘是一种由吸入变应原（过敏原）引发的慢性气道炎症性疾病，以气道高反应性、可逆性气流阻塞、黏液高分泌和气道重塑为特征。为深入研究其发病机制、评估潜在疗法，建立可靠的动物模型至关重要。卵清蛋白作为一种强效致敏原，因其易获取性和良好的免疫原性，广泛应用于诱导小鼠和豚鼠过敏性哮喘模型。

模型建立基本原理
卵清蛋白本身并非自然环境中常见的哮喘变应原，但实验条件下其肽段能被抗原呈递细胞加工提呈，激活初始T细胞向Th2方向分化。活化的Th2细胞分泌IL-4、IL-5、IL-13等关键细胞因子：

1. IL-4/IL-13：诱导B细胞发生类别转换，特异性产生IgE抗体。
2. IL-5：促进嗜酸性粒细胞分化、活化及迁移至气道。
3. IL-13：直接作用于气道上皮细胞和平滑肌细胞，诱发黏液过度分泌、气道高反应性（AHR）和气道重塑。

OVA特异性IgE结合于肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面FcεRI受体。当再次接触OVA时，变应原交联受体触发病症发作，释放组胺、白三烯、前列腺素等炎症介质，导致支气管收缩、血管通透性增高和炎症反应。

常用实验动物

1. 小鼠 (Mouse)
   • 品系选择：BALB/c（高Th2应答倾向）、C57BL/6（最常用近交系）、A/J（固有AHR较高）等。
   • 特点：遗传背景清晰、免疫学研究工具丰富、成本相对较低、易于饲养管理。广泛用于机制研究、药物筛选。
2. 豚鼠 (Guinea Pig)
   • 特点：呼吸道结构和生理（如平滑肌反应性、胆碱能神经支配）与人更接近；对组胺等介质高度敏感；易诱导出明显的速发型哮喘反应。常用于验证药物对支气管收缩的即刻效应及气道生理学研究。

标准造模流程（以小鼠为例）

1. 动物准备：选用6-8周龄雌性或雄性小鼠（性别对模型影响较小，但同一实验需保持一致）。适应性饲养1周。
2. 致敏阶段 (Sensitization)：
   • 佐剂使用：常用氢氧化铝凝胶作为免疫佐剂，增强Th2型免疫应答。
   • 致敏注射：腹腔注射卵清蛋白与氢氧化铝混合乳剂（如：OVA 10-50μg + 氢氧化铝1-2mg），共1-3次，间隔7天。
3. 激发阶段 (Challenge)：
   • 气道激发：致敏后约14-21天，通过气道给予OVA雾化吸入或滴鼻激发。雾化激发（如OVA 1%溶液，20-30分钟/天）更接近自然暴露，常用3-7天。
4. 对照组设置：必需设立阴性对照（如PBS致敏+PBS激发）和佐剂对照（OVA佐剂致敏+PBS激发），以排除非特异性反应。

豚鼠模型特点与流程

• 致敏常采用腹腔或皮下注射卵清蛋白溶液（可加或不加佐剂如弗氏不完全佐剂），剂量通常高于小鼠（如OVA 0.1-10mg）。
• 激发多采用雾化吸入OVA（如1%溶液）。
• 豚鼠常在初次吸入激发后数分钟内即表现出强烈的支气管收缩（即刻相反应），可能在数小时后出现迟发相反应。

模型验证与表型评估

1. 气道高反应性 (AHR)：核心指标。使用乙酰甲胆碱或组胺等支气管收缩剂梯度浓度雾化激发动物，通过体描箱测量气道阻力和肺顺应性变化。
2. 气道炎症：
   • 支气管肺泡灌洗液 (BALF) 分析：收集BALF，离心后计数总细胞数并进行细胞分类（尤其是嗜酸性粒细胞比例显著升高）。
   • 肺组织病理学：
     • HE染色：评估炎症细胞浸润程度（气管及血管周围袖套状浸润）。
     • PAS染色：检测杯状细胞化生和黏液分泌增多。
     • Masson染色：观察气道基底膜下胶原沉积（气道重塑早期标志）。
3. 血清学指标：检测OVA特异性IgE、IgG1水平显著升高。
4. 细胞因子谱：肺组织匀浆或培养的脾细胞/淋巴结细胞上清中IL-4、IL-5、IL-13水平升高（Th2型），IFN-γ水平通常较低（Th1型）。
5. 黏液分泌：通过BALF黏液蛋白含量测定或肺组织黏液染色量化评估。

模型应用

1. 哮喘发病机制研究：深入解析Th2炎症、嗜酸性粒细胞作用、IgE介导效应、信号通路（如STAT6、JAK等）。
2. 新疗法评估：
   • 小分子药物（皮质激素、白三烯受体拮抗剂、激酶抑制剂）。
   • 生物制剂（抗IgE、抗IL-5/IL-5R、抗IL-4Rα）。
   • 免疫调节策略或疫苗。
3. 气道重塑机制与干预：研究胶原沉积、平滑肌增生、血管新生及其干预靶点。
4. 环境因素作用评估：污染物、感染等对哮喘发生发展的影响。

模型优势与局限性

• 优势：
  • 可重复性高，操作相对标准化。
  • 能在相对短时间内诱导出典型的过敏性哮喘炎症特征（嗜酸粒细胞浸润、AHR、黏液分泌、Th2反应）。
  • 动物来源广泛，成本可控。
  • 遗传工具小鼠资源丰富，便于机制研究。
• 局限性：
  • 非自然致敏原：OVA非人类哮喘常见变应原，模型反映的是急性、强烈的Th2应答，与人类慢性暴露下形成的复杂免疫环境存在差异。
  • 物种差异：啮齿动物肺结构与免疫反应与人类存在固有差异（如人肺有更多杯状细胞）。豚鼠生理接近但仍非灵长类。
  • 气道重塑相对有限：标准急性模型的气道重塑程度通常不如人类慢性哮喘严重（可通过延长激发时间或调整方案部分模拟）。
  • 自发缓解：停止激发后，炎症和AHR常在数周内自发缓解，难以完美模拟人类慢性持续性哮喘。

结论
卵清蛋白诱导的小鼠和豚鼠过敏性哮喘模型是研究过敏性气道炎症核心机制的强有力工具，尤其在阐明Th2免疫应答、IgE介导炎症及评估抗炎、支气管舒张药物方面具有重要价值。尽管存在物种差异和模型固有的局限性（如使用非生理性变应原），其良好的可操作性、可重复性和相对低廉的成本，使其仍是基础研究与临床前转化研究中不可或缺的经典模型。研究者需充分理解模型的优缺点，谨慎诠释实验结果，并结合其他模型（如屋尘螨模型）或临床研究进行综合判断。

主要参考文献（示例格式）

1. Kumar RK, Herbert C, Foster PS. The “classical” ovalbumin challenge model of asthma in mice. Curr Drug Targets. 2008;9(6):485-94. (综述小鼠OVA模型方法及应用)
2. Shin YS, Takeda K, Gelfand EW. Understanding asthma using animal models. Allergy Asthma Immunol Res. 2009;1(1):10-8. (涵盖多种哮喘动物模型，包括OVA)
3. Zosky GR, Sly PD. Animal models of asthma. Clin Exp Allergy. 2007;37(7):973-88. (比较不同动物模型特点)
4. Lloyd CM. Building better mouse models of asthma. Curr Allergy Asthma Rep. 2007;7(3):231-6. (讨论哮喘小鼠模型的优化)
5. Canning BJ, Chou Y. Using guinea pigs in studies of asthma. Exp Toxicol Pathol. 2008;60(2-3):163-80. (详细介绍豚鼠在哮喘研究中的应用与优势)

注意： 实际研究中使用该模型时，必须严格遵守所在地的动物实验伦理规范和操作指南，确保动物福利。