幽门螺杆菌感染动物模型最新进展

李弘1（通讯作者*），颜丽萍1，梁勇1，张旭2
(1.桂林市第二人民医院消化内科，广西桂林；2.桂林医学院，广西桂林）

【摘 要】：幽门螺杆菌（HP）感染动物模型因其在胃炎、消化性溃疡、胃癌等疾病的预防、治疗以及疫苗的研发中的重要性，近年来得到广泛的应用和令人瞩目的进展。通过模型的构建，首先确定了胃粘膜防御和修复的基本机制，其次，对相关疾病的发生发展有了新的认识和更深的理解。目前构建模型的动物包括：小鼠、大鼠、豚鼠、蒙古沙鼠、灵长类动物、猫、雪貂和猪。为方便选择合适的动物模型研究以及更系统、更全面的把控胃炎、消化性溃疡等消化道疾病的最新发展，现就幽门螺杆菌感染动物模型研究进展做如下综述。

【关键词】：幽门螺杆菌；动物模型；胃炎；消化性溃疡

[中图分类号]：R573.6 [文献标识码]：A DOI：10.19613/j.cnki.1671-3141.2019.16.038

本文引用格式：李弘，颜丽萍，梁勇，等.幽门螺杆菌感染动物模型最新进展[J].世界最新医学信息摘，2019，19(16)：79-81.

Recent Advances in Animal Models of Helicobacter Pylori Infection
LI Hong1,YAN Li-ping1,LIANG Yong1,ZHANG Xu2
(1.epartment of Gastroenterology, Second People's Hospital of Guilin, Guilin Guangxi; 2.Guilin Medical College, Guilin Guangxi)

【ABSTRACT】: The Animal models of helicobacter pylori (HP) infection have been widely used and made remarkable progress in recent years because of its importance in the prevention and treatment of gastritis, peptic ulcer, gastric cancer and other diseases, as well as   the research and development of vaccines. Through the establishment of the model, the basic mechanism of gastric mucosal defense  and repair was firstly determined, and the occurrence and development of related diseases were further understood. Currently,  the model animals include mice, rats, guinea pigs, Mongolian gerbils, primates, cats, ferrets and pigs. In order to facilitate the selection of appropriate animal model research and the more systematic and comprehensive control of gastritis, peptic ulcer and other digestive tract diseases of the latest development, the progress of helicobacter pylori infection animal model research is summarized as follows.

【KEY WORDS】: Helicobacter pylori; Animal model; Gastritis; Peptic ulcer

0  引言

1983年Warren和Marshall[1]成功分离出幽门螺杆菌(Helicobacterpylori，HP)，为胃炎、消化性溃疡的诊断和治疗开辟了新篇章。随着研究深入，发现HP不仅是消化道疾病中最常见的致病因子，更是激活胃癌进展的Ⅰ型致癌物，而且被发现在胃外疾病中发挥作用，几乎影响身体所有系统[2]。
目前，幽门螺杆菌(HP)的感染率在发展中国家远远高于发达国家。我国人群HP的感染率高达50%-70%[3]。HP在胃内定植可引起人类不同的病理改变，包括胃炎、消化性溃疡、粘膜相关淋巴组织（MALT）淋巴瘤、癌前病变和胃腺癌。统计表明感染幽门螺杆菌的个体发生消化性溃疡(PUD)的风险比未感染的个体高出6.8倍。HP诱导的消化性溃疡发生于慢性浅表性胃炎，与胃酸分泌增加和Th1细胞极化免疫反应有关[4]。对于这些疾病的治疗通常依赖于HP根除，然而由于严峻的抗生素耐药形势，根除HP越来越难以实现。因此，迫切需要合适的幽门螺杆菌相关胃病理学实验动物模型来支持该领域中的新药物及新的治疗方法的研发。

1  动物模型的选择

早期动物研究表明，临床分离的幽门螺旋杆菌宿主范围相对较窄，都是使用其他动物分离出来的螺杆菌属。从猫胃粘膜中分离出的猫科螺杆菌，随后在犬胃中也被分离得到[5]。KhoshnegahJ的研究[7]发现人分离株能够定植于猫的胃部。如今，正如HP进化成生活在人类胃里一样，许多幽门螺杆菌属可以生长在大部分动物提供的胃内环境中。HP可以感染灵长类动物、实验室饲养的雪貂、猫、犬、小鼠、大鼠、豚鼠、蒙古沙鼠和猪。这些动物模型被用作HP诱导疾病发病机制的研究以及抗Hp的评估。

1.1灵长类动物模型

Hp感染的灵长类动物有日本猴和恒河猴，最开始因其消化结构和感染后病理改变与人最相似，被优先作为Hp感染动物模型[7]。LiuH等[8]用幽门螺杆菌USU101菌株感染恒河猴，随访10年，定期从活组织检查和单菌落分离物进行分析的研究，开始阐明幽门螺杆菌在长期定植过程中如何适应宿主环境。HP感染胃粘膜后，可观察到超过2年的Hp定植、慢性活动性胃炎和逐渐加重胃粘膜萎缩[9]。后因自然感染率高、价格昂贵不可控因素较多等，未能大规模推广应用。

1.2雪貂、猫、犬模型

雪貂已被用于评估抗幽门螺杆菌疗法和疫苗[10]。猫和犬与猕猴类似，HP自然感染率较高，家猫和狗感染HP现象也很普遍，长期感染会促进胃炎的发展[11-12]。由于其病理变化特殊且缺点较多，目前采用较少。

1.3啮齿类动物模型

啮齿类动物是目前Hp感染研究采用最多的模型，其优点为：繁殖能力强、繁殖速度快、遗传背景比较明确和种属质量更容易掌控。

1.3.1小鼠模型

幽门螺杆菌悉尼菌株（SS1）被广泛运用于小鼠模型，以试图在小鼠模型中实现标准化研究。在过去的二十多年中，已经构建了几种幽门螺杆菌感染的实验模型来研究这种感染的发病机理。HP感染小鼠胃，使其用作胃炎的模型[13]，作为抗菌化合物的筛选[14]，以证明疫苗的效果[15]。SuganyaK等[16]用SS1菌株构建了长期和高细菌定植的小鼠模型。SantosAM等[17]建立昆明小鼠模型，探究了NF-κB途径参与幽门螺杆菌刺激的巨噬细胞中炎症介质的产生，这对于Th17的分化和细菌增殖至关重要，并且验证了姜黄素可以抑制NF-κB激活进而起到抗炎作用。考虑到实验小鼠数量较少，该研究结论有待增加模型数量加以验证。Flisikowska通过小鼠模型验证了合成的3-（2，4-二氯苯基氨基）-N-羟基丙酰胺（3n）等一系列含苯胺的异羟肟酸，可用于治疗幽门螺杆菌引起的胃炎和胃溃疡[18]。随着分子生物学的进步，Hp感染小鼠模型日趋成熟，但仍有困难有待克服，如何降低宿主体内反应的差异，如何明确病变周期，如何缩小模型与人体间病理变化的差距等。

1.3.2大鼠模型

常用的大鼠模型有Wistar、SD大鼠，单独使用Hp感染时，胃粘膜的定植能力差，造成轻微炎症。大鼠模型主要用于幽门螺杆菌感染时胃肠道的病理生理事件、非甾体类抗炎药与胃粘膜损伤作用之间的关系。MiszczykE[19]的研究是一个慢性幽门螺旋杆菌感染大鼠模型，用于探究胃微循环改变和植物产品治疗效果。Zahra[20]等人报道了利用悉尼菌株(SS1)在胃中定居，建立了大鼠幽门螺杆菌感染模型，他们使用新的技术手段检测HP感染大鼠后，在8、12和24周慢性活动性胃炎的新进展。使用吲哚美辛预处理然后HP灌胃的大鼠模型，被更多的运用于溃疡模型的构建[21]。根除幽门螺杆菌可以抑制过量的胃泌素分泌，这是幽门螺旋杆菌相关消化性溃疡愈合过程的重要组成部分。

1.3.3裸鼠模型

在裸鼠胃内，Hp很容易定植，但由于裸鼠饲养需要特殊设备、严格的饲养管理方法以及正规的操作过程，所以无法完全地复制人体内的自然菌群生长环境，并且饲养成本较高，近些年科研学者很少使用。

1.3.4豚鼠模型

胃炎是消化道疾病的重要前体病变，对感染幽门螺杆菌的动物进行胃炎研究将为我们了解溃疡形成提供更多相关信息。活性成分，即多形核细胞的存在，对消化性溃疡，特别是十二指肠损伤至关重要。活性越强烈，十二指肠溃疡的机会就越大。炎症的严重程度与幽门螺杆菌毒素相关蛋白A（CagA）阳性菌株的感染有关，该菌株在其染色体上具有额外的DNA片段，即所谓的致病性孤岛，编码导致胃上皮细胞转录炎症细胞因子如白细胞介素-8(IL-8)的因子[22]。豚鼠具有IL-8同源物，因此可能是幽门螺旋杆菌诱导的胃窦炎的最佳模型。感染SSI菌株的豚鼠在4周时有明显的胃窦炎，但在胃底却没有[23]。通过豚鼠感染模型可以检测HP感染和定植的能力，研究感染的发病机制和相关免疫反应的过程。然而，这并不是大多数动物研究中见到的胃炎类型，常见胃炎主要有单核浸润，如无菌小猪和灵长类动物的幽门螺杆菌感染，猫、狗和雪貂的自然感染以及大多数啮齿动物感染，这种胃窦炎相对比较严重。

1.3.5蒙古沙鼠模型

自1991年首次报道幽门螺杆菌定植蒙古沙鼠以来[24]，主要用于研究幽门螺杆菌的发病机制，因为它代表了一种有效且具有成本效益的啮齿动物模型[25]，它概括了幽门螺杆菌诱导的人类胃炎和消化性溃疡发生的许多特征。JangS等用幽门螺杆菌菌株感染蒙古沙鼠并送入与含NAC的饮食的实验[26]，N-乙酰半胱氨酸可防止胃炎的发展并减少幽门螺杆菌的定植，但NAC是否能有效减少人胃内HP定植和预防炎症的发生需要更多实验支撑后去验证。蒙古沙鼠相比于小鼠动物模型的优势在于自然感染率低、病变进程和人类相似、组织改变较小鼠更明显等。

1.4猪模型

尽管上述模型对于特定研究都有价值，但每个模型受到与胃的解剖学、生理学、幽门螺杆菌粘附受体、免疫和炎症反应的受体或不能内窥镜检查的限制。在这种情况下，猪感染模型再次引起了人们的关注。

1.4.1小型猪

小型猪胃解剖结构特点和生理功能与人类极为相似，悉生乳猪是最早成功用于建立HP动物模型。HP接种无菌小猪种后，可持续定植22个月以上，并且出现慢性胃炎和溃疡[27]。由于小型猪对抗生素敏感，该模型可用于鉴定新型抗菌药物和临床前期评估药效。无菌乳猪动物实验提示Cag致病岛（PAI）与HP的定植和胃炎的产生无直接联系[28]。因此推测HP感染性胃炎和溃疡的发生可能是细菌本身的致病性和宿主对细菌的反应共同作用结果。通过无菌小猪模型已验证有HP的致病因子细胞毒素因子、尿素酶等的致病作用及机制。但小型猪价格较昂贵，饲养需要特殊环境，在胃内定植及允许观察的时间短，影响了其在相关研究中的应用。因此，有学者开始转向普通猪模型的研究。

1.4.2普通猪

据报道，HP感染家猪的模型研究早在1996年就已开始进行[29]，无菌栅栏出生的猪容易感染幽门螺杆菌。PoutahidisT等的实验表明HP在普通仔猪中定植后引起严重的淋巴细胞性胃炎，复制了人类疾病的大部分病理特征[30]。电镜下幽门螺旋杆菌引起的病变的超微结构与在人类中观察到的完全一致，许多幽门螺杆菌细胞粘附在胃上皮细胞上，而在其他常用的动物模型(如SPF蒙古沙鼠)中很少附着。
细胞毒性T淋巴细胞(CTL)近些年也被认为与幽门螺旋杆菌的免疫反应有关。调节性T细胞(Tregs)减少或功能减退的患者更容易发生消化性溃疡，并发生更严重的胃炎[31]。以前HP感染仔猪的模型研究主要焦点是体液免疫反应、疫苗诱导的保护或胃病理学[32-33]。为了克服CD8T细胞对幽门螺杆菌反应的局限性，构建了幽门螺杆菌感染的粘膜和全身Th1和CD8T细胞毒性免疫反应的普通猪模型。Kronsteiner等研究者用SS1或J99感染猪胃粘膜[34]，这种新型的感染猪模型与人类胃病理学密切相关，为研究人体中幽门螺杆菌的效应和调节反应提供了合适的途径。QianR等课题组通过构建猪模型，发现青牛胆在体内和体外对HP均有较强的抑杀作用[35]。传统仔猪代表了一种研究涉及人幽门螺杆菌相关性胃炎病变发展的各种致病机制有前景的新模型。

2  结语

构建良好的感染动物模型是进行HP感染体内相关研究的基础。目前，幽门螺杆菌感染小鼠的动物模型是应用比较广泛的，幽门螺杆菌感染的动物模型大部分是非常规的（无菌，无生命，无胸腺，转基因）或常规但用动物适应的幽门螺杆菌菌株感染。然而，这些非常规动物的免疫状态和幽门螺杆菌分离株在动物适应过程中可能经历的突变都引起了人幽门螺杆菌相关疾病的致病机制方面的问题。多数研究者认为，普通猪大的尺寸可能是一个缺点，但仔猪HP更容易定值，模型稳定性好，可通过内窥镜检查取得重复的胃活组织检查样本，长期跟踪病理变化和治疗方案的效果，其他小型动物是做不到的。以上模型得出的结论，除了病理学证据，如果有遗传学进一步证实，研究结果会具有说服力。近年来HP疫苗的研究取得了突破性进展，但仍存在很多不确定因素，未能应用于临床。下一步，如何让HP疫苗接种成为预防HP感染和控制疾病进展的有效措施，如何研发新的抗HP耐药感染的诊治方法，还需要我们大量的实验研究和进行合理地临床观察。

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