哮喘模型介紹

哮喘是一種慢性氣道炎癥性疾病,具有可變氣流阻塞、氣道高反應性(AHR)和氣道炎癥等特征。哮喘的主要臨床癥狀是呼吸短促、氣喘、咳嗽以及接觸過敏原后粘液分泌增多。哮喘的發病機制是由遺傳、表觀遺傳和環境因素之間的復雜相互作用引起的。不同病理改變的哮喘臨床表型由氣道上皮細胞和嗜酸性粒細胞、T細胞亞群等多種參與免疫應答的細胞介導。其中Th2細胞被認為在高嗜酸性哮喘中占主導地位,伴隨IL-4、IL-5和IL-13水平升高。

經典的小鼠哮喘模型是卵清蛋白誘導的氣道炎癥模型。小鼠經多次腹腔注射卵清蛋白致敏,霧化吸入卵清蛋白后激發。哮喘小鼠模型中IgE和嗜酸性粒細胞水平較高,組織切片染色顯示氣道粘液增多,炎癥性白細胞浸潤增多。百奧賽圖提供了一個有效的OVA誘導的小鼠哮喘模型,并且在B-hIL4/IL4RA小鼠(人IL-4IL4受體基因替換小鼠相應基因)中進行了驗證。因此,B-hIL4/IL4RA小鼠可直接評價針對人IL-4通路的哮喘治療藥物。


B-IL4/IL4R小鼠的制備及其表型分析

哮喘模型的建立和驗證


急性哮喘小鼠模型建立方案


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5 ~ 8周齡的B-hIL4/hIL4RA小鼠進行適應性飼養1周后,用OVA致敏建立急性哮喘小鼠模型;

OVA誘導的急性哮喘模型
       致敏階段(0天、7天、14天):40ugOVA+2mg(OH)3 腹腔注射 0.2mL/只
       激發階段:21-25d  2%的OVA霧化小鼠30min,20d、23d腹腔注射給藥。


基于B-hIL4/IL4RA小鼠建立OVA哮喘模型檢測支氣管肺泡灌洗液(BALF)中嗜酸性粒細胞


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經OVA致敏和激發后,B-hIL4/hIL4RA小鼠的白細胞浸潤顯著增加,包括嗜酸性粒細胞和中性粒細胞。與未致敏或未受激發的小鼠相比,該模型的BALF在第26天表現出明顯的過敏表型。


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1.BALF細胞計數

小鼠(n=5/組)經OVA致敏和激發。最后一次激發處理的24h后,收集BALF細胞,用流式細胞術檢測嗜酸性粒細胞數量。


小鼠哮喘模型的BALF中嗜酸性粒細胞增多


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OVA致敏和激發在第26天誘導了過敏表型發生,與未致敏或激發的小鼠相比,BALF中的嗜酸性粒細胞顯著增加。


小鼠哮喘模型中IgE的產生


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與sham-激發的B-hIL4/IL4RA小鼠相比,OVA-激發的B-hIL4/IL4RA小鼠的OVA特異性IgE抗體水平大約高出5倍。

哮喘模型H&E染色

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用OVA或PBS處理使B-hIL4/hIL4RA小鼠肺組織致敏。B-hIL4/hIL4RA小鼠肺組織H&E染色顯示支氣管周圍炎性浸潤斑片狀,主要由嗜酸性粒細胞和淋巴細胞組成。相比之下,sham激發的小鼠用PBS處理顯示肺組織結構正常。


B-hIL4/hIL4RA小鼠模型用于哮喘藥物藥效評價的實例

B-hIL4/hIL4RA小鼠模型用于哮喘藥物藥效評價的實例


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所有藥物均經腹腔注射給藥


B-hIL4/hIL4RA小鼠的OVA誘導哮喘模型經dupilumab治療或未治療的實驗設計。G1:小鼠接受 PBS激發,不給藥。G2:小鼠接受OVA激發,不給藥。G3:小鼠接受OVA激發,在激發前用dupilumab進行預防治療。G4:小鼠接受OVA激發,激發后用dupilumab進行治療。


Dupilumab可消除B-hIL4/hIL4RA小鼠的OVA-激發哮喘模型中BALF中炎性細胞的浸潤


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從純合B-hIL4/hIL4RA小鼠中(n=7)分離得到BALF免疫細胞。用流式細胞術測定用dupilumab給藥組和對照組中嗜酸性粒細胞亞群比例。與對照組相比,dupilumab在OVA激發(G3)前進行預防性治療幾乎完全消除了嗜酸性粒細胞的浸潤(G2)。OVA激發后(G4)用dupilumab治療也能明顯減少嗜酸性粒細胞的浸潤。


流式細胞術分析顯示,dupilumab治療幾乎消除了BALF中的炎癥細胞


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B-hIL4/IL4RA小鼠經dupilumab處理或未經dupilumab處理,從小鼠中(n=7)分離得到BALF免疫細胞,用流式細胞術檢測CD45+細胞和嗜酸性粒細胞的數量。與對照組相比(G2),dupilumab在OVA激發前進行預防性治療(G3)幾乎完全消除了嗜酸性粒細胞的浸潤。OVA激發后用dupilumab治療(G4)也能明顯減少嗜酸性粒細胞的浸潤。


Dupilumab消除OVA-誘導小鼠哮喘模型中的IgE


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在實驗終點收集血清,分析OVA特異性IgE抗體水平。結果顯示,與對照組相比,dupilumab治療組的IgE水平顯著降低。


H&E染色顯示經dupilumab處理的B-hIL4/IL4RA小鼠炎癥減輕


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PBS處理(G1)的B-hIL4/hIL4Ra小鼠氣道未見炎癥反應。OVA激發后,B-hIL4/hIL4RA小鼠的支氣管和血管周圍炎癥顯著增加,粘液分泌水平增加(G2)。用dupilumab治療的小鼠炎癥浸潤和粘液分泌減少(G3, G4)。


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