脑声常谈丨瘙痒动物模型构建与行为评估

瘙痒是过敏性皮炎、特异性皮炎等皮肤疾病的主要症状，也常见于慢性肾功能衰竭、胆汁淤积、肿瘤、血液病及艾滋病等多种系统性疾病，但这些瘙痒形成的基本机制仍然没有完全弄清楚。为了进一步阐明瘙痒的生理和病理机制，瘙痒动物模型成为研究必不可少的工具。

动物模型构建与行为评估交流群

扫码邀请入群

特定种系自发瘙痒动物模型

特定种系自发瘙痒的动物模型比一般模型更能准确模拟疾病的病理生理特征，是研究与一些疾病相关的瘙痒症状时常用的动物模型。Matsuda等发现NC/Nga种系小鼠从7周龄开始在耳、鼻、背等部位出现皮肤粗糙、红斑以及搔抓行为，进而发生糜烂、渗出、溃疡、结痂，且随周龄增大，皮损严重程度逐渐增加，其皮损、病理和免疫学特征等均与人类特应性皮炎相一致，可以作为理想的皮炎动物模型。Umeuchi等发现MRL/lpr种系小鼠由于在Fas蛋白介导的细胞凋亡过程存在缺陷，具有严重的自身免疫性疾病，自发表现出搔抓行为，可以作为研究人类某些自身免疫性疾病中出现瘙痒症状的理想动物模型。Miyamoto等发现ICGN(ICR-derived glomerulonephritis)小鼠在早期就出现蛋白尿，并逐渐发展成低白蛋白血症、水肿等类似人类肾功能障碍时的症状，且表现出强烈的搔抓行为，这种搔抓行为可被纳曲酮抑制，因此该种系小鼠可以作为研究人类肾功能障碍时瘙痒症状的理想模型。

一般瘙痒模型建立时常需要皮内或皮下注射药物，且注射和观测的部位为同一位置，使用特定种系的自发瘙痒动物，可以避免造模过程中所引起动物不适和实验者操作误差，使实验操作更为简便，测定结果更为精确。但能直接作为瘙痒动物模型的特定种系动物比较有限，且价格偏高，极大地限制了这种模型的应用。转基因动物瘙痒模型转基因动物模型在研究介导瘙痒的特异性受体方面应用非常广泛。Tsukuba等采用基因敲除技术成功地复制了组织蛋白酶E缺乏小鼠模型，该小鼠可自发出现瘙痒、皮炎及毛发脱落等与特应性皮炎皮肤损害特点类似的表现。GRP及其受体在背根神经节痒觉的介导中起着重要的作用。GRPR基因敲除小鼠与野生型小鼠相比，一些瘙痒刺激物引起的搔抓动作明显减少，而对于痛觉刺激物的反应则没有区别。抗疟药氯喹通过结合在皮肤神经纤维的Mrgprs引起瘙痒。Mrgprs是由外周神经细胞特异性表达的痒觉受体，Mrgprs基因敲除小鼠与野生型小鼠相比，氯喹不能使其产生明显的搔抓行为。该受体在外周感觉神经元中，如三叉神经节和背根神经节专一性表达。表达MrgprA3的这些神经元同时可以表达GRPR和MrgprC11，还能被组胺激活，表明这些神经元细胞很可能是人们一直在寻找的痒觉特异性细胞。通过绿色荧光蛋白特异性标记的转基因小鼠，可以大大缩短分离痒觉特异性神经节细胞的时间，同时为研究瘙痒的外周神经机制提供了新的平台和方法。

转基因动物模型使瘙痒在分子水平的研究取得极大进步，是研究一些介导瘙痒特异性受体时必不可少的理想模型。但这种模型对方法技术要求很高，在一定程度上限制了该类模型的应用。

致敏物质诱导的瘙痒模型

致敏物质诱导的瘙痒模型是研究皮肤疾病瘙痒常用的模型。这种瘙痒模型按照致敏物质种类不同可以分为尘螨致痒法、化学物质致敏法和瘙痒介质致痒法;按照致敏方式不同可以分为接触致敏法和皮下注射致敏法。

瘙痒是1种主观感觉，动物并不能表达其感受，因此一个能够准确模拟人类痒觉的瘙痒动物模型需要满足以下三方面的标准:首先，引起小鼠搔抓的刺激物在人身上也可以引起瘙痒。其次，小鼠不应对只引起疼痛或其他非瘙痒感觉的刺激物产生搔抓动作。最后，在对非瘙痒刺激物进行感觉测试时，小鼠产生的除搔抓外的其他动作行为，该模型也应该适用且能做出合理解释。Kuraishi等的瘙痒动物模型一直被认为是经典模型，该模型通过在DDY小鼠的颈背部皮下注射各种疼痛刺激物和瘙痒刺激物，观察小鼠用后肢搔抓刺激部位的动作行为。结果发现瘙痒刺激物化合物48/80、P物质可以引起小鼠搔抓动作，而疼痛刺激物福尔马林、辣椒素和瘙痒刺激物组胺则不能引起搔抓。对于为什么组胺不能引起搔抓，该模型并不能做出合理的解释。

有研究按照Kuraishi经典瘙痒模型的方法在CD-1小鼠颈背部皮下注射辣椒素和组胺，发现两种物质均可引起小鼠搔抓行为，这种结果与经典模型完全相反。照这种结果推理，经典模型并不满足第2个标准，即因为小鼠只有1种搔抓动作，并不能区分该动作是由瘙痒还是疼痛引起的。还有研究对经典模型进行了改进，发现新的模型完全满足以上三方面的标准，可以作为研究瘙痒新的动物模型。小鼠用前肢对面颊进行擦拭的动作在许多研究中早已被用作疼痛反应的行为学指标;该课题组由此猜想如果在小鼠面颊部位分别皮下注射辣椒素和组胺，则小鼠对于引起人类瘙痒的组胺会产生后肢搔抓面颊的动作(scratch)，而对引起人类疼痛的辣椒素则会产生前肢擦拭面颊的动作(wipe)。研究发现，实验结果与之前的猜想完全一致。这种全新的瘙痒模型可以将瘙痒与疼痛进行区别，能够准确模拟人类的痒觉和痛觉，比经典的瘙痒模型更加真实可靠。

瘙痒动物模型的行为学评价

以一定时间内动物的搔抓次数作为主要的评价指标。一般方法是用摄像机拍摄记录一段时间内动物的全部动作行为，然后计数小鼠这段时间内搔抓次数。由于小鼠搔抓瘙痒部位的动作迅速且难以辨别，因此常以一次发作为单位计算，即从后肢抬起接触到瘙痒部位开始，到后肢放回到地面或口中为止，整个过程当作一次发作计算。虽然这种方法相对简单，但也不能完全排除主观因素的影响，Jiang等通过在小鼠后肢埋植小磁石法使记录过程更为简便和准确。将小鼠放置在一个四周环绕着圆形线圈的观察室里进行观察，由小鼠后肢运动产生的电流通过特殊装置进行放大并记录。但这种方法对小鼠本身造成了伤害，可能会对实验结果产生影响。一种最新的记录方法是使用可以对小鼠搔抓行为进行量化的SCLABA-Real分析系统，该系统通过在观察笼顶部的高速数字图像采集系统同时记录4只小鼠的行为，通过软件和特殊的计算方法准确检测小鼠的搔抓行为并实时记录数据，采集的图像信息能够同时在计算机上显示;可以在不对小鼠产生影响的情况下对小鼠的搔抓行为进行实时记录分析，使搔抓行为分析更加客观准确。

VisuScratch抓挠分析系统已发表文献： 1.Glutamatergic Neurons in the Zona Incerta Modulate Pain and Itch Behaviors in Mice 2.Enhancing safety through the biodegradable pesticide microcapsules produced via melt emulsification and interfacial polymerization 上海欣软官网

总之，瘙痒是多因素相互作用的结果，其发生受到中枢和外周机制的双重调控。有关瘙痒介质，神经元通路及瘙痒病理机制的研究将为瘙痒的临床治疗提供有效的帮助，根据不同类型的瘙痒建立所需的瘙痒动物模型且运用合适的测定方法对瘙痒进行研究。

文献引用：

1. Spontaneous scratching behavior in MRL/ lpr mice, a possible model for pruritus in autoimmune diseases, and antipruritic activity of a novel κ-opioid receptor agonist nalfurafine hydrochloride[J]. Hideo Umeuchi;;Yumi Kawashima;;Christopher A. Aoki;;Takahiro Kurokawa;;Kaoru Nakao;;Masatoshi Itoh;;Kentaro Kikuchi;;Takashi Kato;;Kiyoshi Okano;;M. Eric Gershwin;;Hiroshi Miyakawa.European Journal of Pharmacology,2005(2)

2.Itch[J]. Gil Yosipovitch;;Malcolm W Greaves;;Martin Schmelz.The Lancet,2003(9358)

3.Enhancement of experimental pruritus and mechanically evoked dysesthesiae with local anesthesia[J]. Peter G. Atanassoff, Sorin J. Brull, Junming Zhang, Kenneth Greenquist, David G. Silverman, Robert H. Lamotte.Somatosensory & Motor Research,1999(4)

4.Attenuation of experimental pruritus and mechanically evoked dysesthesiae in an area of cutaneous allodynia[J]. Sorin J. Brull, Peter G. Atanassoff, David G. Silverman, Junming Zhang, Robert H. Lamotte.Somatosensory & Motor Research,1999(4)

5.Scratching behavior induced by pruritogenic but not algesiogenic agents in mice[J]. Yasushi Kuraishi;;Tetsuro Nagasawa;;Kazuko Hayashi;;Masamichi Satoh.European Journal of Pharmacology,1995(3)

6.聂红,付凯,林娟,等.瘙痒的神经机制及其动物模型[J].协和医学杂志,2011,2(04):370-374.

找实验方法，上脑声常谈

找科研好物，上脑声工房