银屑病的动物模型与细胞模型研究进展

彭玲玲, 延祝, 夏育民

(西安交通大学第二附属医院皮肤科，陕西 西安 710004)

银屑病是一种较常见的免疫介导的慢性炎症性皮肤病，影响约2%的人群，对患者心理和经济状况产生重大影响，其特征是表皮增生、免疫细胞浸润、皮肤血管生成增加和局部各种炎性介质上调[1]。由于缺乏模拟人类疾病复杂表型和发病机制的天然实验动物模型，目前银屑病发病机制的研究受到严重阻碍。近年，各种自发突变性、转基因动物、异种移植产生的银屑病动物模型以及各种细胞模型正在被研究，并逐渐应用于银屑病的病理生理学研究。

1 动物模型

1.1 自发动物模型

自发动物模型是在未经过任何人工干预，在自然情况下发生自发性基因突变而产生的疾病模型。银屑病的自发性突变小鼠模型主要包括：慢性增殖性皮炎(Sharpincpdm/Sharpincpdm)突变、鳞片状皮肤(Ttc7fsn/Ttc7fsn)突变、同型ascbia(Scd1ab/Scd18b)突变以及无毛(hr/hr)突变等。这些自发性突变小鼠通常表现出银屑病的一些组织学特征，例如棘层增厚，肥大细胞、巨噬细胞浸润，以及脉管系统增加，可用于研究某些免疫机制。由于一般不存在T淋巴细胞浸润，并且对抗银屑病药物缺乏反应，这些小鼠不能反映银屑病的所有特征，不适于银屑病的发病机制及新药的研究。

1.2 转基因动物模型

1.2.1 角蛋白14-AREG(K14-AREG)转基因模型 双调蛋白(amphiregulin,AREG)是银屑病中表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)受体的关键配体，在正常表皮中低表达，但在银屑病皮损中表达升高[2]。Cook等[3]研发了K14-AREG转基因小鼠，该种小鼠出现表皮增生、角化过度和角化不全、真皮和表皮中炎症细胞浸润等特征。此外，抑制AREG的表达可改善表皮的异常增生。在使用角蛋白5(keratin 5, K5)启动子建立的含有5’-3’非翻译区序列(AREG-UTR)的AREG转基因小鼠模型中，除出现银屑病样症状外，还表现出明显的毛发油腻、指甲伸长，伴随皮脂腺增生，这与银屑病患者中观察到的皮脂腺萎缩相反[4]。AREG对调节表皮及其附属物具有多方面的作用，为进一步探索提供了新的思路。

1.2.2 角蛋白5-STAT3 (K5-STAT3) 转基因模型 STAT3即信号转导和转录激活因子3。STAT的激活需要经过受体相关的Janus激酶的酪氨酸磷酸化[5]。STAT3可能介导表皮先天免疫反应，参与银屑病相关细胞因子的下游信号传导[6]。Sano等[7]研究证实，银屑病患者皮损中角质形成细胞的STAT3表达呈现激活状态。在银屑病皮损中，对STAT3具有激活效应的细胞因子和生长因子如EGF、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)，基本呈过度表达。

Sano等[8]以K5为启动子建立K5-STAT3转基因小鼠模型，在2周龄之后，皮肤变红出现鳞状，尾部发生角化过度，在一些小鼠中皮损扩散到背部和后足。这些小鼠角质形成细胞中的STAT3呈持续性激活状态。这些皮损不会自发消退，反而会随着时间的推移变得更加严重。在K5-STAT3小鼠的角质形成细胞中，几种银屑病相关基因包括VEGF、转化生长因子(transforming growth factor,TGF)、细胞间黏附分子1和核因子-κB的表达均上调。STAT3可通过细胞因子、生长因子途径对银屑病角化细胞的信号转导产生重要作用，STAT3抑制剂将成为潜在的银屑病有效治疗的新方法。

1.2.3 角质形成细胞-血管生成素受体Tie2(KC-Tie2)转基因模型 Tie2是血管生成素家族的共同受体，具有酪氨酸激酶活性，广泛表达于各种血管内皮细胞中，在血管成熟和功能维持中起重要作用。Tie2可通过与细胞因子、宿主防御分子的相互作用介导角质形成细胞增殖。KC-Tie2转基因小鼠的角质形成细胞中Tie2过度表达，导致该小鼠出现棘层增厚，炎症细胞浸润，银屑病相关的细胞因子和趋化因子表达增加[9]。该种小鼠在3周龄时，皮肤出现红斑，皮下脉管系统明显增加；8周龄时皮肤出现红肿、鳞屑和角化过度。KC-Tie2转基因小鼠表皮中磷酸化的STAT3上调、Th1相关细胞因子及Th17衍生的细胞因子增加，而Th2相关细胞因子保持不变，这些与人银屑病中观察到的细胞因子和T细胞谱一致。此外，全身免疫抑制剂对该模型的银屑病病变治疗有效[10]。KC-Tie2银屑病样小鼠模型为评估银屑病临床前期的靶向治疗策略提供了理想的工具。

1.2.4 TGF-β1转基因模型 TGF-β1是一种非常有效的趋化性刺激物，可促进单核细胞、淋巴细胞、嗜中性粒细胞和成纤维细胞的迁移[11]。Han等[12]建立的K5-TGF-β1转基因小鼠，大约4周后出现局部鳞屑性红斑，继而发展至全身；病理学上出现明显的表皮增生和过度角化，新生血管形成和表皮基底膜降解，在真皮和真皮-表皮交界处有大量的CD4+和CD8+T细胞浸润。

与STAT3或AREG转基因小鼠模型相比，K5-TGF-β1小鼠表现出较低的表皮增殖。TGF-β1主要促进Th1、Th17相关的细胞因子产生，但在某些病理状况下K5-TGF-β1小鼠也可促进Th2相关炎性细胞因子的表达[11]。激活的T细胞在皮肤炎症中的作用仅限于K5-TGF-β1小鼠的起始阶段，这些小鼠对IL-23抗体治疗无反应，而表现出高水平的IL-4和IgE。单纯TGF-β1过表达不足以模拟银屑病的所有特征，但可能是多种炎症性皮肤病变的一个重要的促成因素。

1.2.5 K14 -VEGF转基因模型 银屑病与皮肤渗透性屏障异常和过量的VEGF生成有关，有研究表明银屑病严重程度与VEGF血清水平相关[13]。K14 -VEGF转基因小鼠在表皮基底层中过表达VEGF-A164。该小鼠可发生类似银屑病样皮肤炎症：真皮微血管密度增加，表皮增生与KC异常分化和真皮、表皮CD4+、CD8+T细胞浸润[14]。6个月的纯合K14-VEGF小鼠中可自发产生类似于银屑病的皮损，并随着年龄的增长而加重。将咪喹莫特(imiquimod，IMQ)应用于2月龄的纯合K14-VEGF小鼠皮肤，与野生小鼠模型相比，K14-VEGF小鼠具有更严重的皮肤炎症，甚至在第14天，炎症状况仍在皮肤中稳定存在[15]。纯合K14-VEGF小鼠耳部多次外用伏波醇-12-十四烷酸酯-13-乙酸酯后，可发展为长时间的皮肤炎症，并伴有血清VEGF水平升高、表皮血管扩增、T细胞浸润和棘皮增厚。

1.3 IMQ诱导的小鼠银屑病模型

IMQ是Toll样受体(TLR7/8)激动剂，其诱导的小鼠银屑病模型在表皮增厚、角质形成细胞异常分化、炎性细胞浸润及相关炎症细胞因子等方面，产生与人银屑病相似的改变[16]。目前普遍认为该模型的病变主要由IL-23/IL-17轴介导[17]。IMQ 诱导的小鼠银屑病样皮损在给药的第 6～8 天(1次/24 h)最严重，此后逐渐消退，这可能与皮肤炎症起始是由树突状细胞介导有关[17]。

IMQ诱导产生的小鼠病变模型具有品系依赖性，IMQ触发了一个关键旁路，这个旁路在许多皮肤疾病中同样会被激活。虽然IMQ诱导的模型能够在一定程度上反映银屑病，但在BALB/c、129/SvJ、DBA和MOLF小鼠中，IMQ诱导后的皮损表观及炎症反应与其他人类皮肤病病变(如伤口或感染)更相似。IMQ 诱导的B6小鼠模型在皮肤表观及炎症反应上与人银屑病最相符[18]。

1.4 移植模型

异体移植模型的受体主要为SCID小鼠和AGR129小鼠。这种模型最接近人类银屑病的病理生理学特点，是目前研究银屑病的最佳模型[19]。由于SCID小鼠T细胞受体和免疫球蛋白基因重排所需的DNA依赖性蛋白激酶(Prkdc/DNA-PKcs)基因突变，使该小鼠缺乏体液和细胞免疫；银屑病样皮损可在移植的皮损中维持数周至数月。该模型可在新生物制剂的临床前期研究中评估其功效。AGR129是缺乏Ⅰ型与Ⅱ型IFN受体和活性重组酶基因的三重基因敲除小鼠，当银屑病患者正常皮肤移植到AGR129小鼠上时，该移植皮肤可自发发生银屑病样表型转化；该转化在移植后第4周开始出现，6～8周时完全转化；病变的发展与移植物内特别是表皮内的CD8+T细胞、NK细胞有关[20]。该模型已被用于银屑病发病机制的研究。

2 细胞模型

根据银屑病组织病理学上表皮角质形成细胞和体外培养的细胞自身生物学特征，银屑病的体外细胞模型常选用人表皮鳞癌细胞株COLO-1 6、人表皮永生化细胞株HaCaT及人脐静脉内皮细胞株ECV-304、人成纤维细胞。通过对凋亡、细胞因子、基因序列等分析，进行银屑病发病机制及药物筛选的研究。此外，在体外给予角质形成细胞特定的刺激因子，可用于研究银屑病的相关研究[20]。用IL-17A、IL-22、SOM、TNF-α和IL-1α(M5)在体外刺激角质形成细胞后抗微生物肽和趋化因子的表达增加，与银屑病皮损相关。这些细胞模型为新药筛选提供了有效的工具。然而该模型缺乏生理性层状分化过程及复杂的人体皮肤的微环境特征，有一定的缺陷。

在人体表皮培养模型中，角质形成细胞生长到气-液交界面并进行分化和分层，可模拟正常表皮形态。该模型中的表皮角质形成细胞可来自银屑病患者，也可以来自正常个体，然后用各种细胞因子、生长因子处理，模拟银屑病表皮的某些特征。在该衍生的模型中，角质形成细胞表现出许多与人银屑病相同的特征，例如趋化因子上调、角蛋白表达增加。这些细胞模型因缺乏炎症细胞浸润和血管结构，具有一定局限性，目前用于角质形成细胞的刺激反应和分化过程的研究。

3 总结与展望

目前用于银屑病研究的模型均不能完整反映该疾病的发生发展过程。自发模型突变率发生低，其应用受到限制。转基因动物模型是处理单个基因诱导产生的模型，虽然不能够模拟出全部的银屑病样表现及炎症情况，但具有较明显的某些临床表现，能够用于研究某个基因在银屑病皮损中的表达和效应功能。IMQ模型是诱导时间最短、最经济、最方便的动物模型，与人体银屑病的多种病变特征较近似，所以广泛用于银屑病的相关领域研究。异体移植模型是目前最接近人类银屑病的模型，越来越多地被用于探讨银屑病的发病机制。细胞模型为新药的筛选提供了有效的工具。相信随着对涉及银屑病易感基因和功能的深入研究，最终有望开发出更易行且符合银屑病特征的理想模型。