DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25111650
中图分类号:R574;|R-332
吴志滨1, 翟医蕊2, 陈佳阳3, 崔译元3, 冯利3
| 【作者机构】 | 1北京中医药大学东直门医院血液肿瘤科; 2国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院放疗科; 3国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院中医科 |
| 【分 类 号】 | R574;R-332 |
| 【基 金】 | 四大慢病重大专项(2023ZD0502900、2023ZD 0502904)。 |
放疗是恶性肿瘤的主要治疗手段,但在杀伤肿瘤细胞时常会损伤周围正常组织。放射性肠炎(radiation-induced intestinal injury,RII)是放疗后常见的并发症,临床表现以腹痛、腹泻及出血为主,严重影响患者的生活质量[1]。据统计,5%~55%的放疗患者会出现RII相关症状;国外研究预测2030年美国接受盆腔或腹部放疗的恶性肿瘤幸存者人数将达到100万例,而在中国该类群体同样呈持续扩大趋势,这使得RII日益受到关注[2]。
RII的发病机制复杂,主要涉及肠道炎症与黏膜损伤,还与免疫调节失调、肠道菌群紊乱等多种因素相关[1,3]。目前治疗以抗炎药、氨基水杨酸等对症疗法为主,既缺乏针对性药物,部分疗法还可能引发不良反应[4]。因此,深入阐明RII的发病机制并开发新药显得尤为迫切。动物模型是机制研究和药物开发的重要工具,但RII的造模方法众多,照射方案尚无统一标准。本研究基于数据挖掘,系统梳理了近10年国内外RII动物模型的相关文献,分析动物信息、造模方法及检测指标等数据,旨在为RII动物模型的规范化构建与应用提供参考。
检索中国知网、万方数据知识服务平台、维普网及PubMed数据库2015年1月至2025年10月发表的期刊论文。中文检索词为放射性肠炎、放射性肠道损伤、动物模型、动物实验、实验动物、小鼠、大鼠;英文检索词为Intestinal Diseases、Radiation Injuries、Radiation-induced intestinal injury、Radiation Enteritis、Radiation Enteropathy、animal model、rat、mouse,采用主题词结合自由词的方式检索,未限制语言与地区。
纳入标准:涉及RII动物模型相关的实验研究;造模成功(结合动物粪便性状改变等表型指标及肠道组织病理学变化判断);造模方法及过程完整。排除标准:无法获取全文的文献;综述、理论研究、会议论文及学位论文;混合了其他疾病(如肿瘤)或造模方式的文献;重复发表文献,对于同一实验产生的多篇报告,仅纳入信息最完整、发表时间最早或期刊最具代表性的版本。
采用Microsoft Excel 2024录入动物信息、造模方法及检测指标等数据,参考《实验动物和动物实验技术》[5]对其进行标准处理,建立RII动物模型数据库。运用SPSS 25.0统计学软件完成数据整理及分析,组间比较采用t检验,分类变量采用χ2检验或Fisher确切概率法检验,连续变量采用Spearman相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。
共检索到相关文献594篇,依据纳入及排除标准筛选后,最终纳入文献139篇。见图1。
图1 文献检索流程
2.1.1 种类与性别 实验动物涉及大鼠、小鼠、犬三类,使用频次累计139次,涉及品系共9种。大鼠和小鼠的最常用品系分别为SD大鼠和C57BL/6小鼠,犬类仅使用比格犬,见表1。实验动物在性别选择上以雄性为主(82次,58.99%)。见图2。
表1 实验动物种类
种类品系频次(次)纳入文献占比(%)种类占比(%)大鼠Wistar大鼠139.3522.81 SD大鼠4230.2273.68白化大鼠21.443.51小鼠C57BL/6小鼠6647.4884.62 BALB/c小鼠64.327.69昆明种小鼠10.721.28 C3H小鼠10.721.28 C57BL/10小鼠10.721.28未提及32.163.85犬类比格犬42.88100.00
图2 实验动物性别频次及占比统计
2.1.2 周龄、体质量及适应性喂养天数 比格犬仅1项报道提及月龄为21~27个月。共有18篇文献明确提及大鼠周龄,60篇文献提及小鼠周龄。为方便统计鼠类的周龄数据,将部分文献的月龄按1个月等于4周转换。如表2所示,大鼠与小鼠常选用6~8周龄。体质量方面,共有57篇文献明确提及大鼠体质量,42篇文献提及小鼠周龄。大鼠以180~220 g最常用(13篇,22.80%),其次为220~250 g(7篇,12.28%);小鼠以18~22 g最常用(13篇,30.95%),其次为20~22 g(6篇,14.29%)。分析64篇提及适应性喂养天数的文献显示最常用天数为7 d(47篇,73.44%)。
表2 实验动物周龄
种类周龄频次(次)占比(%)大鼠6~7周211.116~8周738.897~8周211.118周316.67其他频次为1的总和422.22小鼠4~6周23.336周610.007周46.678周711.676~8周2440.008~10周915.00其他频次为1的总和813.33
注 其他频次为1的总和:将所有仅出现1次的周龄数据求和。
2.2.1 麻醉类型 统计81篇文献提及的麻醉剂(表3),最常用的麻醉剂是戊巴比妥钠(36次),其中3%为其最常用浓度(14次);其次是水合氯醛,但兽医临床和实验动物行业已不再推荐使用水合氯醛进行动物麻醉。
表3 造模所用麻醉剂
种类麻醉剂频次(次)种类占比(%)大鼠戊巴比妥钠2750.94水合氯醛2343.40乙醚11.89氯胺酮23.77小鼠戊巴比妥钠937.50水合氯醛416.67阿法沙酮+甲苯噻嗪312.50异氟醚28.33异氟烷14.17美托咪定+咪达唑仑+芬太尼14.17三溴乙醇14.17阿弗丁14.17舒泰+甲苯噻嗪14.17舒泰+盐酸赛拉嗪14.17犬类丙泊酚375.00盐酸赛拉嗪125.00
2.2.2 射线类型 统计129篇文献提及的射线类型(表4),X射线最为常用(90次,69.77%)。此外,X射线最常用6MV-X射线(38次,42.22%),γ射线最常用60Co γ射线(22次,56.41%)。
表4 造模所用射线
射线类型频次(次)总体占比(%)具体射线频次(次)类型(%占)比X射线9069.774MV-X射线11.116MV-X射线3842.2212MV-X射线11.11未提及5055.56γ射线3930.23137Cs γ射线1128.2160Co γ射线2256.41未提及615.38
2.2.3 照射剂量及剂量率 139项研究共涉及29种照射剂量,45种剂量率。为方便统计,所有数据统一换算为Gy和Gy/min进行分析(100 cGy=1 Gy)。排名前5位的照射剂量分别为12 Gy(29次)、10 Gy(27次)、13 Gy(16次)、9 Gy(12次)、15 Gy(11次),各照射方式的照射剂量见表5。排名前5位的剂量率分别为3 Gy/min(26次)、2 Gy/min(18次)、1 Gy/min(10次)、6 Gy/min(6次)、4 Gy/min(4次)。
表5 三种照射方式的照射剂量
照射部位剂量范围(Gy)频次(次)占该部位比例(%)照射剂量(Gy)频次(次)占该部位比例(%)全身<101365.005.0210.007.0210.007.2210.007.5315.008.515.009.0315.0010~15735.0010.015.0011.0315.0012.0210.0013.015.00全腹<102218.186.064.966.510.837.510.838.054.139.097.4410~158872.7310.02319.0110.510.8311.010.8312.02621.4912.521.6513.01310.7413.532.4814.086.6115.0119.09>15119.0916.032.4817.010.8318.032.4820.032.4830.010.83盆腔10~15521.7410.028.7012.014.3513.028.70>151878.2616.514.3517.528.7018.014.3519.014.3520.028.7021.5313.0424.014.3525.0417.3930.0313.04
注 由于部分文献涉及多种照射剂量,因此照射剂量频次之和大于纳入文献总数。
2.2.4 照射范围及源皮距 RII造模的照射范围包括全身、全腹(胸骨剑突以下至耻骨联合以上)及盆腔(耻骨联合至肛门外缘)。4项使用比特犬的研究均应用全腹照射。鼠类均以全腹照射为主,Fisher确切概率法提示不同动物种类照射范围不同(表6)。照射面积共有18种类型,比特犬仅1项提及(6 cm×8 cm);共有10篇文献提及小鼠照射面积,小鼠最常用为3 cm×3 cm(5篇,50.00%),其次为3 cm×3 cm(2次,20.00%);共有30篇文献提及大鼠照射面积,大鼠最常用为3 cm×4 cm(9篇,30.00%),其次为8.5 cm×7.5 cm(5篇,16.67%)。源皮距方面,鼠类最常用的是100 cm(图3)。
表6 造模照射范围(次)
照射范围大鼠小鼠全身113全腹4059盆腔148 P值0.003
注 由于部分文献涉及多种照射范围,因此照射范围频次之和大于纳入文献总数。
图3 动物造模源皮距
2.2.5 阳性对照药 共35篇文献设置阳性对照药组(表7),涉及11种药物,应用最多的是地塞米松(15次,42.86%),其次是蒙脱石散(6次,17.14%)。
表7 动物造模阳性对照药
药物名称频次(次)占比(%)药物名称频次(次)占比(%)地塞米松1542.86柳氮磺吡啶12.86蒙脱石散617.14谷氨酰胺12.86氨磷汀411.43Rho激酶抑制剂12.86复方谷氨酰胺38.57胰高血糖素样肽-212.86美沙拉嗪25.71普鲁卡因12.86
2.3.1 一般情况 共90篇文献研究动物的一般情况,包括排泄情况、体质量变化、摄食量等指标。动物多表现为摄食量与体质量减轻,以及黑便、黏液样便等大便性状改变。
2.3.2 组织病理学 病理损伤评估是RII动物模型的关键指标。对纳入文献应用的染色方法统计显示(图4A),HE染色最为常用(124次,67.03%)。分析明确提及取材部位的文献(图4B),小肠最常用部位为回肠(23次,60.53%),大肠最常用部分为结肠(29次,58.00%)。
图4 组织病理学分析
2.3.3 常见生化检测指标 分析纳入文献涉及的检测指标,通过不同方法检测的同一指标频次仅录入1次,常见生化检测指标见表8。
表8 动物造模常见生化检测指标
检测项目频次(次)具体指标(频次,占比)紧密连接相关蛋白17紧密连接蛋白1(16次,94.11%)、闭合蛋白(13次,76.47%)、密封蛋白(11次,64.71%)氧化应激36谷胱甘肽(15次,41.67%)、超氧化物歧化酶(24次,66.67%)、丙二醛(26次,72.22%)、过氧化氢酶(10次,27.78%)、活性氧(12次,33.33%)、一氧化氮(5次,13.89%)细胞凋亡25Caspase-1(2次,8.00%)、Caspase-3(16次,64.00%)、Caspase-8(3次,12.00%)、Caspase-9(2次,8.00%)、Bax(14次,56.00%)、Bcl-2(10次,40.00%)血管生成9细胞间黏附分子1(5次,55.56%)、血管细胞黏附分子1(4次,44.44%)、血管内皮生长因子(4次,44.44%)促炎细胞因子82肿瘤坏死因子-α(72次,87.80%)、白细胞介素-6(58次,70.73%)、白细胞介素-1β(53次,64.63%)、γ干扰素(10次,12.20%)抗炎细胞因子27白细胞介素-10(20次,74.07%)、转化生长因子-β(9次,33.33%)、白细胞介素-4(3次,11.11%)信号通路47NF-κB信号通路(23次,48.94%)、PI3K/Akt信号通路(10次,21.28%)、AMPK/mTOR信号通路(3次,6.38%)、Nrf2/HO-1信号通路(5次,10.64%)、Wnt/β-catenin信号通路(4次,8.51%)、JAK3/STAT3信号通路(2次,4.26%)
为探究不同参数对RII造模存活率的影响,纳入采用全腹照射(10~15 Gy)并报告存活率的SD大鼠或C57BL/6J小鼠文献分析。如图5所示,C57BL/6J小鼠的7 d存活率显著低于SD大鼠(63.5% vs.87.5%,t=2.595,P=0.015)。Spearman相关性分析结果显示,在C57BL/6J小鼠中,照射剂量(rs=0.235,P=0.333)、剂量率(rs=0.261,P=0.367)、射线类型(χ2=0.587,P=0.444)及性别(χ2=0.195,P=0.658)与7 d存活率无关;在SD大鼠中,照射剂量(rs=-0.067,P=0.772)、剂量率(rs=-0.448,P=0.094)及性别(χ2=1.013,P=0.314)与7 d存活率无关。
图5 剂量与存活率的关系
目前RII造模多选用6~8周龄SD大鼠或C57BL/6小鼠,这是因为鼠类与人的基因同源性高、个体差异小、可重复性高等[6-8]。在性别选择上与多数疾病模型一致,RII造模也倾向选用雄性[9-13]。本研究结果显示性别对于RII造模存活率无显著影响,但有研究表明雌激素可能参与炎症性肠病中肠道屏障障碍等过程[14]。后续RII造模建议均衡选用雌雄动物以揭示性别相关表型的潜在作用。
本研究统计显示,6MV-X射线在RII造模中最为常用,该射线穿透深度适中、易于调强,为临床放疗常用类型。聚焦临床放疗相关RII的机制研究或转化医学研究时,应优先选用6MV-X射线。不同照射部位的常用剂量差异显著,可根据实验目的选择合适的照射方案:研究药物对于RII存活率的影响,宜采用6~8 Gy联合全身照射[15-16];研究局灶性重度损伤可采用较高剂量联合盆腔照射[4,17];多数机制研究与药物筛选建议选取10~15 Gy联合全腹照射,在诱发典型肠道损伤的同时维持可接受的存活率[18-19]。照射率推荐常用参数3 Gy/min。
RII造模缺乏公认成功标准,多数研究以大便性状及肠道病理变化作为造模成功的依据。评估表型指标可应用疾病活动指数,综合体质量变化、粪便性状等指标以客观反映RII的严重程度与疾病进展[20]。RII组织病理学改变早期以黏膜损伤为主,后期以纤维化与狭窄为主[1]。因此,组织病理学染色建议采用HE染色联合特异性染色:优先选择HE染色评估肠绒毛高度、隐窝深度等指标,作为造模成功的核心病理判定依据[21];早期联合TUNEL染色评估细胞凋亡情况[22];晚期选择Masson染色评估肠道纤维化程度[23]。电离辐射可诱导肠道细胞产生活性氧引发氧化应激反应,同时激活炎症信号通路促进炎症因子释放,最终导致肠道屏障损伤与细胞凋亡[3]。基于这一病理机制,建议RII模型生化检测优先选择氧化应激(丙二醛、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽),炎症反应(肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6),及细胞凋亡(Caspase-3、Bax、Bcl-2)相关指标。
目前RII动物模型常选用6~8周龄雄性SD大鼠或C57BL/6小鼠,多采用6MV-X射线全腹照射,照射率为3 Gy/min,照射剂量集中在10~15 Gy,检测指标以病理改变、炎症、氧化应激及细胞凋亡为主。但仍存在以下问题:①目前RII造模参数选择差异大,缺乏标准化造模方案。②现有研究多聚焦急性RII模型构建和短期效应评估,慢性RII模型构建的研究较少。③RII中西医病证结合模型开发滞后,可参考溃疡性结肠炎、肠易激综合征等中西医吻合度较高的中西医病证结合模型,采用“辐射造模+证候诱导”的多因素造模方式,建立中西医双重评价体系[24-25]。④新兴模型开发与应用不足,未来应积极开发引入肠道类器官前沿模型,弥补在体动物模型短板以提升研究精准性与转化效率。总之,本研究通过系统总结RII动物模型相关文献,深入分析现有研究存在的问题,以期为RII研究提供参考。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
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Application analysis of animal models of radiation-induced intestinal injury based on data mining
吴志滨(2001.2-),男,北京中医药大学东直门医院2025级中西医结合临床专业在读硕士研究生;研究方向:中西医结合防治恶性肿瘤。
[通讯作者] 冯利(1967.6-),男,博士,主任医师,教授,博士生导师;研究方向:中西医结合防治恶性肿瘤。
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