過敏性哮喘動物模型在致敏、哮喘發作和氣道高反應性等方面的應用研究

張星東

(衛生部人類疾病比較醫學重點實驗室，國家中醫藥管理局人類疾病動物模型三級實驗室，中國醫學科學院醫學實驗動物研究所，北京協和醫學院比較醫學中心，北京 100021)

過敏性哮喘動物模型在致敏、哮喘發作和氣道高反應性等方面的應用研究

張星東

(衛生部人類疾病比較醫學重點實驗室，國家中醫藥管理局人類疾病動物模型三級實驗室，中國醫學科學院醫學實驗動物研究所，北京協和醫學院比較醫學中心，北京 100021)

過敏性哮喘的發病率呈上升趨勢。使用了幾十年的主要治療藥物腎上腺糖皮質激素副作用較大，因此發現好的預防和治療方法成為迫切要解決的問題。動物模型是研究人類疾病的重要手段，但不少疑難病的發病機理不明確，因而制備的動物模型和人類疾病的相似度有差異。但Ⅰ型變態反應作為過敏性哮喘的發病機理是比較明確的，據此制備的動物模型和人類的哮喘就有很高的相近度，結果的可信度就較高。本文回顧了哮喘動物模型制備的基本方法和某些重要的細節。著重討論了當今最常用的氣道高反應性模型的優劣。如果綜合運用不同特點的模型尤其是能觀察記錄哮喘發作全過程包括速發和遲發反應的模型，將可以更直接地探索哮喘發病過程和治療藥物。對氣道重塑及基因敲除和轉基因技術在動物模型中的研究和使用也做了一般性論述。動物模型將是一個有力的工具為最后有效地預防和治療過敏性哮喘找到突破口。

模型，動物;過敏;變態反應;哮喘;致敏;氣道激發;氣道高反應性

過敏性哮喘是國際范圍內的重要疾病之一，給患者的生活造成了極大的影響。發病率呈上升的趨勢。根據聯合國世界衛生組織的估算，世界范圍內哮喘患者達三億之多，很少有這樣一種病以這樣高的發病率發生在各個國家，波及到各個層次包括不同年齡或不同經濟狀況的人群中，缺乏理想的治療手段［1］。幾十年來腎上腺糖皮質激素仍然是比較有效的治療和預防過敏性哮喘發作的藥物，但其較大的副作用同時也限制了臨床的應用。因此深入研究發病過程發現有效的預防和治療方法成為當今要迫切解決的問題。

動物模型可以對于人類自身疾病的研究提供很有益的幫助。遺憾的是很多重要的疑難病如原發性高血壓、紅斑性狼瘡等，因為病因和發病機制不甚明了，因此這類動物模型和人類同名疾病在多大程度上相類似是不清楚的。幸運的是，與很多其他一些疑難病相比，過敏性哮喘的病因和發病機制相對清楚，即外部抗原進入機體后引起的I型變態反應。因此，根據外來抗原進入機體導致I型變態反應這個基本原理而制備的動物模型可能更貼近人類的過敏性哮喘，也就更有可能去認識該病的發病機制。近二、三十年的研究也正是主要借助動物模型在發病的細節方面對該病了解的更深入了，取得了很多的進展，使我們對該病的認識大大提高了。我們知道了特異性IgE的產生是Th2途徑，細胞因子，轉錄因子。本文擬根據該病的基本發生過程來綜述和探討目前利用動物模型研究過敏性哮喘的歷史、現狀和展望。

致敏過程 (sensitization)

致敏即將抗原采用某種方式導入體內，機體的免疫系統經過一系列反應和處理，最后由B淋巴細胞產生針對此種抗原的特異性抗體并結合到肥大細胞、嗜堿性粒細胞表面受體的過程。

抗原是多種多樣的，理論上說凡是可以導致過敏性哮喘的蛋白或小分子化合物半抗原等都可用于動物模型研究。除了實驗中最常用的卵蛋白(ovalbumin)，其他可能接觸到的如生活環境中花粉、塵螨、霉菌、動物皮屑;生產環境中的糧食、化工產品如有機酸酐、異氰酸酯類化合物、農藥、蛋白酶、動物皮屑及排泄物、乳膠等，都可用來進行實驗研究［2，3，4］。

抗原導入體內的方式可以是注射，也可以是氣道吸入。某些抗原也可經皮膚接觸而進入體內。免疫佐劑(adjuvant)的使用是為了非特異地刺激免疫系統以增加特異性抗體的產生，但佐劑并不是抗原在致敏動物時必需要用的。

(1)蛋白類抗原

例如卵蛋白的使用方法目前最常用的是腹腔注射，也可以霧化吸入。因為蛋白是全抗原，比較容易致敏。

(2)半抗原

半抗原用于致敏動物時是需要掌握基本技術和基礎知識的。半抗原一般為小分子化合物，自身不能被免疫系統識別來啟動致敏過程。以有機酸酐為例，這是一組化合物包括鄰苯二甲酸酐(phthalic anhydride，簡稱苯酐或 PA)、偏苯三酸酐(trimellitic anhydride，簡稱 TMA)、六氫鄰苯二甲酸酐(cis－hexahydrophthalic anhydride)等，基本結構是由6碳環和兩個羧基去掉一個水分子形成，是化工生產中重要的原料。工作人員在生產環境中反復接觸了某種酸酐后可能出現哮喘發病，引起國際上中、美、英、德、意、日等國家的重視。近年的研究基本認定酸酐是作為半抗原進入機體產生特異性IgE而引起哮喘，屬于I型變態反應。在探討酸酐哮喘的發病機制過程中，大量使用了動物模型，為我們提供了很多有益的啟示。

抗原是經過何種途徑進入機體的?通常認為，比較有可能的是經呼吸道吸入后和免疫系統接觸。是否有其他可能例如皮膚粘膜也作為一種途徑將抗原導入體內?研究人員在給動物用抗原致敏的時候，一方面是不管抗原天然進入體內的方式，一律采取注射的方式將抗原導入體內，另一種方式是意圖模擬自然條件下抗原進入機體的方式來制備動物模型進而為預防抗原進入機體內引起致敏的發生提供預防措施。

利用吸入的方法制備動物模型:早期的學者是給豚鼠吸入半抗原(異氰酸酯類)，致敏成功即測出特異性抗體后，用全抗原即結合了蛋白形成復合物的溶液霧化吸入來激發哮喘［5］。但也有學者用酸酐氣溶膠干粉(TMA)給豚鼠吸入，致敏成功測出了抗體，但沒能用全抗原成功激發出哮喘［6］。近年的研究證實，用TMA半抗原氣溶膠干粉給挪威褐鼠吸入致敏成功，然后仍用同樣的TMA半抗原氣溶膠給動物吸入激發也成功地導致了哮喘發作［7］。

利用非吸入的方法制備動物模型:早期(廿世紀七、八十年代)研究人員在用酸酐致敏動物時是將酸酐加入蛋白溶液中反應形成酸酐蛋白結合物(conjugate)，即得到酸酐的全抗原，然后給動物注射，動物產生了特異的 IgE，致敏成功［8］。但這和人在生產環境中接觸酸酐的方式是不同的，人接觸的是半抗原形式的酸酐，進入體內以后和體內的蛋白結合形成全抗原。

到上世紀80年代末90年代，研究人員發現用多種有機酸酐以半抗原的形式和植物油或液體石蠟配制成懸浮液給豚鼠或挪威褐鼠皮內注射也可產生特異的抗體使動物致敏并激發哮喘［9－12］。這個方法的成功使得研究人員知道僅僅用半抗原也是可以用注射的方式使動物致敏的。說明半抗原在皮膚內與機體的某種蛋白結合形成了全抗原。研究還發現皮下注射的效果不如皮內注射，皮內注射可以產生更高滴度的特異性抗體。這種差異的產生推測是因為皮下含有更多的脂肪，而皮內含有更多比例的蛋白，血液循環豐富，淋巴管盲端的開口也位于皮內，這些條件利于半抗原和蛋白結合并經血液和淋巴管運輸和免疫細胞接觸產生反應。

在上述工作的基礎上，研究人員 Zhang，Siegel等試驗將有機酸酐TMA的干粉直接放置在麻醉的挪威褐鼠的背部皮膚上，4 h后用水洗掉。這種非創傷性的實驗方法也獲得成功，動物產生的抗體滴度和背部皮膚使用的抗原 TMA劑量正相關［13］。致敏的動物用TMA干粉吸入激發出現了哮喘發作［14］。這個研究的成功說明抗原進入機體不僅僅限于呼吸道的吸入，即使正常完整的皮膚也可被某些抗原穿過進入體內產生致敏進而在吸入抗原時發生哮喘。這個研究的意義是重大的，給生產者、醫務人員和政府決策部門提供了這樣的信息:預防哮喘尤其是職業相關的哮喘甚至其他和化合物接觸所患疾病的防護政策時，僅僅呼吸道的防護是不夠的，皮膚粘膜等的全身性防護也是必要的。

通過模擬實際生活中人自然接觸半抗原而致敏的方式，即吸入或皮膚直接接觸有機酸酐半抗原致敏動物并成功用半抗原激發動物產生哮喘，都說明半抗原進入機體后可自行與體內的蛋白結合形成全抗原而啟動致敏過程。需要指出的是，酸酐遇水形成酸則不能和蛋白結合而失去過敏原的效能［13，15］。因此體外配制酸酐類半抗原試劑只能用不含水的液體如油或液體石蠟，若配置全抗原試劑必須用事先溶有蛋白的水溶液，不可以先將酸酐加入水中以后再加蛋白。

致敏過程是哮喘發生前期的一個很重要的步驟。對抗原種類和性能的了解，對于致敏過程形成機制的研究，有助于預防致敏的發生，對哮喘的預防可起到未雨綢繆的作用。自然條件下抗原進入機體后并不是所有的人都會出現Th2型免疫反應。正常情況下，呼吸道粘膜中的樹突細胞負責調控對吸入的抗原的反應，通過調節性(regulatory)T細胞抑制Th2型記憶淋巴細胞的激活，從而終止特異性IgE的合成，這種免疫耐受是一種對外來抗原入侵的保護性免疫［16］。如果能從動物模型的角度研究這種保護性免疫現象的機制，就會對哮喘的預防從致敏的層次水平加以阻斷。目前治療哮喘的思路主要集中在哮喘發生后的藥物控制和脫敏，從致敏階段著手研究也是很有意義的途徑。

特異性氣道激發(airway challenge)

也稱支氣管激發試驗(bronchial provocation test－BPT)，即給抗原致敏的動物再吸入同樣抗原模擬或展示哮喘發作的過程。哮喘發作主要表現在氣道阻力的增加。因此在觀測動物的哮喘發作時除了觀察癥狀，更重要的是記錄氣道阻力的變化。經典的較常用的測量氣道阻力的一種方法是應用或部分應用吸氣末阻斷法(end－inspiratory airway occlusion method)來進行的［17－19］。基本原理是將動物深度麻醉使之失去自主呼吸而經氣管插管由呼吸機代替。氣道平滑肌中有肺牽張反射的感受器，在吸氣末阻斷氣流，使氣道壓維持在平臺壓從而抑制肺牽張反射，這樣測出的壓力反映了呼吸系統彈性回縮壓，測定的數值直接而準確，被用于哮喘發作的研究［20，21］。Johnson等也建立了一套氣流阻斷技術(flow－interruption technique)即用吸氣末和呼氣末阻斷測量的數據來測定氣道阻力的方法［22，23］。這類方法均由于動物處于深度麻醉狀態，各種正常的生理反應發生變化，一般在氣道激發后只能觀察較短的時間，例如用于觀察哮喘的速發反應 (圖1)。

上述方法如果要連續觀察數小時、十幾小時甚至更長時間的哮喘發作的整個自然過程包括速發和遲發反應直至消退，進而研究發病機制和對藥物的治療反應就不是理想的方法了。

臨床上一般出于診斷的目的對某些患者也要在有急救準備的條件下吸入特異性抗原做支氣管激發試驗，在清醒狀態下定期測定肺功能24h后分析發現人類經典的哮喘發作包括速發(early－phase airway response－EAR)和遲發(late－phaseairway response－LAR)雙相反應(biphasic asthmatic response)。速發反應在吸入抗原后數分鐘內出現，約一個小時內消退。再過一個小時之后漸漸出現遲發反應，一般可以持續數小時、十幾小時甚至更長［24－26］。

圖1 用氣道阻力指標觀察豚鼠哮喘發作速發反應階段。橫坐標為時間(min)，縱坐標為氣道阻力的數值。

據此，能夠制備成像人類這樣出現速發和遲發雙向哮喘反應的動物模型是評定模型質量的重要指標。推測某些動物也會像人那樣在哮喘發作后出現雙相反應，關鍵是如何連續動態地記錄下來。深度麻醉的動物反應性不好，也不適合進行數小時甚至更長的連續實驗，一般只是在激發后記錄1小時以內的數據，相當于哮喘發作的速發階段。有學者用大動物羊在頭部仰位固定、局部麻醉下將球囊導管(balloon catheter)經鼻孔置放在食道下端，經另一個鼻孔將帶管頭的氣管內導管(cuffed endotracheal tube)插入氣管。這樣通過跨肺壓和氣流即可計算直接得到氣道阻力并記錄到了遲發反應［27］。從文獻記錄的情況看，實驗人員在激發后每隔一小時記一次數據，可以記錄24 h以上。動物處于強制體位，故而推測是每次記錄完畢需要將食道和氣管里的導管取出，給羊解除固定，令動物休息進食等。然后再次固定、局麻、插管。這種方法有其優點，但也有缺點例如每隔一小時記錄一次可能會錯過很多有用的數據;同時操作復雜;動物較大，因此樣本的數量受限制。

1997年，Hamelmann等報告了一種新的氣壓全身體積描記法(whole body plethysmography)用于記錄實驗動物小鼠呼吸道反應［28］。和此前經典方法不同的是動物一直處于清醒狀態，無創傷性操作，動物在透明有機玻璃制成的容器內，有進出空氣的管道，可隨意進食飲水。經傳感器測量氣壓的變化來計算得出間接反映氣道阻力變化的數據稱為enhanced pause(Penh)。經比較，Penh的增加和經典方法得來的氣道阻力增加有很好的相關性。由于這種方法可以長時間動態、連續記錄，為研究觀察哮喘發作速發和遲發全過程提供了可能。

2004年，Zhang等首次發表了用上述全身體積描記法成功記錄到了哮喘速發和遲發全過程的報告(圖2)。該實驗所用動物為大鼠，用偏苯酸酐經皮膚直接接觸致敏，直接吸入該酸酐的干粉激發10 min后每30 s錄一次數據，觀察到動物立即出現哮喘速發反應，持續約數分鐘至數十分鐘，一小時內消退。約兩小時后漸漸出現遲發反應，達到峰值后再漸漸消退。遲發反應相時間較長，從3、4h到十幾小時不等，反映氣道阻力的Penh的峰值也較速發反應相的峰值更高。同時發現哮喘是否發作、是僅僅出現速發相還是速發相遲發相都出現是和激發哮喘時所用的抗原濃度有關的［14］。

圖2 用Penh指標觀察挪威褐鼠哮喘發作速發和遲發反應全過程。圓形為致敏組，三角形為非致敏組。

氣道高反應性(airway hyperresponsiveness)

即非特異性氣道激發試驗得出的結果。近30年來，研究發現過敏性哮喘在發作之后氣道在形態和功能上仍沒有恢復正常，表現為一種炎癥過程，因此就有了一種較普遍的認識即把哮喘看成一種慢性炎癥性疾病。對這種炎癥進行的氣道敏感性試驗或者說是非特異性的氣道激發試驗，如果陽性，就稱其為氣道高反應性，炎癥經治療后高反應性也隨之降低［29，30］。這被認為是診斷哮喘的重要指標，是哮喘研究歷史上一種里程碑性的進步［31］。氣道高反應性發生的機制還不是很清楚［29］。檢驗這種高反應性的方法目前最多用的是乙酰膽堿試驗(methocholine test)，廣泛用于人，也在動物模型上用的很多。基本原理就是用不同濃度的乙酰甲膽堿吸入后觀察氣道的反應。如果某一濃度對正常氣道沒有作用，但卻可以使已經有了炎癥的氣道出現反應(阻力增加)，這就是氣道高反應性試驗陽性。氣道高反應性的出現實質上被認為僅僅代表氣道有炎癥，不是過敏性哮喘特有的，陽性雖有助于診斷哮喘但不能確定一定是哮喘;陰性也不能排除哮喘［32，33］。也不能用此試驗取代對哮喘遲發反應相的觀察，后者是哮喘發作的一個特有的過程。氣道高反應很重要是因為很多哮喘患者都呈陽性，但只有參考意義，要正確認識哮喘和炎癥的關系，避免把哮喘等同于炎癥而使研究偏離方向。目前在研究領域小鼠模型是用的較多的，而且很多是用小鼠做乙酰膽堿試驗來驗證藥物作用或某些靶點阻斷后的效果，研究者應該明確這是在觀察對炎癥的影響，可能和哮喘本身有關，也可能無關。

氣道重塑(airway remodeling)

也稱氣道重構或氣道重建，過敏性哮喘從臨床的角度看是一種以發作性、可逆性支氣管痙攣為特征的疾病。從病理學的角度看，是粘膜層和粘膜下層的炎癥性變化。上皮細胞剝離，支氣管粘膜水腫，上皮層中的杯狀細胞肥大增生，粘液腺增生，平滑肌細胞肥大、增生。內有嗜酸性粒細胞、單核細胞、淋巴細胞和漿細胞浸潤。針對這種炎癥，機體在自身修復的過程中發生了氣道的重新構建，其本身是一種機體的自我保護機制。但重塑可能出現三種變化又影響了正常的肺功能:氣道彈性降低、平滑肌細胞的肥大增生使得哮喘發作平滑肌收縮更加重了氣道狹窄以及膠原在基底膜下的沉積導致的氣道壁增厚［34，35］。早期糖皮質激素抗炎治療可能有助于防止再構建，而支氣管擴張劑類的藥物對重組的效果還沒有定論［34］。目前對于氣道重塑的理解很多是過去十幾年通過動物模型實現的。例如實驗中發現在成年動物即使抗原刺激停止后相當長的一段時間內上皮下的纖維化以及嗜酸細胞仍持續發生［36］。目前的研究熱點之一是上皮細胞和哮喘的關系，因此人們也開始關注上皮細胞和氣道重塑的關系，動物模型也必將在這個領域為我們的研究提供便利［37］。

基因敲除和轉基因技術(geneknock-out，transgenesis)

基因敲除是上世紀80年代末以來發展起來的一種分子生物學技術。是通過一定手段使機體特定的基因失活或缺失的技術。一般說來，基因敲除主要是應用DNA同源重組原理，用設計的同源片段替代靶基因片段，從而達到基因敲除的目的。

過敏性哮喘的基本發病原理早已知道，發病機制的完全闡明雖然還有很長的路要走，但很多細節近年也在動物模型的幫助下了解了很多。特異性抗體曾經廣泛用于動物模型來阻斷某個位點或靶點例如轉錄因子、細胞因子、受體或抗體等來驗證哮喘發作的必需環節例如抗 GATA－3、抗 IL－5、抗IgE等的應用。如果使用基因敲除技術或轉基因技術則可以避免應用抗體的某些弊端，如這種抗體的特異性、反復使用可能動物會產生對抗此抗體的抗體等。采用這類新技術制備的動物模型可以從不同的角度例如使某種轉錄因子、細胞因子、抗體甚至細胞的缺失來研究觀察哮喘的發病機制進而為治療手段或藥物的開發提供方向［38－40］。

機制和治療研究

上面的討論順便提到了機制和治療的研究。這里需要重點闡述的是，上述動物模型建立起來之后，可以根據需要進行過敏性哮喘的發病機制和治療研究。目前國際上的很多研究主要是用氣道高反應性的模型來進行的［41］。這可能是由于研究手段的限制造成的一個不完善的策略。隨著手段的改進和發展，隨著新的動物模型的建立，正確的方法應該是根據需要，從致敏、哮喘發作、發作后的預防治療包括脫敏等不同角度來多層次進行。值得指出的是，除了氣道高反應的模型用本文討論過的其他動物模型或者將來再開發的更新的動物模型，機制研究和治療研究必須用可以記錄整個哮喘發作過程的包括哮喘速發和遲發反應的動物模型。在此基礎上，除了免疫學和生理學外，還要結合其他學科如藥理學、藥物學、病理學、分子生物學等理論和技術來發現有效的、副作用小的藥物或手段。

結語

過敏性哮喘的基本發病原理屬I型變態反應。根據這個原則制備的動物模型使其和別的很多疑難病相比，更可能接近人類的哮喘。因此根據這類動物模型所取得的數據對于我們理解人類的哮喘更有啟發性。目前已經開發成功的一些動物模型主要有:用于觀察哮喘速發反應相的模型(主要是麻醉動物)、可以觀察速發和遲發雙相反應的清醒模型(主要是清醒動物)、用來研究哮喘炎癥過程的氣道高反應性模型以及基因敲除模型。這些不同的動物模型可根據需要單獨或結合使用來從不同角度探索哮喘的發病過程，使我們可以從致敏、疾病發作、發作后的進程等環節從不同層次和深度來認識哮喘的全過程。下一步的首要任務將是從預防和治療的角度進行研究，利用動物模型這個有力的工具，為最后有效地治療過敏性哮喘找到突破口。

致謝:文中很多研究經驗是筆者20年來自己用動物模型研究哮喘的總結。這些工作在北京大學醫學部、瑞典隆德大學及哥德堡大學、美國國家科學院、美國疾病控制中心和肯塔基大學完成。其中劉鏡愉教授(北京)、Welinder教授(瑞典隆德)、Skerfving教授(瑞典隆德)、Lotval教授(瑞典哥德堡)、Siegel教授(美國科學院和疾病控制中心)、Fedan教授(美國疾病控制中心)和 Shi教授(美國肯塔基)等很多學者給予了全力培養和支持。中國醫學科學院醫學實驗動物研究所所長秦川教授盛情約稿促成本文的最后完成。

［1］WHO. Global surveillance， prevention and control of chronic respiratory diseases: a comprehensive approach. 2007; Editors:WHO. Page: 15.

［2］Treudler. Update on in vitro allergy diagnostics. J Dtsch Dermatol Ges. 2012; 10: 89－97.

［3］Peden D，Reed CE. Environmental and occupational allergies. J Allergy Clin Immunol. 2010 ; 125(2 Suppl 2): S150－160.

［4］Malo JL，Chan－Yeung M. Agents causing occupational asthma. J Allergy Clin Immunol. 2009; 123: 545－50.

［5］Karol MH， Dixon C， Brady M， Alarie Y. Immunologic sensitization and pulmonary hypersensitivity by repeated inhalation of aromatic isocyanates. Toxicol Appl Pharmacol 1980;53: 260－270.

［6］Botham PA，Hext PM，Rattray NJ，Walsh ST，Woodcock DR.Sensitisation of guinea pigs by inhalation exposure to low molecular weight chemicals. Toxicol Lett 1988; 41: 159－173.

［7］Zhang XD， Andrew ME， Hubbs AF， Siegel PD. Airway responses in Brown Norway rats following inhalation sensitization and challenge with trimellitic anhydride. Toxicol Sci 2006; 94:322－329.

［8］Wei BY， Holford－Strevens V， Carter BG， Sehon AH.Suppression of the anti－trimellityl (TM)IgE response in mice by conjugates of TM with polyvinyl alcohol. Immunology 1984; 51:687－696.

［9］Botham PA，Rattray NJ，Woodcock DR，Walsh ST，Hext PM.The induction of respiratory allergy in guinea－pigs following intradermal injection of trimellitic anhydride: a comparison with the response to 2，4－dinitrochlorobenzene. Toxicol Lett 1989; 47:25－39.

［10］Hayes JP，Daniel R，Tee RD，Barnes PJ，Chung KF，Newman Taylor AJ. Specific immunological and bronchopulmonary responses following intradermal sensitization to free trimellitic anhydride in guinea pigs. Clin Exp Allergy 1992; 22: 694－700.

［11］Welinder H，Zhang X，Gustavsson C，Bj?rk B，Skerfving S.Structure－activity relationships of organic acid anhydrides as antigens in an animal model. Toxicology 1995; 103: 127－136.

［12］Zhang XD，Welinder H，J? nsson BA，Skerfving S. Antibody responses of rats after immunization with organic acid anhydrides as a model of predictive testing. Scand J Work Environ Health 1998; 24: 220－227.

［13］Zhang XD，Murray DK，Lewis DM，Siegel PD. Dose－response and time course of specific IgE and IgG after single and repeated topical skin exposure to dry trimellitic anhydride powder in a Brown Norway rat model. Allergy 2002; 57: 620－626.

［14］Zhang XD， Fedan JS， Lewis DM， Siegel PD. Asthmalike biphasic airway responses in Brown Norway rats sensitized by dermal exposure to dry trimellitic anhydride powder. J Allergy Clin Immunol 2004 ; 113: 320－326.

［15］Baur X， Czuppon A. Diagnostic validation of specific IgE antibody concentrations，skin prick testing，and challenge tests in chemical workers with symptoms of sensitivity to different anhydrides. J Allergy Clin Immunol. 1995; 96: 489－94.

［16］Holt PG， Strickland DH. Interactions between innate and adaptive immunity in asthma pathogenesis: new perspectives from studies on acute exacerbations. J Allergy Clin Immunol 2010;125: 963－972.

［17］von Neergaard K，Wirz K über eine methode zur messung der lungenelastizit?t am lebenden menschen， insbesondere beim emphysem. Z. Klin. Med 1927; 105: 35－50.

［18］von Neergaard K， Wirz K. Die messung der str?mungswiederstande in der atemwege des menschen，insbesondere bei asthma und emphysem. Z. Klin. Med 1927;105: 51－82.

［19］Kaditis AG， Venkataraman ST， Zin WA， Motoyama EK.Partitioning of respiratory system resistance in children with respiratory insufficiency. Am J Respir Crit Care Med 1999; 159:389－396.

［20］Zhang XD， L?tvall J， Skerfving S， H Welinder. Antibody specificity to the chemical structures of organic acid anhydrides studied by in－vitro and in－vivo methods. Toxicology 1997; 118:223－232.

［21］Cui ZH，R?dinger M， Sj? strand M， L? tvall J. Repeated allergen exposure reduce early phase airway response and leukotriene release despite upregulation of 5－lipoxygenase pathways. Clin Transl Allergy 2012; 2: 7.

［22］Jonson B，Beydon L，Brauer K，M? nsson C，Valind S，Grytzell H. Mechanics of respiratory system in healthy anesthetized humans with emphasis on viscoelastic properties. J Appl Physiol.1993 ; 75: 132－140.

［23］Zhao H， Zhang XD， Welinder H， Jonson B. Anaphylactic bronchoconstriction in immunized guinea pigs provoked by inhalation and intravenous administration of hexahydrophthalic anhydride and methyltetrahydrophthalic anhydride. Allergy 1997;52: 18－26.

［24］Sigsgaard T，Schlunssen V. Occupational asthma diagnosis in workers exposed to organic dust. Ann Agric Environ Med. 2004;11: 1－7.

［25］Anees W，Moore VC， Croft JS， Robertson AS， Burge PS.Occupational asthma caused by heated triglycidyl isocyanurate.Occup Med (Lond)2011; 61: 65－67.

［26］Fawcett IW， Taylor AJ， Pepys J. Asthma due to inhaled chemical agents－epoxy resin systems containing phthalic acid anhydride，trimellitic acid anhydride and triethylene tetramine.Clin Allergy 1977 ; 7: 1－14.

［27］Abraham WM，Sielczak MW，Ahmed A，Cortes A，Lauredo IT，Kim J，Pepinsky B，Benjamin CD，Leone DR，Lobb RR，et al.Alpha 4－integrins mediate antigen－induced late bronchial responses and prolonged airway hyperresponsiveness in sheep. J Clin Invest 1994; 93: 776－787.

［28］Hamelmann E，Schwarze J，Takeda K，Oshiba A，Larsen GL，Irvin CG， Gelfand EW. Noninvasive measurement of airway responsiveness in allergic mice using barometric plethysmography. Am J Respir Crit Care Med 1997; 156 (3 Pt 1): 766－75.

［29］Meurs H，Gosens R，Zaagsma J. Airway hyperresponsiveness in asthma: lessons from in vitro model systems and animal models.Eur Respir J 2008; 32: 487－502.

［30］Busse WW. The relationship of airway hyperresponsiveness and airway inflammation: Airway hyperresponsiveness in asthma: its measurement and clinical significance. Chest 2010; 138 (2 Suppl): 4S－10S.

［31］Diamant Z，Boot JD，Virchow JC. Summing up 100 years of asthma. Respir Med 2007; 101: 378－88.

［32］Anderson SD. Provocative challenges to help diagnose and monitor asthma: exercise， methacholine， adenosine， and mannitol. Curr Opin Pulm Med 2008; 14: 39－45.

［33］Anderson SD，Brannan JD. Bronchial provocation testing: the future. Curr Opin Allergy Clin Immunol 2011; 11: 46－52.

［34］Carter PM，Heinly TL，Yates SW，Lieberman PL. Asthma: the irreversible airways disease. J Investig Allergol Clin Immunol 1997; 7: 566－571.

［35］McAnulty RJ. Models and approaches to understand the role of airway remodelling in disease. Pulm Pharmacol Ther 2011; 24:478－486.

［36］McMillan SJ，Lloyd CM. Prolonged allergen challenge in mice leads to persistent airway remodeling. Clin Exp Allergy 2004; 34:497－507.

［37］Wang Q，Li H，Yao Y，Xia D，Zhou J. The overexpression of heparin－binding epidermal growth factor is responsible for Th17－induced airway remodeling in an experimental asthma model. J Immunol 2010; 185: 834－841.

［38］Vasquez YR， Spina D. What have transgenic and knockout animals taught us about respiratory disease? Respir Res 2000; 1:82－86.

［39］Moffatt JD. What targets have knockouts revealed in asthma?Pharmacol Ther 2005; 107: 343－357.

［40］Hausding M， Sauer K，Maxeiner JH， Finotto S. Transgenic models in allergic responses. Curr Drug Targets 2008; 9: 503－510.

［41］Louten J，Mattson JD，Malinao MC，et al. Biomarkers of disease and treatment in murine and cynomolgus models of chronic asthma. Biomark Insights 2012; 7: 87－104.

Sensitization，Airway Challenge and Airway Hyperresponsiveness in Animal Models of Allergic Asthma

ZHANG Xing－dong
(Key Laboratory of Human Disease Comparative Medicine，Ministry of Health;Key Laboratory of Human Diseases Animal Model，State Administration of Traditional Chinese Medicine;Institute of Laboratory Animal Science，Chinese Academy of Medical Science(CAMS)＆ Comparative Medical Center，Peking Union Medical College(PUMC))

Allergic asthma is an important disease.The interflow of asthma between animal models and human is that the former is also established on type I hypersensitivity.Sensitization is the first step for animal models of asthma.The characteristics and reactivity of complete allergens and haptens may lead to different outcomes.Airway challenge is a useful tool to study asthmatic responses.The new methods enabled successful observation of early－phase and late－phase asthmatic responses.Work on the pathogenesis and therapy of asthma should be conducted with different models besides the one of airway hyperresponsiveness used popularly nowadays.Other applications using animal models including airway remodeling，gene knock－out，transgenesis and therapeutic drugs were also reviewed briefly.

Model，animal;Allergy;Asthma;Sensitization;Airway challenge;Airway hyperresponsiveness

R332

A

1671－7856(2012)09－0001－07

10.3969/j.issn.1671.7856.2012.09.001

2012－09－05