基于數(shù)據(jù)挖掘的便秘動(dòng)物模型應(yīng)用分析

王 萍,方曉艷,苗明三

(河南中醫(yī)藥大學(xué),鄭州 450046)

便秘是一種功能性胃腸道(GI)疾病[1],在我國(guó)的發(fā)病率為6.07%,2016年最新版的羅馬Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)(RomeⅣcriteria)將其更加全面的定義為以排便困難、排便次數(shù)減少或除腹瀉型腸道應(yīng)激綜合征(IBSD)外引起的排便不盡感為主的癥狀[2];長(zhǎng)期便秘可繼發(fā)痔瘡,誘發(fā)心腦血管疾病,增加腸癌等的患病風(fēng)險(xiǎn)等[3],由于飲食結(jié)構(gòu)改變、生活節(jié)奏加快和社會(huì)心理因素等影響,便秘患者逐漸增多,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[4]。便秘的相關(guān)研究越來(lái)越受到醫(yī)學(xué)界的重視和關(guān)注?？赏ㄟ^(guò)建立與臨床高度吻合的便秘動(dòng)物模型,從而促進(jìn)便秘病因病機(jī)、新藥篩選等方面的研究。筆者通過(guò)歸納分析近5年便秘動(dòng)物模型特點(diǎn),以期為今后便秘實(shí)驗(yàn)研究提供參考。

1 資料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以“便秘”和“動(dòng)物模型”為主題,在中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方和維普數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索2015年1月~2020年7月全部實(shí)驗(yàn)性期刊文獻(xiàn)。

1.2 歸納標(biāo)準(zhǔn)

選用便秘動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究的全部動(dòng)物;會(huì)議、碩博論文等不作為納入的范疇;排除綜述類和資料不全的文獻(xiàn)。共篩選出符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)142篇。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物名稱、種類等均參照《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)》[5]進(jìn)行規(guī)范總結(jié)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類、陽(yáng)性藥、造模給藥方式、造模方法、檢測(cè)指標(biāo)等錄入Excel 2013進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選擇

將選用的142篇實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)中的全部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[6-22],共有7類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,累積頻率142次。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物多選擇:SD大鼠,雌雄各半,體重以(200±20)g為主;KM小鼠,雌雄各半,以(20±2)g為主。便秘實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類、性別、體重分布情況詳情見(jiàn)表1。

表1 便秘實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類分布Table 1 Types distribution of experimental animals for constipation

2.2 造模方式

將142篇實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)所采用的造模給藥方式進(jìn)行分類共包括了3種造模方式。以灌胃(128次,90.1%)為主。便秘造模方式分布見(jiàn)圖1。

圖1 便秘造模方式分布Figure 1 Distribution of constipation models

2.3 造模方法

經(jīng)分析,142篇便秘實(shí)驗(yàn)文章共包括了12種造模方法。其中復(fù)方地芬諾酯法(57次,40.1%)和洛哌丁胺法(34次,24.0%)使用較多。便秘造模方法統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 便秘造模方法統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of constipation modeling methods

2.4 陽(yáng)性藥

統(tǒng)計(jì)得出,便秘動(dòng)物實(shí)驗(yàn)多選擇麻仁丸、麻仁軟膠囊和枸櫞酸莫沙必利片作為陽(yáng)性對(duì)照藥物,其次為西沙比利片、琥珀酸普蘆卡必利片、常通舒顆粒、優(yōu)樂(lè)多益生元和酚酞片等。

2.5 建模周期

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,便秘動(dòng)物模型建模周期大多以7 d和14 d為主,慢傳輸型便秘時(shí)間最長(zhǎng)為120 d,詳情見(jiàn)表3。

表3 便秘建模周期統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistical table of constipation modeling cycle

2.6 實(shí)驗(yàn)相關(guān)指標(biāo)

統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出,便秘實(shí)驗(yàn)相關(guān)指標(biāo)可細(xì)分為15類,見(jiàn)表4。如果同一組織被劃分為不同的檢測(cè)指標(biāo),需分開(kāi)統(tǒng)計(jì),如同一實(shí)驗(yàn)中結(jié)腸組織既要做病理又要做免疫組化;如果同一組織被同時(shí)檢測(cè)多個(gè)同類型指標(biāo),歸納為一類[6]。如血清中血清中P物質(zhì)(SP)、血管活性腸肽(VIP)、腸神經(jīng)遞質(zhì)5羥色胺(5-HT)、NO等,則把這些指標(biāo)統(tǒng)稱為血清指標(biāo),同一實(shí)驗(yàn)只計(jì)入一次。

表4 便秘實(shí)驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)分類Table 4 Classification of constipation test indicators

3 討論

現(xiàn)代研究表明,長(zhǎng)期服用瀉藥、不良的生活習(xí)慣、影響結(jié)直腸功能的疾病以及自身心理因素均可誘發(fā)便秘。便秘的發(fā)病機(jī)制與結(jié)腸動(dòng)力異常、結(jié)腸平滑肌異常、腸神經(jīng)系統(tǒng)(ENS)及腸神經(jīng)遞質(zhì)或胃腸激素異常、結(jié)腸Cajal間質(zhì)細(xì)胞(ICC)功能異常、水通道蛋白(AQPs)表達(dá)異常等有關(guān)[23-27]。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為,便秘的發(fā)生,病位在大腸,且與肺、脾、胃、肝、腎關(guān)系密切[28]?！夺t(yī)貫》指出:"大腸者,傳導(dǎo)之腑,以通為順",故大腸傳導(dǎo)功能失常,或熱,或氣郁,或氣血虧虛,或寒凝,均可導(dǎo)致大腸傳導(dǎo)失職,腸腑不通而成便秘[29]。

便秘發(fā)病率呈上升趨勢(shì),單純的西藥治療方法包括潤(rùn)滑劑、瀉藥、改善腸道動(dòng)力藥物等,療效不理想[30];中醫(yī)臨床常采用內(nèi)治法、外治法、針灸療法、按摩療法等來(lái)治療便秘,體現(xiàn)了中醫(yī)辨證論治的基本特點(diǎn),效果顯著,不良反應(yīng)小[31]。但尚未找到能夠根治的治療方法,仍需進(jìn)一步增加動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究,為今后便秘發(fā)病機(jī)制、新藥篩選等方面提供更好的研究基礎(chǔ)。目前尚未有與人類完全相同的動(dòng)物自發(fā)性便秘模型,仍需要人工加以復(fù)制,常用于建立便秘模型的動(dòng)物為SD大鼠和KM小鼠,均具有易得、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)[32]。目前我國(guó)最常用于便秘研究的大鼠為SD大鼠,本文所統(tǒng)計(jì)得出結(jié)果也印證了這一說(shuō)法。小鼠耐受力不及大鼠,不適宜長(zhǎng)期造模給藥。小鼠多用于觀察排便試驗(yàn),大鼠多用于觀察腸道水吸收試驗(yàn),觀察胃腸運(yùn)動(dòng)則大、小鼠均可[33]。此外,經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析還發(fā)現(xiàn)在動(dòng)物性別選擇上,大多實(shí)驗(yàn)文章選擇雌雄各半分配動(dòng)物,這樣可以減少僅用雌鼠分泌較多炎性因子對(duì)檢測(cè)指標(biāo)造成誤差。

本文統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)使用最多的造模方式為灌胃,在全部實(shí)驗(yàn)文章的給藥方式中占比90.1%。目前有多種便秘模型制備方法,如可通過(guò)藥物誘導(dǎo)(復(fù)方地芬諾酯、洛哌丁胺、嗎啡、大黃等)、物理刺激(冰水灌胃、限水限食等)、手術(shù)、低纖維飲食等方法建立[34]。對(duì)其進(jìn)行分析評(píng)價(jià),均有其局限性,復(fù)方地芬諾酯法與臨床癥狀相似,操作簡(jiǎn)單,有利于快速篩選具有潛在通便藥效的物質(zhì)。是目前運(yùn)用較多的制備方法之一,但給藥劑量多樣,無(wú)確切的量化標(biāo)準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)前應(yīng)做預(yù)實(shí)驗(yàn);洛哌丁胺法有助于探討抗便秘藥物的作用機(jī)制[35],同時(shí)洛哌丁胺可聯(lián)合(慢性失血、甲狀腺素、冰水刺激)復(fù)制血虛便秘、陰虛便秘、陽(yáng)虛便秘大鼠模型,目前可用于開(kāi)展虛癥便秘的基礎(chǔ)研究[36];復(fù)方苯已哌啶法可用于制備慢傳輸型便秘,但該法建模周期長(zhǎng),應(yīng)用不多;限水控食法適用于功能性便秘的發(fā)生機(jī)制和通便藥物的治療作用研究[37],但建模周期長(zhǎng),穩(wěn)定性差,由于長(zhǎng)時(shí)間缺水,模型組可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)便現(xiàn)象,治療組開(kāi)始給藥時(shí)正常飲水,對(duì)模型組的影響還需進(jìn)一步深究;瀉劑結(jié)腸法適用于臨床因長(zhǎng)期服用瀉劑導(dǎo)致結(jié)腸型便秘機(jī)制的研究,造模時(shí)間長(zhǎng),且長(zhǎng)期服用大黃可導(dǎo)致結(jié)腸神經(jīng)系統(tǒng)病變[34];復(fù)方地芬諾酯+乙酰苯肼+環(huán)磷酰胺法可用于血虛型便秘的研究,與臨床中真實(shí)生理特征相符度低,過(guò)程復(fù)雜;食醋+活性炭冰水法制備的模型癥狀與臨床陽(yáng)虛便秘證有一定的相似度,該模型穩(wěn)定性較差,模型動(dòng)物的排便時(shí)間和排便粒數(shù)受環(huán)境溫度的影響較大[38],應(yīng)嚴(yán)格控制活性炭濃度及冰水溫度,且小鼠較大鼠耐受性差,此法常用大鼠作為建模對(duì)象;硫糖鋁法與嗎啡法可用于制備藥物依賴性模型;饑飽失常+過(guò)度疲勞+缺水燥結(jié)法可用于制備脾虛型便秘模型。便秘動(dòng)物模型建模時(shí)間以7 d和14 d為主,通常慢傳輸型便秘模型建模時(shí)間較長(zhǎng),小鼠耐藥性較大鼠差,多選擇大鼠為建模對(duì)象。便秘動(dòng)物模型的特征可以在炭墨推進(jìn)率、排便功能、血清中生化指標(biāo)和結(jié)腸組織免疫組化等指標(biāo)中體現(xiàn)。經(jīng)本文統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),142篇實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)中所測(cè)得指標(biāo)較多的為:(1)常規(guī)指標(biāo)表現(xiàn):毛發(fā)狀況、體重、攝食飲水量、尿量、排便次數(shù)等;(2)排便功能:6 h內(nèi)糞便粒數(shù)、糞便重量、糞便含水率以及首次排便時(shí)間;(3)生化指標(biāo):腸神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺(5-HT)、一氧化氮(NO)、腸內(nèi)P物質(zhì)(SP)、血管活性腸肽(VIP)、水通道蛋白3(AQP3)、水通道蛋白4(AQP4)、水通道蛋白8(AQP8)及其mRNA的含量、血清中AVP和cAMP的含量、腸道Cajal細(xì)胞陽(yáng)性表達(dá)面積以及結(jié)腸c-kit mRNA陽(yáng)性表達(dá)率等,這些指標(biāo)通過(guò)免疫組化、蛋白免疫印跡法及病理學(xué)觀察測(cè)定[39-41],可以有效評(píng)價(jià)便秘的程度。

綜上所述,在復(fù)制便秘動(dòng)物模型時(shí)常選擇雌雄各半的SD大鼠和KM小鼠,采用復(fù)方地芬諾酯或洛哌丁胺灌胃法來(lái)造模,現(xiàn)有的動(dòng)物模型常以藥物誘導(dǎo)法單因素建模,缺乏多因素建模評(píng)價(jià)體系,如限水控食法和低纖維飲食法雖較符合真實(shí)便秘的致病因素,但目前相關(guān)研究較少,便秘模型研究多傾向于腸道排便功能、結(jié)腸組織病理結(jié)構(gòu)和血清中生化指標(biāo)等來(lái)評(píng)價(jià)受試藥物。便秘的發(fā)病機(jī)制仍需進(jìn)一步探尋,有研究學(xué)者提出“腦-腸軸”與便秘密切相關(guān),即大腦可通過(guò)腦-腸軸將信號(hào)沖動(dòng)下傳來(lái)調(diào)控胃腸道功能,胃腸道功能異常也會(huì)影響大腦功能[42],其中腦腸肽對(duì)胃腸運(yùn)動(dòng)起著關(guān)鍵作用,如便秘動(dòng)物模型常檢測(cè)的指標(biāo)VIP、P物質(zhì)、5-HT、生長(zhǎng)抑素、NO、胃動(dòng)素等腦腸肽,既存在于胃腸道也存在于腦組織中,享有神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)激素雙重身份,是腦-腸軸雙向調(diào)節(jié)的媒介[43],研究表明,便秘患者腸道菌群紊亂,腸道菌群的變化,可促使微生物代謝產(chǎn)物發(fā)生改變,進(jìn)而改變腸道運(yùn)動(dòng),誘發(fā)便秘[44],但在現(xiàn)有的動(dòng)物模型檢測(cè)指標(biāo)中對(duì)腸道菌群的檢測(cè)占比較少,且目前腦-腸相互作用機(jī)制尚不明確,可在今后便秘動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)完善指標(biāo),增加相關(guān)機(jī)制研究。