《IBRO Neuroscience Reports》：Progress on experimental models of neuromyelitis optica spectrum disease
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本文系统综述了NMOSD实验模型的最新进展，重点介绍了基于AQP4-IgG致病机制的多种模型（如NMO/EAE模型、直接注射模型、转基因模型等）的构建方法、优缺点及应用，为深入探究疾病机制和筛选治疗药物提供了重要参考，并展望了未来研究需关注慢性病程、神经病理性疼痛模拟及模型标准化等方向。
视神经脊髓炎谱系疾病（NMOSD）是一种主要影响视神经和脊髓的中枢神经系统（CNS）炎性脱髓鞘疾病。其病因和发病机制尚未完全阐明，治疗亦不完善，而理想的动物模型是探索疾病机制和筛选治疗药物的关键工具。近年来，视神经脊髓炎免疫球蛋白G（抗AQP4抗体）作为水通道蛋白-4（AQP4）特异性抗体的发现和确认，极大地推动了NMOSD发病机制的研究，NMOSD动物模型的研究也成为当前关注的热点。
发病机制、临床表现及病理特征
AQP4广泛表达于星形胶质细胞的足突上。抗AQP4抗体与AQP4结合可触发补体依赖性细胞毒性（CDC）和抗体依赖性细胞毒性（ADCC），直接损伤星形胶质细胞，导致血脑屏障通透性增加。星形胶质细胞损伤后释放多种炎症因子，导致中性粒细胞、巨噬细胞等炎性细胞浸润，进一步介导脱髓鞘、轴索损伤和血脑屏障破坏。病理病变主要累及AQP4高表达区域，包括视神经、脊髓和脑室周围区。临床上表现为急性横贯性或播散性脊髓炎伴发或继发 optic neuritis。病理上表现为脊髓长节段广泛脱髓鞘伴坏死和囊变，轴索损伤，典型病变位于脊髓中央，而周围髓鞘保留。
NMO/EAE实验性自身免疫性脑脊髓炎模型
实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）是一种广泛使用的多发性硬化（MS）实验动物模型。研究发现，当EAE动物出现CNS炎症临床症状时，血脑屏障开放，此时向EAE大鼠腹腔注射AQP4-IgG可加剧EAE进程，并诱导出NMOSD样病变，如补体激活、免疫球蛋白沉积、脊髓血管周围区粒细胞浸润、AQP4和星形胶质细胞丢失等。EAE相关NMOSD动物模型是研究疾病形成早期阶段的合适模型，证明了AQP4-IgG的致病作用。该模型主要用于NMOSD炎症机制、疼痛分子基础和药物筛选研究。但其局限性在于EAE中髓鞘致敏T细胞的靶向反应与NMOSD中AQP4-IgG的体液反应不同，且需要大量人源AQP4-IgG，在小鼠模型中还需额外注射人补体，增加了实验复杂性。
AQP4-IgG直接注射模型
由于AQP4-IgG难以通过完整的血脑屏障，直接将其注射到中枢神经系统（脊髓、脑或视神经）可以绕过血脑屏障限制，靶向诱导病变，适用于研究NMOSD在特定部位（如脊髓、视神经）的病理过程。
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鞘内注射模型：直接向脊髓（如L5-L6节段）注射AQP4-IgG（常联合补体）可模拟长节段横贯性脊髓炎。该模型病变定位明确，可准确研究脊髓损伤机制，但侵入性操作可能导致脊髓机械性损伤，且多数模型仅呈现急性疼痛，难以模拟人类慢性病程。
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脑内注射模型：将AQP4-IgG和补体注射到脑半球、脑室或视交叉附近，主要用于研究NMOSD的脑内病变。该模型可靶向脑内AQP4高表达区域，但其缺点包括重复注射可能导致脑组织损伤，且小鼠模型需要注射人补体。
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视神经靶向注射模型：通过球结膜上径路暴露视神经，将AQP4-IgG阳性患者血清注射到视神经鞘下或蛛网膜下腔，可构建NMO相关视神经炎（NMO-ON）模型。该模型病变局限于视神经，可排除其他部位干扰，并能通过视觉功能测试（如VEP、瞳孔反射）和组织学分析综合评估视神经损伤，但无法模拟脊髓等其他部位病变。
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细胞因子注射模型：向AQP4-IgG血清阳性大鼠的纹状体注射细胞因子（如IL-1β）可诱导NMOSD样病变。该模型可阐明单一细胞因子的致病作用，为细胞因子治疗提供依据，但病变局限于注射区域，无法模拟多灶性损伤。
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AQP4特异性T细胞诱导模型：通过主动免疫（用AQP4肽段混合CFA免疫动物）或被动转移（将免疫动物脾脏分离的AQP4特异性T细胞经体外极化后注入野生型小鼠）可诱导病变。该模型可单独研究T细胞的致病作用，阐明细胞免疫与体液免疫的相互作用，且无需依赖人源AQP4-IgG，成本较低。但其难以模拟人NMOSD的AQP4-IgG介导的病理特征，且多数模型无显著神经病理性疼痛。
AQP4-IgG阴性模型
部分NMOSD患者血清AQP4-IgG为阴性，其中部分患者存在抗MOG抗体。AQP4-IgG阴性转基因模型主要聚焦于通过基因修饰研究T细胞介导的免疫反应或MOG抗体相关病理。
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T细胞受体（TCR）转基因小鼠模型：通过构建表达AQP4特异性TCR的转基因小鼠，研究T细胞在NMOSD中的独立致病作用。该模型证实了Th17细胞在NMOSD炎症中的关键作用，但其局限性仍是缺乏AQP4丢失和补体激活。
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MOG特异性B细胞受体（BCR）和TCR双转基因小鼠：通过共表达MOG特异性B细胞受体（BCR）和T细胞受体（TCR），模拟MOG抗体相关疾病（MOGAD）的免疫反应。该模型再现了MOGAD的核心特征，可用于研究MOG抗体的致病性及B-T细胞的协同效应，但无法再现NMOSD的AQP4丢失和补体激活。
病毒载体介导的模型
利用病毒载体在动物CNS特定部位局部表达人AQP4，再系统性注射致病性AQP4-IgG和补体，可在无需预先广泛破坏血脑屏障的情况下实现精准、局部的NMO样病理损伤。该模型可用于研究NMOSD的治疗，但相关研究较少，技术尚不完善。
体外CNS器官培养模型
体外CNS组织器官培养模型是研究其病理机制和进行药物筛选的核心体外工具，主要包括细胞培养和器官/组织切片培养两大类。
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细胞模型：将NMOSD患者纯化的AQP4-IgG或抗AQP4单克隆抗体与原代培养的星形胶质细胞共孵育，聚焦于AQP4-IgG对星形胶质细胞的直接作用。该模型可用于筛选能阻断AQP4-IgG诱导的星形胶质细胞致病变化或保护星形胶质细胞死亡的药物，但无法模拟体内复杂的脱髓鞘等病理过程。
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器官/组织切片模型：利用脊髓、小脑等具有部分组织结构的CNS切片，在添加AQP4-IgG、补体或炎症因子后，可重现AQP4丢失、炎性浸润等NMOSD核心病理。该模型保留了部分组织结构，更接近体内局部病变环境，但缺乏体内完整的免疫环境（如血脑屏障、系统性免疫细胞迁移），且部分模型病理表现较弱，脱髓鞘不显著。
总结与展望
目前，NMOSD动物模型研究已取得显著进展，加深了对该疾病的理解，对于研究疾病发病机制或评估新治疗方法具有重要意义。然而，尚无模型能完全复制NMOSD的病理特征和临床症状。大多数模型仅关注急性炎症和组织损伤，无法重现人类NMOSD的慢性病程和复发特征。神经病理性疼痛是NMOSD患者的主要并发症之一，但现有模型中仅少数能检测到疼痛行为，疼痛与抑郁的共病现象也未深入研究。未来研究工作将探索建立统一的NMOSD模型评价标准，并借助基因编辑技术构建更符合人类病理特征的模型，针对NMOSD的不同治疗阶段（急性期和缓解期）构建模型，为NMOSD的临床转化提供更可靠支撑。
