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[讨论] 动物造模 | 非酒精性脂肪肝小鼠模型构建

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发表于 2022-10-20 09:37 | 显示全部楼层 |阅读模式

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非酒精性脂肪肝病(NAFLD)是一种严重危害人类健康的慢性代谢性疾病。据流行病学研究表明,目前全球已有超过25%的成年人患有 NAFLD。近年来,随着人们生活方式和饮食习惯的改变,肥胖和2型糖尿病的发生率随之升高,二者与 NAFLD 发生密切相关。NAFLD的发病率呈持续增高趋势,成为许多国家和地区常见的慢性肝脏疾病之一。
NAFLD 是出现于非嗜酒的患者一种综合征,其主要特点表现为肝细胞内脂肪过度堆积,导至肝细胞大泡性脂肪性变,带来一系列恶化,包括脂肪性肝炎、肝纤维化、肝硬化,甚至死亡的发生等。NAFLD是由单纯的肝脂肪性变性(NAFL)发展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH),严重时可发展为肝纤维化,肝硬化,甚至肝细胞癌的连续疾病谱。目前, 对NAFLD的治疗仍是一个全球性的严峻课题,由于其病因和发病机制复杂,仍未完全阐明。而 NAFLD 的发病机制的研究与治疗药物的筛选,在很大程度上依赖于人类 NAFLD 病理机制相似模型的建立和应用。         
   
营养失调性脂肪肝模型
高脂饮食(HFD)模型
高脂饮食模型是一种常见扰乱脂质代谢,导至脂肪肝变性,诱导 NAFLD 发生的造模方法。
高脂饮食通常选用含有60%脂肪的高脂饲料,C57BL/6小鼠,由于对高脂饲料比较敏感,容易形成高脂血症,故而是常用的复制 NASH 模型的动物。C57BL/6小鼠用高脂饮食喂养10-12w 后,出现高脂血症、高胰岛素血症和葡萄糖耐量异常的变化。
长期喂养高脂饮食34-36w 后,有研究者观察到小鼠血浆肝酶水平异常,即丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天门冬氨酸氨基转移酶(AST)水平升高。长期喂养80w后,出现典型的脂肪变性、肝细胞损伤、肝小叶炎症和纤维化。
与其他小鼠模型不同,喂食高脂饮食的小鼠模型模拟了人类 NAFLD 的组织病理学和发病机制,因为它具有 NAFLD 患者中观察到的主要特征,包括肥胖和胰岛素抵抗。因此,该模型适于评估减重、低脂饮食及改善胰岛素抵抗的治疗药物。高脂饮食模型也有一定的局限性,如造模耗时较长(通常需要12-16w),而且随着动物种系和饮食配方的不同呈现出多样性。

致动脉粥样硬化饮食(ATH)模型
ATH 含有0.5%胆酸盐和1.25%的胆固醇,通常应用于小鼠以构建粥样硬化斑块模型。
有研究人员发现,ATH 可致C57BL/6小鼠出现血脂异常。与此同时,在6-24 w内,ATH 还引发了 NASH,且造模时间越长,病理状态越严重,如出现肝细胞大泡性脂肪性变,炎症以及肝纤维化等。此外,小鼠在6w 后也表现出丙氨酸氨基转移酶、总胆固醇和甘油三酯水平升高。然而,ATH 并不致体重增加,也没有明显的胰岛素抵抗现象,因此,与人类 NASH 病理机制有一定区别,成为该模型的缺陷。

高脂+致动脉粥样硬化饮食(HFD+ATH)模型
HFD+ATH 是在高脂饮食的基础上,添加0.5%的胆酸盐和1.25%的胆固醇。该模型结合了高脂模型及 ATH 模型的优点,可有效地促进非酒精性脂肪肝炎的进一步发展,主要病理特征为胰岛素抵抗、氧化应激、肝星状细胞激活。
有研究者将 HFD+ATH (60%脂肪+1.25%胆固醇+0.5%胆酸盐)与胆碱-蛋氨酸缺乏饮食进行分析比较,两者具有类似的 NASH 病理特征,HFD+ATH 诱导的C57BL/6小鼠表现出肝胆固醇和游离脂肪酸增加,而胆碱-蛋氨酸缺乏饮食的小鼠为肝脏的甘油三酯水平升高为主。

高脂+胆固醇饮食模型
高脂+胆固醇饮食是在高脂饮食的基础上添加 21%的黄油和0.2%的胆固醇。短期喂养高脂+胆固醇饮食后,C57BL/6J小鼠仅发生肝脏脂肪变性。而雌性 ldlr ˉ/ˉ 和 APOE2ki 小鼠会表现出严重的炎症和脂肪变性,其特征为巨噬细胞浸润和 NF-kappaB 介导的信号增强。有趣的是,雄性 ldlrˉ/ˉ和 APOE2ki 小鼠也出现严重的肝脏炎症,但未有脂肪变性。

高脂+高糖饮食(ALIOS)模型
ALIOS 是一种高脂与高糖饮食协同诱导的小鼠模型,ALIOS 造模方法是高脂饲料(含30%的反式脂肪酸)及果葡糖浆喂养,16w后,C57BL/6小鼠有明显的脂肪变性,伴有坏死性炎症,丙氨酸转氨酶水平升高。与仅高脂饲料(含30%的反式脂肪酸)喂养相比,ALIOS 组动物体重明显增加,食物摄入量增加,胰岛素抵抗增强,但脂肪变性程度和丙氨酸转氨酶水平几乎无变化。

药物毒性诱导脂肪肝模型
链脲佐菌素(STZ)诱导模型
链脲佐菌素诱导模型常见于诱导2型糖尿病的实验性模型,C57BL/6小鼠在出生2d后,给予200μg/ L 剂量,并结合高脂饮食喂养,大约20w 内出现脂肪性肝炎、纤维化甚至肝癌,可以作为 NAFLD 的小鼠模型。有研究者诱导模型小鼠6周龄出现单纯性肝脏脂肪变性,8w时出现小叶炎症和肝细胞广泛气球样变,8-12 w 时肝脏脂肪沉积向纤维化发展,20w 时小鼠高发肝细胞癌。造模期间,小鼠的转氨酶和血糖浓度一直呈现升高趋势。该模型可以诱发氧化应激、炎症、纤维化和肝细胞凋亡,符合 NAFLD 的组织病理学。但与人类 NAFLD 的胰岛素抵抗不同的是,链脲佐菌素会破坏胰岛β细胞功能,而不会导至全身性的胰岛素抵抗。因此,这也限制该模型在临床前药物研究中的使用。

四氯化碳(CCl4)诱导模型
CCl₄是最早采用的试验性脂肪肝模型诱导剂,可以诱导肝纤维化小鼠模型。CCl₄诱导肝脏发生氧化应激反应,导至有毒脂质和蛋白质过氧化产物的积累,并发生严重的坏死反应。小鼠进行两周一次,腹腔注射CCl₄会造成广泛性肝损伤,肝细胞变性坏死,单核细胞轻度浸润以及大、小泡混合性肝脏脂肪变性等特征。此外,转氨酶和甘油三酯的水平也明显高于正常对照组。CCl₄单独诱导模型仅出现肝纤维化,而不发生肥胖和胰岛素抵抗等病变,因此不属于 NAFLD 模型。因此,CCl₄通常需要与饮食诱导模型相结合制备NASH模型,如 CCl₄可以促进高脂饮食对非酒精性脂肪肝炎和肝纤维化的发展。
NAFLD作为当前研究的热门领域,亟需深入研究其发病机制,评估相关药物疗效及寻找潜在的治疗靶标,NAFLD小鼠模型贯穿研究全程,在抗 NAFLD 领域中扮演不可或缺的角色。近年来,随着 NAFLD 领域大量的候选药物相继进入临床研究,一系列的 NAFLD 小鼠模型也相继被报道。不同致病因素所致 NAFLD 小鼠模型的形成机制及病理改变各异,各有其优点和缺陷,研究者需按照研究的目标选择适合的小鼠模型。随着 NAFLD 小鼠模型被不断优化,也为今后的 NAFLD 研究奠定了良好的实验物质基础,此外,构建能更好地模拟人类 NAFLD 病理特征的小鼠模型是近年来该领域的热点研究方向,优化为更理想的、能模仿 NAFLD 疾病谱的小鼠模型仍是今后亟待解决的关键问题。

来源:
蔡宗余,李政.非酒精性脂肪肝病小鼠模型的研究进展[J].聊城大学学报(自然科学版),2021,34(01):95-103.DOI:10.19728/j.issn1672-6634.2021.01.014.

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