幾種常見肝臟疾病的動(dòng)物造模方法總結(jié)
“肝”不動(dòng)了？肝臟疾病的發(fā)展竟然這么多學(xué)問？一文講清關(guān)于肝臟疾病的造模方法。
NAFLD，非酒精性脂肪性肝病，是指沒有酒精濫用史的患者肝臟中脂肪堆積過多的一種疾病。NAFLD 分為單純性脂肪變性和非酒精性脂肪性肝炎 (Nonalcoholic steatohepatitis，NASH)。目前，基因模型、飲食模型、化學(xué)模型等已被廣泛用于 NAFLD 的臨床前研究中[5][6]。
圖 2. 臨床前研究的 NAFLD 模型[7]。
在 NASH 中，不僅存在脂肪變性還存在小葉內(nèi)炎癥和肝細(xì)胞球囊化，常伴有進(jìn)行性纖維化。長(zhǎng)期存在的 NASH 可能發(fā)展為肝硬化，肝細(xì)胞癌。飲食模型是 NASH 研究中常用模型。C57BL/6 小鼠、Wistar 大鼠和 Sprague Dawley 大鼠由于其固有的肥胖、DM2 和 NAFLD 傾向而作為 NAFLD/NASH 造模的首選模式動(dòng)物。發(fā)病時(shí)間以及伴隨代謝特征的程度取決于物種、品系、性別、腸道微生物群的組成以及所采用的飲食干預(yù)[5]。
DEN 是一種基因毒性致癌物，被廣泛用于誘導(dǎo)嚙齒動(dòng)物 HCC。單次 DEN 的 HCC 形成時(shí)間不僅與劑量有關(guān)，還與年齡、性別和遺傳背景等因素有關(guān)。研究表明，雌性小鼠對(duì) DEN 驅(qū)動(dòng)的肝癌發(fā)生具有很大的抵抗力[18]。當(dāng)小鼠長(zhǎng)期反復(fù)暴露于 DEN 時(shí)，100% 的雄性小鼠而只有 30% 的雌性小鼠發(fā)生肝臟腫瘤。與成年小鼠相比，幼齡小鼠的 HCC 誘導(dǎo)率更高。對(duì)于不能通過單一 DEN 誘導(dǎo) HCC 的成年小鼠，需要使用其他腫瘤促進(jìn)劑，如四氯化碳 (CCl4)、苯巴比妥和高脂肪飲食喂養(yǎng)[19]。此外，DEN 與 CCl4 聯(lián)合誘導(dǎo)可改善傳統(tǒng)化學(xué)誘導(dǎo)耗時(shí)較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，而且更好地模擬了人類肝癌的發(fā)展過程。
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人類肝癌的發(fā)生通常繼發(fā)于慢性肝病 (Chronic liver disease, CLD)，如酒精性脂肪性肝病 (Alcohol-related fatty liver disease, AFLD) 和非酒精性脂肪性肝病 (Nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)。AFLD 和 NAFLD 二者有相似的病理譜，慢性病理性損傷可導(dǎo)致過度纖維化、肝硬化并最終導(dǎo)致肝細(xì)胞癌 (Hepatocellular carcinoma, HCC)[1]。
圖 1. 肝臟疾病的發(fā)展階段[1]。
▐ 酒精性肝病模型
酒精對(duì)酒精性肝病 (ALD) 的發(fā)生和進(jìn)展的影響與飲酒的量和持續(xù)時(shí)間成正比[2]。研究慢性酒精濫用最常用的動(dòng)物模型是 Lieber-DeCarli 液體飲食模型、灌胃乙醇模型和飲用水酒精模型[2]。
Lieber-DeCarli 液體飲食法是將酒精加入完全液體飲食中來喂養(yǎng)，研究者可以根據(jù)需求進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)元素的調(diào)整。動(dòng)物除了含有乙醇的液體飼料外沒有任何食物或飲料。這種造模方法會(huì)導(dǎo)致早期肝損傷，不會(huì)發(fā)展到 ALD 的最嚴(yán)重階段。灌胃乙醇輸注模型是將酒精直接注射到胃中。該模型可以維持高血液酒精濃度，并產(chǎn)生顯著的肝損傷。然而，這種造模方法較昂貴，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作人員的技能有嚴(yán)格要求。
圖 2. 長(zhǎng)期植入胃導(dǎo)管的小鼠[3]。
飲用水中的酒精模型最接近地模擬了依賴酒精的人類飲酒模式，操作簡(jiǎn)單，目前被廣泛應(yīng)用，并且可以與其他輔助因子 (如鐵、高脂飲食、維生素補(bǔ)充、LPS 注射) 誘導(dǎo)其他進(jìn)行性肝病[4]。
圖 2. 慢性酒精給藥誘導(dǎo) 12 月齡小鼠肝脂肪變性[2]。
酒精處理小鼠或?qū)φ招∈蟮母闻K，以及酒精處理小鼠或?qū)φ招∈蟮?HE 染色和油紅 0 染色肝臟切片。
▐ NAFLD 模型NAFLD，非酒精性脂肪性肝病，是指沒有酒精濫用史的患者肝臟中脂肪堆積過多的一種疾病。NAFLD 分為單純性脂肪變性和非酒精性脂肪性肝炎 (Nonalcoholic steatohepatitis，NASH)。目前，基因模型、飲食模型、化學(xué)模型等已被廣泛用于 NAFLD 的臨床前研究中[5][6]。
圖 2. 臨床前研究的 NAFLD 模型[7]。表 1. 常用的飲食模型[5][8]。
肝纖維化的主要原因包括酗酒、慢性肝炎病毒感染和非酒精性脂肪性肝炎，可發(fā)展為肝硬化甚至肝細(xì)胞癌 (HCC)。利用化學(xué)手段進(jìn)行肝纖維化及晚期肝病誘導(dǎo)是目前臨床前研究的常用模型。化學(xué)藥物進(jìn)入肝細(xì)胞產(chǎn)生毒性代謝物，引起肝持續(xù)損傷，誘導(dǎo)肝臟疾病的發(fā)生。乙醇、四氯化碳 (CCl4)、硫代乙酰胺 (TAA)、二甲基亞硝胺 (DMN)、二乙基亞硝胺 (DEN) 等肝臟毒素是常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑[8]。在大多數(shù)情況下，腹腔注射這些化學(xué)物質(zhì)會(huì)在相對(duì)短期內(nèi)引發(fā)肝纖維化；口服或者吸入會(huì)需要更長(zhǎng)的發(fā)展周期。
CCl4 是嚙齒類動(dòng)物肝纖維化和肝硬化研究中應(yīng)用最廣泛的肝毒素，其造成的損傷類似于人類肝纖維化的重要特性，包括炎癥、再生和纖維形成，常用于研究急性肝損傷、晚期肝纖維化及纖維化逆轉(zhuǎn)。CCl4 模型適用于大鼠和小鼠，但小鼠由于CCl4 代謝率更高成為造模的首選。小鼠對(duì) CCl4 誘導(dǎo)的肝纖維化的易感性是菌株依賴性的，與 C57BL/6 和 DBA/2 相比，BALB/c 小鼠在 CCl4 給藥后表現(xiàn)出更多的肝纖維化病理特征[9]。CCl4 誘導(dǎo)的肝纖維化模型具有很高的可重復(fù)性，因此是藥物篩選的絕佳候選者。
表 2. 常見化學(xué)誘導(dǎo)肝臟疾病模型。
| Carbon tetrachloride 四氯化碳 通過交感神經(jīng)通路誘導(dǎo)急性肝損傷。引起肝纖維化和肝毒性，廣泛用于肝臟疾病造模。 |
| Thioacetamide，TAA 一種間接的肝毒素，可引起實(shí)質(zhì)細(xì)胞壞死。 |
| Dimethylnitrosamine，DMN 一種強(qiáng)效的肝毒素、致癌劑和誘變劑。 |
| N-Nitrosodiethylamine，DEN 一種有效的致癌物質(zhì)二烷基硝胺。 |
| Aflatoxin B1，黃曲霉毒素 一類 1A 級(jí)致癌物質(zhì)，是 Aspergillus flavus 和 A. parasiticus 的次生代謝產(chǎn)物。 |
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標(biāo)簽：
動(dòng)物造模 肝臟疾病 非酒精性脂肪性肝病
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