小鼠,动物模型 中国实验动物信息网 2020-07-22 1321

　　动脉粥样硬化是许多人*常见的心血管疾病根本原因，也是发病率和死亡率的主要原因。动脉粥样硬化是涉及多种细胞类型和细胞因子的慢性炎症过程。它的发展始于低密度脂蛋白的沉积，内皮功能障碍，内皮下泡沫细胞的积聚以及在促炎剂激活下脂肪肌肉的形成。随着斑块的继续发展，血管平滑肌细胞（VSMC）迁移到内膜并形成细胞外基质。数十年后，脂肪条纹可发展为纤维化动脉粥样硬化病变，其特征是围绕脂质核心的纤维帽。当纤维帽破裂时，覆盖的血栓会阻塞动脉腔，破坏血液流动。这是动脉粥样硬化和死亡的主要原因。它可能数十年来无症状，或者只有在死亡后才能被诊断。 ）1）该疾病通常始于在局部细胞因子激活下脂蛋白颗粒的积累和修饰。 2）单核细胞附着并穿透内皮。 3）单核细胞分化为巨噬细胞。受体介导的对修饰的低密度脂蛋白的摄取促进脂质泡沫细胞的形成。 4）VSMC（血管平滑肌细胞）迁移到内膜并形成细胞外基质。 5）由于泡沫细胞的积累和血管平滑肌细胞的迁移和增殖，脂肪条纹损伤发展为纤维化动脉粥样硬化损伤，并且在脂质核心周围形成纤维帽。 6）在复杂病变中，易损病变可能破裂或凝块重叠。基于动脉粥样硬化的复杂性和长期性，人们依赖模仿人类疾病的动物模型。选择正确的模型很重要，并且取决于实验的设计和执行。基于其实用和经济优势，啮齿动物定制成员被广泛用于生物学和临床前研究。本文简要介绍了用于研究动脉粥样硬化的经典和新型小型啮齿动物模型，包括小鼠，大鼠，仓鼠和豚鼠，包括脂蛋白代谢，组织病理学变化和专注于药理作用。

　　动脉粥样硬化的小鼠模型：目前，小鼠是动脉粥样硬化研究中使用*广泛的动物模型。

　　没有基因操作的小鼠模型：*初，动脉粥样硬化饮食包含Thomas-Hartroft饮食（40％黄油，5％胆固醇，2％胆酸钠，0.3％丙基硫尿嘧啶）及其修饰剂，引起牙齿高脂血症和动脉粥样硬化。这种致动脉粥样化的饮食会导致严重的动脉粥样硬化，死亡率很高。 C57BL/6j菌株容易发生动脉粥样硬化，经过14周的动脉粥样硬化饮食，会形成高胆固醇血症（约200 mg/dL）和脂肪脂肪散在。但是，这些病变是主动脉底部的典型脂肪斑，不能在长期动脉粥样硬化饮食（长达12个月）后与人体状况进行比较。

　　经典的转基因小鼠模型：转基因技术的出现极大地帮助建立了动脉粥样硬化的动物模型。与饮食相似，大多数基因操作都着眼于破坏脂质代谢以增加动脉粥样硬化脂蛋白（含apoB的脂蛋白）。基于受体介导的载脂蛋白摄取，缺乏载脂蛋白E（apoE）（即配体）或低密度脂蛋白受体（LDL受体）会产生两个潜在的模型。它是。当前证据表明，超过95％的动脉粥样硬化研究基于载脂蛋白E缺乏症（apoE-/-）或LDL受体缺乏症（Ldlr-/-）。 1992年，Plump和Zhang用胚胎干细胞的同源重组技术，基于C57BJ/6小鼠，建立了apoE-/-小鼠模型，用于研究动脉粥样硬化。饮食apoE-/-小鼠会发展出轻度的高胆固醇血症，并伴有乳糜微粒残留和极低密度的脂蛋白（VLDL）的积累，并自发地在主动脉近端形成脂肪肌肉。形成。高脂和高胆固醇饮食（HFHC饮食）已用于apoE /模型动脉粥样硬化研究。

　　1993年，石桥开发了Ldlr-/-鼠标模型。 Ldlr-/-小鼠在主动脉根部形成动脉粥样硬化斑块。利希特曼（Lichtman）报告说，致动脉粥样化饮食（无胆酸盐）引起大病变的积累，占所有大病变的31％。但是，在低脂饮食下，Ldlr-/-小鼠在6个月后显示出*小的病变。显然，apoE-/-和Ldlr-/-小鼠在许多方面有所不同。通常，apoE-/-小鼠比Ldlr-/-小鼠发展出更严重的高脂血症。已从源自apoE-/-和Ldlr-/-模型的遗传数据中确定了人类冠状动脉疾病的新基因。这两个经典模型为易受许多目标动脉粥样硬化影响的基因型和杂合子提供了平台。如前所述，许多涉及基因功能的研究仅使用一种模型。老鼠动脉粥样硬化研究的局限性：许多近交和敲除模型构成了老鼠模型的无与伦比的优势。但是，有几个方面需要仔细研究，尤其是脂质代谢，病变分布以及小鼠和人类进展的差异会直接影响小鼠临床前研究结果的推断。主要区别是小鼠中动脉粥样硬化病变的分布。所有哺乳动物都具有血液动力学特征，例如低切应力和涡流产生，但人类和小鼠的解剖症状不同。未经修饰的小鼠不易患动脉粥样硬化。相反，即使脂蛋白水平正常，人类也容易发生动脉粥样硬化。其他转基因小鼠模型：ApoE * 3-Leiden小鼠：apoE * 3-Leiden小鼠创建于1990年代，以克服经典小鼠模型中人样缺乏脂蛋白代谢的问题。它是apoE * 3-Leiden小鼠中非HDL脂蛋白的清除受到损害。与完全缺乏apoE的apoE-/-小鼠相比，该小鼠模型可以表达可检测水平的内源性apoE。与apoE-/-和Ldlr-/-小鼠中的非生理性TC水平相比，apoE * 3-Leiden小鼠发展为中度高脂血症并发展为明确的病变。与人类CETP转基因小鼠交配后，apoE * 3-Leiden.CETP小鼠表现出HDL到VLDL/LDL评分的转化以及以SR-B1介导的胆固醇释放为特征的人源化脂蛋白代谢严重病变的减少和发展。与apoE-/-和Ldlr-/-小鼠相比，ApoE * -3Leiden.CETP是研究脂质代谢和RCT途径的推荐模型。另外，apoE * -3Leiden.CETP是用于评估高脂血症和动脉粥样硬化药物治疗的公认模型。复杂病变小鼠模型：为了克服上述小鼠模型中报道的复杂病变局限性，建立了重叠血栓形成，斑块破裂甚至心肌梗塞的小鼠模型。 Ldlr/apoE-dKO小鼠和HFHC饮食以及心理压力或低氧表现出冠状动脉疾病，心肌瘢痕形成和心肌梗塞的迹象，包括心电图变化和肌钙蛋白T水平升高。 SR-B1/apoEdKO小鼠的脂蛋白代谢明显降低，可以模拟患有冠心病的患者。冠状动脉造影和组织学分析表明，这些dKO小鼠的冠状动脉疾病是严重的管腔阻塞，纤维蛋白沉积，出血和血栓形成的标志，导致自发性心肌梗塞和心脏功能障碍。它显示为已连接。

　　大鼠动脉粥样硬化模型：大鼠被广泛用于生理和代谢研究。除了小型啮齿动物的一般优势外，与小型小鼠相比，侵入性方法和样本收集在大鼠中更容易执行。没有基因操作的大鼠模型：1939年，Anishko报告说饮食控制不会在大鼠中引起高胆固醇血症或动脉粥样硬化。直到1950年代，一项研究表明，长期摄入含有胆酸，硫尿嘧啶，高含量的脂肪和胆固醇的动脉粥样硬化饮食与晚期动脉粥样硬化，体重减轻和高死亡率有关。使用胆碱缺乏饮食长达216天，只会导致冠状动脉内膜脂质沉积和内皮增生，类似于早期的人类动脉粥样硬化。长期使用Thomas-Hartroft饮食（40％黄油，5％胆固醇，5％胆酸）对于实验性大鼠动脉粥样硬化病变的早期改变是必需的。一些肥胖的大鼠品系有高胰岛素血症，高脂血症，血管和心肌功能障碍，特别是祖克糖尿病脂肪（ZDF）大鼠和JCR：LA-cp品系。但是，观察到的心脏功能障碍与动脉粥样硬化无关，但似乎与ZDF 2型糖尿病的微血管并发症有关。 JCR：LA-cp模型模拟了代谢综合征患者的糖尿病前状态的临床前特征。

　　动脉粥样硬化研究中的大鼠局限性：就载脂蛋白来源和内源性胆固醇合成而言，大鼠和人类之间存在许多差异。大鼠肝脏具有很强的合成胆固醇的能力。但是，在人类和其他物种（包括仓鼠和豚鼠）的肝外组织中合成了大量的TC。操纵大鼠胚胎干细胞的困难和非人类脂蛋白的代谢给动脉粥样硬化研究和药理方法评估中的大鼠应用带来了挑战。

　　新的apoE-/-和Ldlr-/-大鼠模型：根据Sithu和Smith的报道，在每日饮食条件下的12周龄Ldlr-大鼠中的TC（约250 mg/dL）。 TG含量增加（约150 mg/dL），apoB-100/apoB-是野生型大鼠的48倍。即使在60周龄的大鼠中也未观察到明显的主动脉形成。 34-52周的高脂饮食（42％的脂肪）是形成主动脉病变的必要条件。对于apoE-/-大鼠，喂食Paigen饮食12周和HFHC饮食20周会导致apoE-/-大鼠发展为高胆固醇血症，并显着增加VLDL评分和apoB-48水平。但是，只能观察到小的病变，约占总主动脉的2.5％。将HFHC饮食延长至64周，apoE-/-会发展为中度病变和动脉粥样硬化斑块。已经建立了Ldlr/apoEdKO大鼠。常规饮食48周后，腹主动脉中的动脉粥样硬化斑块和脂质沉积明显增加。系统比较表明，apoE-/-，Ldlr-/-和dKO大鼠在整个主动脉的动脉粥样硬化负担上没有差异。长期（64周）后，仅在dKO大鼠中观察到较大的病灶（占总面积的30％）。为了形成动脉粥样硬化病变，与小鼠相比，apoE-/-，Ldlr-/-和dKO大鼠需要更长的时间和更高的HFHC饮食密度。新的基因敲除大鼠模型，例如apoE-/-或Ldlr-/-小鼠能否在相对较短的时间内充分诱导动脉粥样硬化特性，需要进一步研究。

　　仓鼠动脉粥样硬化模型：没有遗传操作的仓鼠模型：金色仓鼠首先被用作动脉粥样硬化模型。 1987年，Nister喂高胆固醇饮食（3％胆固醇）时，可将血清胆固醇和低密度脂蛋白浓度分别提高至1000 mg/dL和400 mg/dL，从而提高了LDL/HDL比率证明并增加。十个月后，仓鼠出现了分散但严重的病变，类似于胆固醇晶体沉积，钙化和人类坏死。这些病变导致30％的管腔阻塞。 Bio-F1B仓鼠是通过杂交两个高度近交的叙利亚金仓鼠而产生的杂交系。与金叙利亚仓鼠相比，它对高胆固醇饮食反应*好，对动脉粥样硬化更敏感，并且非高密度脂蛋白含量明显增加。结果，在动脉粥样硬化的饮食中（10％的椰子油和0.3％的胆固醇）喂养3周会导致严重的高脂血症，TC水平为700-2600 mg/dL。

　　仓鼠在动脉粥样硬化研究中的益处：与小鼠和大鼠相比，仓鼠脂质代谢类似于人类脂质代谢，包括合成，加工，配体结合和脂蛋白回收。

　　新的Ldlr-/-和LCAT-/-仓鼠模型：类似于小鼠和大鼠的脂质破坏模型，Liu和同事使用CRISPR-Cas9技术开发了敲除LDL受体的转基因仓鼠模型。产生的基因。仓鼠的这种遗传模型显示出人样的动脉粥样硬化脂蛋白谱和病理。喂食HFHC饮食（0.5％胆固醇和15％猪油）2周后，Ldlr-/ +仓鼠表现出较高的TC水平，VLDL/LDL得分急剧上升。喂食该饮食另外10周时，主动脉病理显着增加。喂食HFHC饮食另外16周后，Ldlr-/ +仓鼠显示主动脉和冠状动脉的TC和动脉粥样硬化病变明显增加。在低脂饮食中，年龄较大的Ldlr-/-仓鼠（18个月大）会自发发展为高胆固醇血症。连续12周更频繁的HFHC饮食（20％黄油，3％胆固醇）可导致Ldlr-/-仓鼠严重的高胆固醇血症。除WT仓鼠外，缺乏LDL的仓鼠也用于药理学领域。

　　豚鼠动脉粥样硬化模型：没有遗传操作的豚鼠模型：与其他啮齿动物一样，豚鼠高胆固醇血症是由富含胆固醇和脂肪的饮食引起的。豚鼠对多种饮食有反应，包括SFA，可溶性纤维和大豆蛋白补充剂，其限制碳水化合物的饮食与人类相似。与大鼠相比，豚鼠可能是在临床前模型中定性预测他汀类药物和肌病药物疗效的理想选择。

　　结论：小鼠模型为研究动脉粥样硬化的生物学基础提供了必要的平台。新技术和其他新的啮齿动物模型的出现有望为治疗发展和阐明动脉粥样硬化的机制提供思路。