比較常用(yòng)的(de)加速NAFLD和(hé)NASH動物(wù)模型的(de)誘導方法,例如四氯化(huà)碳(CCl4)和(hé)蛋氨酸膽堿缺乏(MCD)飼料,以及第二代膽堿缺乏飼料。
開發臨床前NASH纖維化(huà)模型
1. 使用(yòng)四氯化(huà)碳進行炎症、脂肪變性和(hé)細胞死亡的(de)毒素誘導
2. 通(tōng)過MCD飼料誘導的(de)肝脂肪變性
3. 增強NASH的(de)新一代膽堿缺乏飼料,沒有早期模型中觀察到的(de)重度體重減輕
本文對(duì)比了(le)這(zhè)些傳統纖維化(huà)模型,探討(tǎo)它們在纖維化(huà)和(hé)NASH藥物(wù)開發方面的(de)優勢和(hé)局限性。
四氯化(huà)碳誘導NASH模型
溶劑四氯化(huà)碳(CCl4)是一種毒素,通(tōng)過肝髒細胞色素P450代謝爲三氯甲基自由基(–CCl3)。這(zhè)會與許多(duō)肝髒靶标發生反應,達到多(duō)種類似NASH的(de)效應:
- 線粒體活性氧簇引發的(de)炎症
- 脂代謝酶活性降低和(hé)高(gāo)爾基氏體驅動的(de)VLDL分(fēn)泌受損導緻的(de)脂肪變性
- 廣泛的(de)細胞損傷,導緻細胞死亡和(hé)纖維化(huà)
這(zhè)些有害效應在沒有肥胖或胰島素抵抗的(de)情況下(xià)發生,并且涉及大(dà)量與脂質貯積和(hé)代謝無關的(de)細胞死亡。因此,這(zhè)并不能代表真實的(de)NAFLD。
除了(le)缺乏對(duì)人(rén)類NAFLD/NASH的(de)真正可(kě)譯性外,該模型的(de)主要缺點是影(yǐng)響非肝髒器官和(hé)組織的(de)全身毒性,且由于CCI4對(duì)操作人(rén)員(yuán)具有潛在化(huà)學危害,所以隻能由訓練有素的(de)技術人(rén)員(yuán)執行,必須配備适當的(de)防護設備和(hé)化(huà)學安全基礎設施。
MCD飼料誘導NASH模型
蛋氨酸和(hé)膽堿是肝線粒體β氧化(huà)和(hé)極低密度脂蛋白(VLDL)合成所需的(de)關鍵營養素。喂食MCD飼料時(shí),甘油三酸酯的(de)輸出受到抑制,從而迅速誘導肝脂肪變性和(hé)炎症。
和(hé)CCl4一樣,MCD飼料因其易用(yòng)性和(hé)快(kuài)速誘導而廣受歡迎。兩周内血清ALT/AST穩健上升,并且臨床NAFLD活性評分(fēn)在同一時(shí)間段内接近最大(dà)值。纖維化(huà)也(yě)迅速發生,在短短4周内就很明(míng)顯,10周内達到重度。在不超過16周的(de)過程中,纖維化(huà)是可(kě)逆的(de),因此應在更長(cháng)的(de)時(shí)間範圍内運行模型,以評價可(kě)改善NASH的(de)藥物(wù)。但是,動物(wù)選擇比CCl4模型受到更多(duō)限制,C57Bl/6小鼠是首選的(de)易感小鼠品系;大(dà)鼠會進展爲穩健的(de)脂肪變性,但隻有輕微炎症,且沒有纖維化(huà)。
MCD模型有許多(duō)轉譯和(hé)實踐方面的(de)缺點,最明(míng)顯的(de)是,動物(wù)經曆了(le)快(kuài)速而嚴重的(de)體重減輕(從喂食MCD飼料開始超過40%),以及血清葡萄糖、甘油三酸酯和(hé)膽固醇降低。體重減輕也(yě)造成操作人(rén)員(yuán)在動物(wù)處置和(hé)給藥方面的(de)難度,而代謝表型則與人(rén)類狀況直接相反。
第二代膽堿缺乏飼料誘導NASH模型
經證明(míng),第二代膽堿缺乏飼料可(kě)在齧齒動物(wù)中誘導NAFLD/NASH,而不會出現MCD飼料飼喂時(shí)的(de)重度體重減輕。膽堿缺乏性氨基酸(CDAA)飲食可(kě)以用(yòng)精确等量的(de)左旋氨基酸代替蛋白質含量,接受該飼料的(de)C57Bl/6小鼠在3周内出現脂肪變性和(hé)炎症,纖維化(huà)發生在第6周,并在第21周左右變爲輕度至中度,這(zhè)也(yě)是可(kě)逆的(de)。
這(zhè)種飲食也(yě)适合Wistar大(dà)鼠誘導NAFLD/NASH,并且與小鼠的(de)疾病發作和(hé)進展時(shí)間範圍相近。盡管任何齧齒動物(wù)體重減輕都不是該模型的(de)缺點,但是該模型中不存在NAFLD之前的(de)人(rén)類代謝表型(胰島素抵抗、高(gāo)血糖症、脂血症等)。
CDAA飼料的(de)熱(rè)量脂肪含量從10-20%增加至60%(高(gāo)脂膽堿缺乏飼料)會加速并加重NASH,并顯著降低纖維化(huà)的(de)自發可(kě)逆性。在C57Bl/6小鼠中,該模型還(hái)将在24周内發展爲肝硬化(huà)、門靜脈高(gāo)壓和(hé)肝功能衰竭,因此對(duì)于肝髒疾病研究項目而言具有多(duō)種用(yòng)途。然而,在膽堿缺乏飲食的(de)叠代中,沒有肥胖、高(gāo)血糖症和(hé)高(gāo)甘油三酯血症等代謝綜合征的(de)特征。
結論
經典的(de)CCl4肝髒毒性模型以及膽堿缺乏飼料誘導的(de)脂肪變性的(de)多(duō)次叠代,爲NASH和(hé)肝纖維化(huà)提供了(le)一套特征明(míng)确且廣泛可(kě)用(yòng)的(de)齧齒動物(wù)模型。在選擇四氯化(huà)碳或膽堿缺乏飲食模型時(shí),應結合它們的(de)優點,同時(shí)考慮其在人(rén)體條件下(xià)可(kě)譯性方面的(de)諸多(duō)局限性。
本文作者:中美(měi)冠科生物(wù)