动脉粥样硬化小鼠模型研究进展.pdf

临临床床医医学学动脉粥样硬化小鼠模型研究进展李臻刘骏辉朱晓楠刘志春徐海涛黄书岚(武汉大学人民医院神经外科科武汉):/通信作者:黄书岚:.中图分类号:.文献标识码:文章编号:()摘要:动脉粥样硬化()是一种发生于大中动脉的慢性进行性疾病其导致的心脑血管并发症是造成人类死亡的主要原因 目前小鼠模型不仅广泛用于 的机制研究还运用于临床前药物的转化研究 常用的小鼠模型包括 /小鼠、/小鼠等转基因小鼠 此外一些基于手术或操作的新兴动物模型(如部分颈动脉结扎、注射小鼠)也逐渐应用于 病理生理机制的探究 但由于 发病机制复杂目前尚无一种模型可完全复制人 的形态及病理生理过程关键词:动脉粥样硬化小鼠模型低密度脂蛋白载脂蛋白 部分颈动脉结扎 :.:()./.:动脉粥样硬化()是许多心脑血管疾病(如心肌梗死、脑卒中)的潜在致病因素中国心血管健康与疾病报告 概要指出目前我国心脑血管疾病患者已达.亿其中脑卒中患者约 万、冠心病患者约 万 的特征表现为脂代谢障碍、血管内皮细胞功能障碍以及炎症等但其具体机制目前尚不完全阐明 动物模型常应用于研究 的发病机制及潜在药物的临床前转化 最早的 动物模型始于 年主要研究高脂饮食喂养的兔子动脉壁上斑块的形成此后小鼠、鸟类、猪、非人类灵长类动物等动物模型也被用于 的研究 随着基因编辑工具的兴起小鼠已代替其他动物成为 动物模型的主要实验动物 现代小鼠模型是基于操纵脂质代谢相关基因喂养高脂饮食和(或)联合手术构建的现就 小鼠模型的研究进展予以综述 转基因 小鼠模型近年来小鼠因繁殖快、易于维护、形成 的时间合理、在发病机制上与人类 相似等特点而被广泛应用于 研究中 但小鼠天然对 存在抵抗且小鼠的脂蛋白谱与人类存在显著差异在小鼠体内大部分胆固醇以高密度脂蛋白的方式运输易导致低密度脂蛋白()水平较低因此将小鼠作为 动物模型进行基因编辑操作非常必要 敲除小鼠的 受体(医学综述 年 月第 卷第 期 )(即 /小鼠)循环中的 水平升高胆固醇水平也随之升高 载脂蛋白()作为配体参与清除乳糜微粒和极低密度脂蛋白()的残留物其缺乏也会导致胆固醇水平升高 与一种遗传性高脂血症有关也被用于 的动物模型.基因敲除(/)小鼠 是一种分子量为 的糖蛋白其作为配体参与不同组织或细胞间脂蛋白颗粒的转运 研究发现与野生型小鼠相比/小鼠清除 和乳糜微粒的能力减弱同时胆固醇水平显著升高此外正常饮食喂养下 /小鼠 和乳糜微粒水平升高胆固醇水平可达/(/./)而高脂饮食喂养下小鼠胆固醇水平可升高至 /同时 进程显著加快/小鼠作为最常用的 动物模型之一不仅广泛用于 发病机制的探究还可用于评价潜在抗 药物的疗效但也存在许多不足 首先/小鼠的脂蛋白谱与人类不同/小鼠主要依靠 及乳糜微粒运输胆固醇而人类主要依靠 运输胆固醇其次中晚期 斑块易发生破裂并出现血栓形成等并发症但这在 /小鼠中十分罕见可能与小鼠脑血管直径过小、表面张力过高有关 是一种多功能蛋白可抗炎、抗氧化并参与巨噬细胞胆固醇的逆向转运以及平滑肌细胞的迁移和增殖等其缺乏可能产生独立于脂蛋白代谢的影响 /小鼠 斑块倾向于在血管分叉处形成如主动脉根部、主动脉弓、肺动脉及颈动脉较少发生于冠状动脉而冠心病及其并发症在人类中较常见且严重影响人类健康表明 /小鼠的 病理生理过程可能与人类不完全一致/小鼠是最受欢迎的验证抗 药物疗效的动物模型 如有研究指出阿托伐他汀可不受降脂作用的影响发挥延缓 /小鼠 斑块进展的作用 此外/小鼠还可被用于验证某些降糖药物的抗 作用如胰高血糖素样肽受体激动剂可通过抗炎机制延缓 /小鼠的 另据报道秋水仙碱可通过抑制核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白 炎症小体的激活、下调促炎性细胞因子白细胞介素 的表达抑制/小鼠 进展.小鼠 除 /小鼠外表达人 基因的转基因小鼠也可用于各种研究 小鼠与人类具有相似的脂蛋白谱给予高脂饮食喂养后 小鼠血浆胆固醇和三酰甘油水平均显著升高且以 和 升高为主但与 /小鼠相比小鼠不易发生 此外 小鼠也有其自身优势其可合成的功能性 在不干扰炎症前提下为研究血脂升高对 的影响提供了可能.基因敲入()小 鼠(即.小鼠).小鼠可用于研究 家族蛋白的异构体特异性.小鼠是在胚胎干细胞时通过定向基因替换技术用人类 基因替代小鼠 基因得到的因此表现人类型高脂蛋白血症的所有特征 正常饮食喂养的.小鼠胆固醇和三酰甘油水平为野生型小鼠的 倍与 /小鼠相似.小鼠清除血液中 的能力减弱即使传统饮食喂养也会表现出 的特征喂养高脂饮食后 迅速发展因此.小鼠可用于研究抗 药物的保护作用如硫氧还蛋白模拟肽 具有抗炎作用可减少.小鼠斑块内的巨噬细胞数量./小鼠 是一种分子量为 的膜受体肝细胞膜上的 参与循环中 胆固醇的内吞 研究发现 基因致病突变与人类家族性高胆固醇血症有关 /小鼠模型创建于 年与野生型小鼠相比正常饮食下的/小鼠胆固醇水平为 /无或仅发生轻微的 而高脂饮食下的 /小鼠胆固醇水平可升高至 /迅速进展且与/小鼠以 和乳糜微粒水平升高为主不同/小鼠以 升高为主高脂饮食喂养后 和乳糜微粒水平也升高这与人类致 的脂蛋白谱类似 /小鼠没有强烈的炎症特征表明 大多由高脂血症引起 然而/小鼠模型也存在明显缺点如 过程需要高脂饮食诱导且无法评价某些潜在诱导 表达上调的药物前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/型(/)医学综述 年 月第 卷第 期 抑制剂等 /小鼠与 /小鼠 斑块的性质相似不易发生破裂或血栓形成等并发症./小鼠含 的脂蛋白可加速 的发展但 的种类、亚型、分布在人与小鼠中存在差异 基因编码 和 两种不同的蛋白其中 在肝脏 的组装中发挥重要作用而 是 的截断部分参与肠道乳糜微粒的组装且仅分布于小鼠的肝脏和肠道并不表达于人类的肝脏将人 基因引入小鼠体内发现其 水平升高胆固醇水平仅轻度升高而将 小鼠与 /小鼠杂交可得到一种严重高胆固醇血症及 快速进展的小鼠品系 /小鼠/小鼠中只表达 更接近人类的高胆固醇血症即使在正常饮食情况下小鼠的胆固醇水平也会维持在 /水平且主要以中密度脂蛋白、组分的形式存在可引发沿主动脉发展的 病变.原纤维蛋白()/小鼠、/小鼠大多数 小鼠模型的斑块是稳定的与人类极不相似因此亟须寻找新的动物模型研究 斑块破裂及血栓形成的具体机制 是一种分子量为 的糖蛋白也是弹性纤维外微纤维的主要组成成分可为弹性蛋白的沉积和交联提供支架 研究发现血管壁弹性蛋白结构受损可能会对 产生影响而 缺陷可导致马方综合征且以弹性纤维断裂为特征临床主要表现为动脉硬化、脉压增大以及进行性主动脉扩张等有研究者通过 /小鼠与 /小鼠杂交得到 /小鼠并给予高脂饮食喂养 周或 周结果发现 /小鼠的胆固醇水平与 /小鼠相似且 /小鼠约 的升主动脉和约 的头臂动脉斑块出现破裂更严重者还出现了冠状动脉病变和心肌梗死而这在其他小鼠模型中却很难发现 /小鼠也表现出类似的不稳定斑块特征 与 /小鼠的斑块相比/小鼠的斑块显著增大且具有高度不稳定的表型主要表现为脂核较大、胶原水平较低、炎症加重 此外与 /小鼠相比 /小鼠诱导型一氧化氮合酶表达上调、炎症细胞因子(如白细胞介素、白细胞介素、肿瘤坏死因子)水平和基质金属蛋白酶()、水平均显著升高其中、可促进、新生血管形成及斑块内出血而、可促进弹性蛋白和胶原蛋白降解导致纤维帽变薄引发斑块不稳定 总之弹性蛋白缺失与高脂饮食喂养可导致 /小鼠和 /小鼠斑块不稳定和破裂 /小鼠和 /小鼠可作为 中晚期研究模型用于斑块破裂病理机制的研究未来或可用于潜在抗 药物的研究 基于手术/操作的 小鼠模型.部分颈动脉结扎()小鼠 目前的动物模型大多通过敲除脂质代谢相关基因和喂养高脂饮食构建但 是一个涉及血脂异常、炎症及血流动力学等方面的综合性疾病很少有动物模型可模拟 的细胞基础及生物力学在 /小鼠或 /小鼠中行 是一种经典策略可形成多向流诱导血管重构和 给予高脂饮食喂养的 /小鼠或 /小鼠 可将建模的时间由 个月缩短至 周自 术被引入 动物模型构建后 术联合 /小鼠或 /小鼠即被用于潜在抗 药物的药理研究和多向流相关的基因研究研究发现给予 /小鼠 可诱导其多向血流导致血管内皮细胞中 甲基转移酶 水平升高促进 而 氮杂脱氧胞苷可通过抑制 甲基转移酶 的作用对抗 除了临床前评估药物的疗效行 术的 /小鼠还可用于研究机械敏感转录因子的促 作用 研究证实 基因缺失可通过抑制 相关蛋白/结合基序转录共激活因子通路的激活保护多向血流诱导的 提示 具有促 的作用 另有研究表明缺氧诱导因子 可通过诱导糖酵解酶表达、内皮细胞增殖和炎症促 总之 术可显著促进多向血流诱导的 /和 /小鼠的 发展可作为揭示多向血流诱导内皮细胞功能紊乱的病理生理机制、研究抗 潜在治疗方法的重要研究工具医学综述 年 月第 卷第 期 .小鼠 在肝脏中表达可通过与 结合促进 在肝细胞溶酶体中降解起到调节肝细胞表面 数量的作用 的第 位氨基酸由天冬氨酸()突变为酪氨酸()可使 过表达进而促进 降解导致循环中的 水平升高和血脂异常将 经尾静脉注入/正常小鼠体内结果发现该小鼠胆固醇水平较野生型小鼠显著升高 注射联合 术可加速 进程是一种类似 /小鼠的新模型 小鼠模型可用于研究丝氨酸/苏氨酸激酶(/)的促 作用而 是 超家族成员之一也是脂肪变性、氧化应激和炎症的调节器 此外 小鼠模型还可用于研究 类 型清道夫受体()在 中的作用 存在于不同类型细胞的表面在胆固醇稳态中发挥重要作用如在血管内皮细胞中 可促进 的转运和积聚促进 /小鼠 总之 小鼠模型因其无需与转基因小鼠(/小鼠或 /小鼠)杂交即可获得 表型而被广泛用于探索新模型和 发病机制的研究 但 小鼠模型的 斑块较少自发破裂且 可能与其他底物结合剪切存在非 依赖效应因此动物模型死后应测定其肝脏 和 水平排除其影响.反义寡核苷酸()小鼠 是一种基因沉默技术小鼠是研究 的可逆性小鼠模型 给予/小鼠体内注射 持续 周耗竭其肝脏中的 同时以高脂饮食喂养结果发现小鼠总胆固醇水平可达 /在主动脉根部及头臂动脉均发现显著 斑块形成进一步给予小鼠体内注射正义寡核苷酸复制 信使 序列使肝脏 重新表达结果显示小鼠胆固醇水平显著降低同时主动脉根部和头臂动脉斑块内的巨噬细胞减少、炎症消退 目前 模型已用于评估依格列帕酮、埃帕利夫嗪等潜在抗 药物的疗效 然而未经修饰的 半衰期较短需短时间内多次注射才能充分抑制 表达且可能造成肝外组织靶基因耗竭引发不良反应 研究发现乙酰氨基半乳糖连接的 技术可能实现肝脏中的靶向传递并将不良反应降到最低提高生物利用度 小 结 小鼠模型是通过操作与脂代谢相关基因、喂养高脂饮食或联合手术构建的 常见的转基因 小鼠模型包括 /小鼠、/小鼠、/小鼠、/小鼠等 为了模拟 的细胞基础及生物力学通过对小鼠模型进行颈动脉结扎或注射特定核苷酸片段被越来越多地应用于探索 发病机制 然而小鼠 模型只显示人类 的部分特征而非全部特征因此研究人员在设计 研究及解释小鼠实验结果时应注意其局限性同时还应不断优化和开发新的动物模型以期解释 的具体病理生理过程实现潜在抗 药物的临床转化参考文献 中国心血管健康与疾病报告编写组.中国心血管健康与疾病报告 概要.心脑血管病防治():.:.():.():.():./.():.?.:.:.():.():./医学综述 年 月第 卷第 期 /.():.():.():.():.:.():.():.():.():.():.:.():.():.():.:.():.:.():.():.():.():.():.:.:.():.():.():.():.():.():.():.():.():.:.():.收稿日期:修回日期:编辑:郑雪医学综述 年 月第 卷第 期