“肝”不動(dòng)了?肝臟疾病的發(fā)展竟然這么多學(xué)問(wèn)?一文講清關(guān)于肝臟疾病的造模方法。
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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(guò)度纖維化、肝硬化并最終導(dǎo)致肝細(xì)胞癌 (hepatocellular carcinoma, hcc)[1]。
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圖 1. 肝臟疾病的發(fā)展階段[1]。
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▐ 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(lái)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(méi)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。
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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]。
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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(méi)有酒精濫用史的患者肝臟中脂肪堆積過(guò)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]。
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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]。
表 1. 常用的飲食模型[5][8]。
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▐ 肝纖維化及晚期肝病模型
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、 (ccl4)、硫代乙酰胺 (taa)、 (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。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,因此是藥物篩選的候選者。
表 2. 常見(jiàn)化學(xué)誘導(dǎo)肝臟疾病模型。
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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(guò)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 (ccl4)、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(guò)程。
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當(dāng)然,除了以上不同發(fā)展階段肝臟疾病的常見(jiàn)造模方法,手術(shù)、轉(zhuǎn)基因、免疫、飲食與化學(xué)手段聯(lián)用等手段也可用于肝臟疾病造模[8][9]。例如,膽總管結(jié)扎術(shù) (bdl) 可引起膽汁淤積性損傷和門靜脈周圍膽道纖維化;ccl4 可以增強(qiáng) hfd 對(duì) nash 和纖維化的發(fā)展進(jìn)程;4 ~ 6 月齡 mdr2 缺陷小鼠可發(fā)生 hcc。大家可以結(jié)合參考文獻(xiàn),根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇合適的造模方法喔~
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