動(dòng)物模型構建平臺

動(dòng)脈粥樣硬化模型

動(dòng)脈粥樣硬化是心血管疾病最常見(jiàn)的潛在病因，是許多人群發(fā)病率和死亡率的主要原因。動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎癥過(guò)程，涉及多種細胞類(lèi)型和細胞因子。它的進(jìn)展始于低密度脂蛋白沉積、內皮功能障礙、內皮下泡沫細胞的積聚以及在促炎劑的激活下形成脂肪條紋。隨著(zhù)斑塊的繼續發(fā)展，血管平滑肌細胞（VSMC）遷移到內膜并形成細胞外基質(zhì)。數十年后，脂肪條紋可能會(huì )發(fā)展為纖維粥樣硬化病變，其特征是圍繞脂質(zhì)核心的纖維帽。一旦纖維帽破裂，疊加的血栓會(huì )阻塞動(dòng)脈管腔并擾亂血流，這是動(dòng)脈粥樣硬化的主要發(fā)病率和死亡率的原因。有的病例可能會(huì )有幾十年沒(méi)有癥狀，而且有些病例只能通過(guò)死后才能確診。

1）該疾病通常始于局部細胞因子激活下脂蛋白顆粒的積累和修飾。 2）單核細胞粘附并滲透穿過(guò)內皮。 3）單核細胞分化為巨噬細胞。受體介導的攝取修飾低密度脂蛋白促進(jìn)脂質(zhì)泡沫細胞的形成。 4）VSMC（血管平滑肌細胞）遷移到內膜并形成細胞外基質(zhì)。5） 隨著(zhù)泡沫細胞的積聚和血管平滑肌細胞的遷移和增殖，脂肪條紋病變可發(fā)展為纖維粥樣硬化病變，并在脂質(zhì)核心周?chē)纬衫w維帽。6）在復雜的病灶中，一些易損病灶可能破裂，并可能發(fā)生疊加的血栓形成?；趧?dòng)脈粥樣硬化的復雜性和長(cháng)期性，人們依賴(lài)于模仿人類(lèi)疾病的動(dòng)物模型。 適當模型的選擇至關(guān)重要，并且取決于實(shí)驗設計和執行。 基于實(shí)際和經(jīng)濟上的優(yōu)點(diǎn)，嚙齒目目成員被廣泛用于生物研究和臨床前研究。本文就動(dòng)脈粥樣硬化研究中經(jīng)典的和新穎的小嚙齒動(dòng)物模型（包括小鼠、大鼠、倉鼠和豚鼠）作一簡(jiǎn)要介紹，重點(diǎn)介紹它們的脂蛋白代謝、組織病理學(xué)變化及其在藥理學(xué)領(lǐng)域的應用。

動(dòng)脈粥樣硬化的小鼠模型：目前，小鼠是動(dòng)脈粥樣硬化研究中應用最廣泛的動(dòng)物模型。

沒(méi)有基因操作的小鼠模型：最初，動(dòng)脈粥樣硬化飲食，包括Thomas-Hartroft飲食（40％黃油，5％膽固醇，2％膽酸鈉和0.3％丙基硫尿嘧啶）及其改良劑，在嚙齒動(dòng)物中產(chǎn)生高脂血癥和動(dòng)脈粥樣硬化。這種致動(dòng)脈粥樣硬化的飲食導致嚴重的動(dòng)脈粥樣硬化并伴有高死亡率。C57BL/6j品系更易發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化，在14周的致動(dòng)脈粥樣硬化飲食后，形成高膽固醇血癥（約200mg/dL）和分散的脂肪條紋病變。但是，這些病灶是典型的脂肪斑紋，位于主動(dòng)脈根部，即使經(jīng)過(guò)長(cháng)期的動(dòng)脈粥樣硬化飲食（最長(cháng)至12個(gè)月），也無(wú)法與人類(lèi)狀況相提并論。

經(jīng)典的轉基因小鼠模型：轉基因技術(shù)的出現極大地支持了動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型的建立。 像飲食干預一樣，大多數遺傳操作都集中在破壞脂類(lèi)代謝以增加促動(dòng)脈粥樣硬化脂蛋白（含apoB的脂蛋白）上?；谑荏w介導的載脂蛋白攝取，通過(guò)缺失載脂蛋白E（apoE）（即配體）或低密度脂蛋白受體（LDL受體）創(chuàng )建了兩個(gè)潛在的模型。當前證據表明，> 95％的動(dòng)脈粥樣硬化研究基于載脂蛋白E缺乏（apoE-/-）或LDL受體缺乏（Ldlr-/-）。1992年，Plump和Zhang在動(dòng)脈粥樣硬化研究中使用胚胎干細胞的同源重組，分別基于C57BJ / 6小鼠生成了apoE-/-小鼠模型。飲食喂養的apoE-/-小鼠發(fā)展為輕度高膽固醇血癥，伴有乳糜微粒殘留和極低密度脂蛋白（VLDL）積累，并在近端主動(dòng)脈自發(fā)形成脂肪條紋。高脂高膽固醇飲食（HFHC飲食）已被用于apoE-/模型動(dòng)脈粥樣硬化的研究。

1993年，Ishibashi 研發(fā)了Ldlr-/-小鼠模型。Ldlr-/-小鼠在主動(dòng)脈根部形成動(dòng)脈粥樣斑塊。根據Lichtman的報告，動(dòng)脈粥樣化飲食（無(wú)膽酸鹽）引起大的病灶積聚，占整個(gè)主動(dòng)脈表面積的31％。 然而，在低脂飲食下，Ldlr-/-小鼠即使在6個(gè)月后也只出現了最小的病變。，很明顯，apoE-/-小鼠和Ldlr-/-小鼠在許多方面都存在差異。通常，apoE-/-小鼠比Ldlr-/-小鼠發(fā)生更嚴重的高脂血癥。 已從源自apoE-/-和Ldlr-/-模型的遺傳數據中確定了人類(lèi)冠狀動(dòng)脈疾病的新基因。這兩個(gè)經(jīng)典模型已成為眾多感興趣的動(dòng)脈粥樣硬化易感基因型和雜合子的平臺。如前所述，涉及基因功能的大量研究?jì)H使用一種模型。 

小鼠動(dòng)脈粥樣硬化研究的局限性：眾多的近交系和敲除模型構成了小鼠模型無(wú)可比擬的優(yōu)勢。然而，有幾個(gè)方面需要仔細研究，尤其是影響直接推斷小鼠臨床前研究結果的因素，包括小鼠和人類(lèi)之間脂質(zhì)代謝、病變分布和進(jìn)展的差異。一個(gè)關(guān)鍵的區別是小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化病變的分布。 盡管在所有哺乳動(dòng)物中都存在血液動(dòng)力學(xué)特征，包括低切應力和渦流產(chǎn)生，但人與小鼠之間的解剖學(xué)表現部位不同。未經(jīng)修飾的小鼠對動(dòng)脈粥樣硬化不敏感。相反，即使脂蛋白水平正常，人類(lèi)也更容易發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化。

其他轉基因小鼠模型：ApoE * 3-Leiden小鼠：為了克服經(jīng)典小鼠模型中類(lèi)人脂蛋白代謝的不足，在1990年代，創(chuàng )建了apoE * 3-Leiden小鼠。 apoE * 3-Leiden小鼠中非HDL脂蛋白的清除受到損害。與apoE-/-小鼠完全缺乏apoE相比，這種小鼠模型可以表達可檢測水平的內源性apoE。與apoE-/-和Ldlr-/-小鼠的非生理性TC水平相比，apoE*3-Leiden小鼠可發(fā)生中度高脂血癥并形成明確的病變。與人類(lèi)CETP轉基因小鼠雜交后，apoE * 3-Leiden.CETP小鼠表現出人源化的脂蛋白代謝，其特征是從HDL轉變?yōu)閂LDL / LDL分數升高，SR-B1介導的膽固醇外排減少以及嚴重的病變發(fā)展。與apoE-/-和Ldlr-/-小鼠相比，ApoE * -3Leiden.CETP是研究脂質(zhì)代謝和RCT途徑的首選模型。此外，apoE * -3Leiden.CETP是用于評估高脂血癥和動(dòng)脈粥樣硬化藥物治療的公認模型。

復雜病變的小鼠模型：為了克服上述小鼠模型中較少報道的復雜病變的局限性，我們建立了具有重疊血栓形成、斑塊破裂甚至心肌梗死的小鼠模型。HFHC飲食的Ldlr/apoE-dKO小鼠加上精神壓力或缺氧，會(huì )出現冠狀動(dòng)脈病變、心肌瘢痕和心肌梗死指征，包括心電圖改變和肌鈣蛋白T水平升高。SR-B1 / apoE dKO小鼠脂蛋白代謝明顯受損，可模擬冠心病患者。冠狀動(dòng)脈的血管造影和組織學(xué)分析表明，這些dKO小鼠的冠狀動(dòng)脈病變是嚴重的管腔閉塞，纖維蛋白沉積，出血和血栓形成的典型特征，導致自發(fā)性心肌梗塞和心臟功能障礙。
 

大鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型：大鼠已被廣泛用于生理和代謝研究。 除了小型嚙齒動(dòng)物的共同優(yōu)勢外，與小型小鼠相比，侵入性方法和樣品收集在大鼠中更容易進(jìn)行。

沒(méi)有基因操作的大鼠動(dòng)物模型：1939年，Anitschkow報道，飲食操縱既不會(huì )導致大鼠高膽固醇血癥，也不會(huì )導致動(dòng)脈粥樣硬化。直到1950年代，研究表明，長(cháng)期食用用含有膽酸鹽，硫脲嘧啶和高水平脂肪和膽固醇的致動(dòng)脈粥樣硬化飲食，可能導致大鼠動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展和心肌梗塞，并伴有體重減輕和高死亡率。使用膽堿缺乏的飲食長(cháng)達216天，只會(huì )導致冠狀動(dòng)脈內膜脂質(zhì)沉積和內皮增生，類(lèi)似于人類(lèi)動(dòng)脈粥樣硬化早期病變。長(cháng)期使用Thomas-Hartroft飲食（40%黃油、5%膽固醇和膽酸鹽）對實(shí)驗大鼠動(dòng)脈粥樣硬化病變的早期改變是必要的。

幾種肥胖大鼠品系會(huì )出現高胰島素血癥，高脂血癥以及血管和心肌功能障礙，特別是Zucker糖尿病脂肪（ZDF）大鼠和JCR：LA-cp品系。然而，觀(guān)察到的心臟功能障礙似乎與動(dòng)脈粥樣硬化無(wú)關(guān)，而與ZDF品系的2型糖尿病的微血管并發(fā)癥有關(guān)。JCR:LA-cp模型模擬代謝綜合征患者糖尿病前期狀態(tài)的臨床前特征。

大鼠在動(dòng)脈粥樣硬化研究中的局限性：關(guān)于載脂蛋白的來(lái)源和內源性膽固醇的合成，大鼠和人類(lèi)之間存在許多差異。大鼠肝臟膽固醇合成能力強。然而，在人類(lèi)和其他物種（包括倉鼠和豚鼠）的肝外組織中合成了大量的TC。大鼠胚胎干細胞的操縱困難和非人類(lèi)類(lèi)脂蛋白代謝給大鼠在研究動(dòng)脈粥樣硬化和評估藥物學(xué)方法方面的應用提出了挑戰。

新興的apoE-/-和Ldlr-/-大鼠模型：正如Sithu報道的那樣，在日常飲食條件下，12周齡的Ldlr-/-大鼠的TC（約250 mg / dL）和TG含量（約150 mg / dL）增加，而apoB-100 / apoB- 比WT大鼠高48倍。即使在60周齡的大鼠中，也沒(méi)有觀(guān)察到明顯的主動(dòng)脈形成。高脂飲食（42%脂肪）誘導34-52周是主動(dòng)脈病變形成的必要條件。對于apoE-/-大鼠，喂食Paigen飲食12周或HFHC飲食20周，apoE-/-大鼠可發(fā)展為高膽固醇血癥，VLDL分數和apoB-48水平顯著(zhù)升高。然而，僅能觀(guān)察到小的病變，約占整個(gè)主動(dòng)脈的2.5％。當HFHC飲食延長(cháng)至64周時(shí)，apoE-/-會(huì )發(fā)展為中度病變和動(dòng)脈粥樣斑塊。建立了Ldlr / apoE dKO大鼠。 進(jìn)食普通食物48周后，在腹主動(dòng)脈中觀(guān)察到明顯的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，脂質(zhì)沉積增加。一項系統的比較顯示，apoE-/-，Ldlr-/-和dKO大鼠在整個(gè)主動(dòng)脈的動(dòng)脈粥樣硬化負荷方面沒(méi)有差異。長(cháng)期（64周）后，僅在dKO大鼠上觀(guān)察到較大的病變（占總面積的30％）。對于動(dòng)脈粥樣硬化病變的形成，與小鼠相比，apoE-/-，Ldlr-/-和dKO大鼠需要更長(cháng)的時(shí)間和更密集的HFHC飲食。像apoE-/-或Ldlr-/-小鼠這樣的新型基因敲除大鼠模型能否在相對較短的時(shí)間內令人滿(mǎn)意地引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化特征，仍需進(jìn)一步研究。