首先,我们了解一下肝病
肝病(LiverDisease)即指发生在肝脏的病变,常见的肝病有肝炎、肝纤维化、肝硬化、原发性肝癌等。肝脏作为人体重要的器官,各类因素常导致肝损伤,长期的肝损伤将诱发如肝炎、肝纤维化、肝硬化和肝癌等疾病,最终会导致肝衰竭。如下图代表肝病的发展过程:
肝病发展过程
肝纤维化和肝硬化
其中肝纤维化(LiverFibrosis)和肝硬化(LiverCirrhosis)是一种常见的危害性极大的肝疾病,在全球范围内发病率和死亡率都很高。肝纤维化几乎伴随着所有的慢性肝疾病。
如下图为肝纤维化发病过程中肝脏结构的变化:慢性肝损伤后,肝脏主要发生以下变化:淋巴细胞浸润、肝细胞凋亡、Kupffer细胞激活、肝星形细胞(HSC)增殖、活化等,最主要的特征是富含纤维胶原蛋白的胞外基质(ECM)的积累[1]。
肝纤维化过程中肝脏结构的变化
肝纤维化后期会发展为肝硬化,进而引起肝衰竭、门静脉高压,并且会显著增加肝癌的发病风险。目前肝移植是肝硬化等肝疾病唯一有效的治疗方法,然而面临着器官短缺以及免疫排斥的严重问题。因此建立准确的临床前肝疾病动物模型是药物开发的必要前提。
除了肝癌,肝病研究还有这些重要模型!
肝纤维化和肝硬化模型
一、肝纤维化动物模型肝纤维化常用模型有化学*性试剂诱导法(四氯化碳诱导、硫代乙酰胺诱导)、胆管阻塞法(胆管结扎或寄生虫)、乙醇诱导法以及免疫法[2-4]。接下来我们以最常见的其中两种详细讲解。
1.四氯化碳(CCl-4)诱导(最常见的模型)
致病机理:CCl4在肝细胞内经CYP2E1代谢产生的自由基可以损伤细胞膜,从而破坏肝细胞的结构和功能,造成肝细胞坏死。同时,肝脏内的星型细胞会活化,释放Ⅳ型胶原酶,降解Ⅳ型胶原,合成分泌Ⅰ型胶原,而引起胶原沉积和肝纤维化。
简要流程如下图所示:前2周为建模期,2周时开始出现纤维化,此时继续诱导并同时给药,如不继续使用CCl4诱导,小鼠肝纤维化则会自行恢复。
具体步骤如下:
a.材料准备:动物:雄性BALB/c小鼠10周龄(BALB/c比C57敏感,造模成功率更高)或SD大鼠(雄性g左右)等,橄榄油,CCl4,注射器,电子天平。
b.配制CCl4溶液,CCl4与橄榄油按照体积比1:4混匀,备用。
c.按小鼠体重0.5μl/gCCl4(2.5μlCCl4橄榄油溶液)腹腔注射,每周2次,持续6周。空白对照组只注射橄榄油2.5μl/g。
d.在连续给CCl42周后,可随机抽取对照组和造模组小鼠各3只,检测ALT、AST、TBL以及切片等是否造模成功。
e.若模型成功,即可进行药物评价,继续处理4周后,即可处死小鼠,检测肝纤维化相关的Marker,评价药物效果。
2.胆管结扎(BDL)引起的纤维化模型
致病机理:通过手术结扎胆总管的方法,模拟临床上由于胆汁淤塞引起的肝疾病。
简要流程如下图所示:胆管结扎3天后,会出现初步肝损伤,第3天开始给药,给药2周后即可评价药物效果。
具体步骤如下:
材料准备:动物:雄性C57,BALB/c小鼠(10周龄左右)或雄性SD大鼠(g左右)。器械:扩创钩,镊子,尖头剪刀,持针钳,圆针、角针,钝性剪刀,刀柄,创巾,棉签,剃毛刀,酒精棉球,碘伏,注射器,缝合线(3号);
a.术前麻醉,固定;
b.术部剃毛,擦碘伏,75%酒精脱碘,铺创巾;
c.沿腹中线剪开皮肤,钝性剪刀分离皮下的脂肪和肌肉;
d.皮肤上开到尖状软骨处,拉牵引线,生理盐水冲洗腹腔,扩创钩使皮肤两侧撑开;
e.棉签沾生理盐水拨开肝脏、肠、胰等脏器,在肝脏底部寻找并暴露出胆管(大鼠没有胆囊,在肝脏和十二指肠中间找,小鼠沿着胆囊和十二指肠找)胆管下可看到门静脉血管,与门静脉血管平行的透明*色的为胆管。如下图所示:
胆管模式图及实际操作图
f.用镊子拨开胆管覆盖及周边的脂肪(一定要剥离干净周边的脂肪,否则容易造成结扎线滑脱),找到后把镊子伸到胆管下方拨开脂肪,丝线穿过镊子,在胆管处打结,可扎2道防止造模不成功,生理盐水冲洗腹腔。
g.缝合:将内脏归位,先把腹膜缝在一起,然后再将皮肤缝合。
h.每天碘伏消*,75%酒精亦可。
i.对照组与结扎组操作一致,仅不扎线。
数据分析:胆管结扎模型2-3周时肝脏即可出现非常明显的纤维化,ALT、AST在10天时达到最大值,随后会逐渐降低,但纤维化程度不会降低。
如下图为肝纤维化的不同发展阶段,可以参考文献的评分标准来确定处于哪个发展阶段[5]。
二、肝硬化动物模型肝纤维化是肝硬化的必经阶段,因此在造模肝硬化模型时,肝纤维化也是其必经阶段。所以直接延长CCl4诱导时间也可以引起小鼠肝硬化(12周),但是一般在构建肝硬化模型时,为了加快成模速度以及减少成模时间,通常会使用CCl4联合其他试剂诱导,例如常用的乙醇。
注意:CCl4造模的给药途径包括口服、腹腔注射和皮下注射。肝纤维化造模时间简短,以上途径均可以,但肝硬化剂量较大且周期长,一般选择灌胃较好。
三、肝损伤模型肝损伤是肝纤维化和肝硬化的前奏,长期的急性或者慢性肝损伤便会造成肝纤维化、肝硬化及肝癌的产生,其动物模型,主要包括外源性药物诱导和基因编辑小鼠,详情可下点往期内容(下方链接6.4肝损伤动物模型介绍)。
肝纤维化和肝硬化是一种常见且危害极大的肝病,后期会发展为肝癌,目前只有肝移植才能彻底根治。本期我们介绍了常见的肝纤维化和肝硬化动物模型,结合往期的肝癌模型,希望可以帮助大家建立更加准确的肝病动物模型,进而为肝病发生发展机制和药物开发助力。
参考文献:
1.BatallerR,BrennerDA.Liverfibrosis[J].Journalofclinicalinvestigation,5,(2):.
2.StarkelP,LeclercqI.Animalmodelsforthestudyofhepaticfibrosis[J].BestPracticeResearchinClinicalGastroenterology,,25(2):-.
3.IredaleJP.Modelsofliverfibrosis:exploringthedynamicnatureofinflammationandrepairinasolidorgan[J].JournalofClinicalInvestigation,7,(3):-
4.TagCG,SauerlehnenS,WeiskirchenS,etal.BileDuctLigationinMice:InductionofInflammatoryLiverInjuryandFibrosisbyObstructiveCholestasis[J].JournalofVisualizedExperiments,.
5.CarmenFierbinteanuBraticevici,RalucaPapacocea,etal.CanWeReplaceLiverBiopsywithNon-InvasiveProcedures?,DOI10./.
精彩内容列表(持续更新)模式动物系列(—)大小鼠基本信息
1.1常见大小鼠品系
1.2如何进行小鼠科学地饲养
1.3小鼠的一生及繁育过程
1.4ICR小鼠介绍
1.5小鼠隔离与净化
1.6常见小鼠实验操作技能(小鼠的抓取与固定、给药方式等)
1.7尾静脉注射实验技巧
1.8大鼠信息介绍
2.模式动物系列(二)基因编辑鼠
(一)基因编辑鼠的构建流程
2.1基因编辑鼠的构建
2.2gRNA设计和筛选
2.3sgRNA表达载体构建
2.4显微注射操作步骤及要点
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2.8小鼠体外受精介绍
(二)基因编辑鼠的发展与分类
2.9基因编辑小鼠的发展过程
3.0如何选择正确的基因编辑小鼠
3.01基因敲除(KO)小鼠的原理、构建与应用
3.02基因敲入(KI)小鼠的原理、构建与应用
3.03条件性敲除小鼠(CKO)的原理、构建与应用
3.04条件性敲入鼠(CKI)的原理、构建与应用
3.05Cre鼠的原理、构建与应用
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3.模式动物系列(三)疾病动物模型
(一)疾病动物模型概况
3.1疾病动物模型基本介绍
3.2免疫缺陷动物
3.3人源化动物
3.4肿瘤动物模型介绍
3.5肿瘤模型之生长、转移及复发模型
3.6免疫疗法相关肿瘤模型介绍
(二)肿瘤动物模型的构建
3.7如何正确地选择肿瘤动物模型?
3.8移植性肿瘤模型的建立之皮下荷瘤
3.9肿瘤转移动物模型的构建(上)
4.0肿瘤转移动物模型的构建(下)
4.01肺癌动物模型的构建
4.02乳腺癌动物模型构建
4.03结直肠癌动物模型构建
4.04前列腺癌动物模型构建
4.05淋巴瘤动物模型构建
4.06肝癌动物模型构建
4.07白血病动物模型构建
4.08骨肉瘤动物模型构建
4.09皮肤癌动物模型构建
4.09黑色素瘤动物模型构建
4.神经胶质瘤动物模型构建
4.实践中的实验动物福利和伦理
4.1Nature论文险被撤稿,你的动物实验合乎动物福利和伦理吗?
4.2实验动物的基本福利与伦理概述
5.小鼠命名规则
5.1常见小鼠命名规则
5.2基因工程鼠命名规则(上)——定点突变小鼠
5.3基因工程鼠命名规则(下)——转基因小鼠
6.代谢综合征动物模型
6.1糖尿病动物模型综述
6.21型糖尿病动物模型介绍
6.32型糖尿病动物模型介绍
6.4肝损伤动物模型介绍
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