如何选择NAFLD/NASH动物模型——关键评价指标与实验设计全指南
来源/作者:普拉特泽-生物医学整体课题外包平台
前两篇我们总结了MCD饮食模型 vs 高脂饮食模型、非酒精性脂肪肝(NAFLD)动物模型评价指标等常见问题,今天来学习如何选择NAFLD/NASH动物模型——关键评价指标与实验设计全指南希望大家引以为鉴,能够避免这些普拉特泽为大家踩过的坑。
上篇:MCD饮食模型 vs 高脂饮食模型:非酒精性脂肪肝模型病理指标对比分析
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非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)及其进展型非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的研究已成为肝脏疾病领域的重点,而选择合适的动物模型是研究成功的关键第一步。
本文将全面解析NAFLD/NASH模型的分类体系、选择策略、关键评价指标以及实验设计要点,帮助研究者建立高效可靠的研究方案。
1)NAFLD/NASH模型分类及选择策略
1. 饮食诱导模型:模拟人类代谢特征
▲高脂饮食(HFD)模型:
造模时间:16-24周可诱导单纯脂肪变性,32周以上出现NASH特征
优点:最接近人类代谢综合征特征
缺点:纤维化进展缓慢,需结合其他刺激
▲蛋氨酸胆碱缺乏(MCD)模型:
造模时间:4-8周即可形成显著NASH
优点:造模周期短,炎症和纤维化明显
缺点:伴随体重下降,与人类代谢特征不符
▲高脂高果糖高胆固醇(HFHFrHC)模型:
造模时间:20-30周形成典型NASH伴纤维化
优点:最接近人类饮食结构
缺点:成本高,周期长
2) 基因修饰模型:研究特定通路机制
ob/ob和db/db小鼠:
特征:自发肥胖和胰岛素抵抗
适用:早期NAFLD研究
局限:单独使用难以形成显著NASH和纤维化
MAT1A-KO小鼠:
特征:自发肝脂肪变性和氧化应激
优势:研究氧化应激在NASH中的作用
造模时间:6个月出现纤维化
3)复合模型:加速疾病进展
▲STAM模型:
方法:新生期链脲佐菌素注射+HFD喂养
特点:16周内完成脂肪变性-NASH-肝细胞癌全过程
应用:抗癌药物筛选
▲DIAMOND小鼠:
特征:高脂高果糖饮食诱导
优势:高度模拟人类NASH组织学特征
评价:目前最接近人类NASH的模型之一
3)模型选择的关键考量因素
1. 研究目的导向选择
机制研究:
早期NAFLD:ob/ob小鼠+HFD(8-12周)
炎症机制:MCD模型(4-6周)
纤维化研究:HFHFrHC模型(24-30周)
药物开发:
抗炎药物:MCD模型
抗纤维化药物:CCL4+HFD复合模型
代谢调节药物:DIAMOND小鼠
2. 种属差异考量
小鼠模型:
优点:成本低,基因工具丰富
缺点:肝脏生理与人类存在差异
3.大鼠模型:
优势:采血量多,更适合长期研究
代表:Zucker fatty大鼠
非人灵长类:
价值:最接近人类生理
局限:伦理和成本问题
4)NAFLD/NASH关键评价指标体系
1. 基础表型评价
代谢参数:
体重增长曲线
空腹血糖和胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)
血清脂质谱(TC、TG、LDL-C/HDL-C)
肝功能指标:
ALT/AST比值
ALP和GGT水平
血清白蛋白和胆红素
2. 组织学评价标准
NAFLD活动度评分(NAS):
脂肪变性(0-3分
小叶炎症(0-3分)
肝细胞气球样变(0-2分)
诊断阈值:NAS≥5分可诊断NASH
纤维化分期:
天狼星红染色定量分析
Ishak或METAVIR评分系统
α-SMA免疫组化(肝星状细胞活化)
3. 分子标志物分析
炎症相关:
TNF-α、IL-6、IL-1β mRNA表达
F4/80免疫染色(巨噬细胞浸润)
CCR2+单核细胞流式分析
纤维化相关:
Collagen I/III、α-SMA mRNA
TIMP-1/MMP-2比值
TGF-β/Smad通路蛋白
代谢相关:
SREBP-1c/FASN(脂肪合成)
PPARα/CPT1(脂肪酸氧化)
IRS-1/PI3K/Akt(胰岛素信号)
5)实验设计的核心要点
1. 标准化操作流程
样本采集:
固定时间点(上午8-10点)
禁食处理(6小时)
肝脏分区域取样(左叶/右叶)
组织处理:
OCT包埋(冰冻切片)
4%多聚甲醛固定(石蜡切片)
速冻保存(-80℃)
2. 质量控制关键点
模型验证:
设立中间时间点(如4、8、12周)
预实验确定最佳干预窗口
病理学双盲评估
数据分析:
代谢笼监测能量消耗
Micro-CT评估体脂分布
高通量测序数据验证
3. 转化医学考量
临床相关性:
选择与人类NASH组织学相似的模型
关注临床可检测的生物标志物
考虑性别差异(雄性更易造模)
药物测试规范:
设立预防性和治疗性给药组
监测药物对代谢参数的影响
多时间点动态评估疗效
6)常见问题解决方案
1. 造模失败排查
脂肪变性不明显:
检查饲料储存条件(避免氧化)
确认动物品系敏感性
延长造模时间
炎症反应不足:
增加饮食中胆固醇含量(1-2%)
结合低剂量CCL4刺激
改用MCD或HFHFrHC饮食
2. 数据变异控制
组内差异大:
严格统一动物周龄(±3天)
控制饲养环境(温度、光照周期)
同批次饲料喂养
病理评分不一致:
采用数字化病理分析系统
至少两位病理学家双盲评分
建立实验室内部评分标准
7)前沿模型发展方向
1. 类器官与微生理系统
肝脏类器官模型:
3D培养技术
患者来源个性化模型
药物毒性测试应用
器官芯片技术:
模拟肝脏微环境
多器官相互作用研究
实时监测细胞反应
2. 基因编辑新模型
CRISPR-Cas9定制模型:
特定基因突变引入
人类疾病等位基因敲入
条件性基因表达调控
人源化肝脏小鼠:
FRG小鼠模型
嵌合肝研究平台
人类病原体感染研究
结论:建立标准化研究范式
选择合适的NAFLD/NASH动物模型需要综合考虑研究目的、疾病阶段、种属特点和转化价值。建议研究者:
①根据科学问题选择最匹配的模型系统
②建立多层次评价指标体系
③实施标准化操作流程和质量控制
关注模型与人类疾病的临床相关性
通过系统化的实验设计和严谨的评价方法,可显著提高NAFLD/NASH研究的可靠性和转化潜力,为开发新型治疗策略提供坚实基础。
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