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如何选择NAFLD/NASH动物模型——关键评价指标与实验设计全指南

2025-04-08 17:48:02

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

下篇:非酒精性脂肪肝(NAFLD)动物模型评价指标

链接奉上,大家快点踩着普拉特泽生物的肩膀去摘苹果吧!那现在我们来接着进入今天的话题:

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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