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MCD 饲料和胆碱缺乏饲料诱导的 NASH 模型对比

江苏省协同医药生物工程有限公司

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比较常用的加速 NAFLD 和 NASH 动物模型的诱导方法,例如四氯化碳(CCl4)和蛋氨酸胆碱缺乏(MCD)饮食,以及第二代胆碱缺乏饮食。

开发临床前 NASH 纤维化模型

1. 使用四氯化碳进行炎症、脂肪变性和细胞死亡的毒素诱导

2. 通过 MCD 饲料诱导的肝脂肪变性

3. 增强 NASH 的新一代胆碱缺乏饮食,没有早期模型中观察到的重度体重减轻

本文对比了这些传统纤维化模型,探讨它们在纤维化和 NASH 药物开发方面的优势和局限性。

四氯化碳诱导 NASH 模型

溶剂四氯化碳(CCl4)是一种毒素,通过肝脏细胞色素P450代谢为三氯甲基自由基(–CCl3)。这会与许多肝脏靶标发生反应,达到多种类似 NASH 的效应:

  • 线粒体活性氧簇引发的炎症
  • 脂代谢酶活性降低和高尔基氏体驱动的 VLDL 分泌受损导致的脂肪变性
  • 广泛的细胞损伤,导致细胞死亡和纤维化

这些有害效应在没有肥胖或胰岛素抵抗的情况下发生,并且涉及大量与脂质贮积和代谢无关的细胞死亡。因此,这并不能代表真实的 NAFLD 。

除了缺乏对人类 NAFLD/NASH 的真正可译性外,该模型的主要缺点是影响非肝脏器官和组织的全身毒性,且由于 CCI4 对操作人员具有潜在化学危害,所以只能由训练有素的技术人员执行,必须配备适当的防护设备和化学安全基础设施。

MCD 饲料诱导 NASH 模型

蛋氨酸和胆碱是肝线粒体β氧化和极低密度脂蛋白(VLDL)合成所需的关键营养素。喂食 MCD 饲料时,甘油三酸酯的输出受到抑制,从而迅速诱导肝脂肪变性和炎症。

和 CCl4 一样,MCD 饲料因其易用性和快速诱导而广受欢迎。两周内血清 ALT/AST 稳健上升,并且临床 NAFLD 活性评分在同一时间段内接近最大值。纤维化也迅速发生,在短短 4 周内就很明显,10 周内达到重度。在不超过 16 周的过程中,纤维化是可逆的,因此应在更长的时间范围内运行模型,以评价可改善 NASH 的药物。但是,动物选择比 CCl4 模型受到更多限制,C57Bl/6 小鼠是首选的易感小鼠品系;大鼠会进展为稳健的脂肪变性,但只有轻微炎症,且没有纤维化。

MCD 模型有许多转译和实践方面的缺点,最明显的是,动物经历了快速而严重的体重减轻(从喂食 MCD 饲料开始超过 40%),以及血清葡萄糖、甘油三酸酯和胆固醇降低。体重减轻也造成操作人员在动物处置和给药方面的难度,而代谢表型则与人类状况直接相反。

第二代胆碱缺乏饮食诱导 NASH 模型

经证明,第二代胆碱缺乏饮食可在啮齿动物中诱导 NAFLD/NASH,而不会出现 MCD 饲料饲喂时的重度体重减轻。胆碱缺乏性氨基酸(CDAA)饮食可以用精确等量的左旋氨基酸代替蛋白质含量,接受该饲料的 C57Bl/6 小鼠在 3 周内出现脂肪变性和炎症,纤维化发生在第6周,并在第 21 周左右变为轻度至中度,这也是可逆的。

这种饮食也适合 Wistar 大鼠诱导 NAFLD/NASH,并且与小鼠的疾病发作和进展时间范围相近。尽管任何啮齿动物体重减轻都不是该模型的缺点,但是该模型中不存在 NAFLD 之前的人类代谢表型(胰岛素抵抗、高血糖症、脂血症等)。

CDAA 饲料的热量脂肪含量从 10-20% 增加至 60%(高脂胆碱缺乏饲料)会加速并加重 NASH,并显著降低纤维化的自发可逆性。在 C57Bl/6 小鼠中,该模型还将在 24 周内发展为肝硬化、门静脉高压和肝功能衰竭,因此对于肝脏疾病研究项目而言具有多种用途。然而,在胆碱缺乏饮食的迭代中,没有肥胖、高血糖症和高甘油三酯血症等代谢综合征的特征。

结论

经典的 CCl4 肝脏毒性模型以及胆碱缺乏饮食诱导的脂肪变性的多次迭代,为 NASH 和肝纤维化提供了一套特征明确且广泛可用的啮齿动物模型。在选择四氯化碳或胆碱缺乏饮食模型时,应结合它们的优点,同时考虑其在人体条件下可译性方面的诸多局限性。

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