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脂肪肝、NASH、肝纤维化、肝硬化和肝癌动物模型

 生物学渣 2021-07-06
非酒精性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种世界流行的慢性疾病,伴随着肥胖与其他相关因素的增长,NAFLD 在过去的 20 年里的发病率爆发式的增长。NAFLD 如果不能得到有效治疗,会逐渐进展到非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝纤维化(Fibrosis)。此时通过干预,肝脏仍能恢复正常,一旦进展到肝硬化(Cirrhosis),将会有约 1~4% 的患者进展为肝癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)(见图 1)[3,4]

图 1 非酒精性脂肪性肝炎(NASH)和肝癌(HCC)发病的阶段及特征

1、NASH 药物研发进展

目前的假说认为 NASH 是多种因素共同作用的后果,包括遗传、肥胖、代谢综合症(比如高血压、高血糖、腹部脂肪堆积,以及它们导致的心血管疾病与二型糖尿病)、糖尿病等。

NASH 发病机制复杂,这就导致了 NASH 药物的作用靶点相对较多,不过大致遵循了二次打击假说的轨迹。目前在研药物主要针对 3 个方面:脂肪、炎症、纤维化,其中代谢类靶点又可细分为脂类、葡萄糖、胆酸类三个靶点,炎症靶点包括氧化压力、炎症和免疫系统多方面的靶点(见表 2)[5]


2、NASH 和 HCC 大小鼠模型的研究进展

动物模型在阐明 NAFLD 、NASH 和 HCC 病理生理机制以及新药的开发中起着重要的作用。

(1)肝脏细胞特异性启动子转基因,或者突变与肥胖等相关的基因;
(2)肝特异病毒质粒注射;如 AAV-HBV 注射;
(3)高压水动力注射;
(4)肿瘤细胞的原位或易位移植。肿瘤细胞移植简便易行,同种遗传背景来源的肿瘤(GEM-derived allograft  models,GDA)移植模型,已经成为 HCC 研究中最为重要的体内实验模型。

根据模型制作方法及病理特征,可以将临床前常用的动物模型分为四类:饮食诱导模型、化学物质和饮食诱导模型、基因编辑和饮食诱导模型和人源化复合模型等 [6]。可见 NASH 动物模型可通过饮食诱导、基因改变或者多种手段共同干预的方式建立。


很多模型在组织病理上的变化与临床 NASH 很相似,但是肝脏的代谢、转录特点可能并不一致。因此动物模型不应仅在组织学上还应该在蛋白质组、脂质组和转录组等基础上评估模型与临床疾病的相关性。其中一些转录组特征包括免疫信号、脂质代谢、糖代谢改变。

正常小鼠(比如 C57/BL6)给予蛋氨酸-胆碱缺乏饮食(MCD)和胆碱缺乏、L-氨基酸补充(CDAA)的饮食可以形成与 NASH 相似的病理组织如肥胖、炎症、纤维化。然而,胆碱缺乏饮食诱导的模型与临床 NASH 发病机制无关,因为胆碱缺乏会阻止肝脏脂质合成通路。

此外,小鼠模型会出现体重下降而不是升高的特点,同时也不会出现胰岛素抵抗现象,而临床 NASH 患者也不会出现胆碱缺乏。这些强调了动物模型中肝脏甘油三酯积累的潜力,但在病理生理学上却无法模拟临床 NASH。

其他因素,比如环境温度,也可能会影响 NASH 动物模型的疾病程度,当喂养高脂食物时,在热中性环境条件下饲养更符合人类疾病状态。采用西方饮食及每周腹腔注射 CCl4(肝毒素,可放大损伤和纤维化)诱导的 NASH 动物模型也与临床 NASH 高度相似。

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