肝损伤动物(大小鼠)模型详细介绍

这真是一个可怕的事实:同为黄种人,生长在中国的肝病发病率却是生活在欧美的3倍!中国无疑成为了“肝病大国”,约12个人就有1人患肝病。面对如此严峻的现状,对肝相关疾病机制研究和药物开发就变得极为迫切。

肝脏是人体重要的器官,执行合成代谢、解毒和免疫防御等许多功能。外界环境各类因素常导致肝损伤,长期的肝损伤将诱发如肝炎、肝硬化和肝癌等疾病,最终会导致肝衰竭(如下图)。

图1. 肝损伤不同阶段

目前,针对各种肝损伤疾病仍然是无药可治,肝细胞移植成为治疗终末期肝损伤最有效的方法之一,然而却面临着供体肝细胞来源匮乏、细胞活力不足及免疫排斥等诸多挑战。因此,科研工作者在研究肝疾病的过程中,选择准确的肝疾病动物模型对推动肝病治疗至关重要。

肝损伤相关动物模型

外源性诱导:主要是指化学性肝损伤动物模型是通过化学性肝毒物质,如四氯化碳(CCL4)、丙烯醇、D一氨基半乳糖、呋喃等化学物质致肝损伤。

举例:CCL4可以诱发急性和慢性肝损伤,CCL4在肝脏细胞微粒体内的细胞色素P450的作用下,产生自由基及一系列氧活性物,使细胞膜、内质网膜等发生氯烷基化和脂质过氧化,损伤膜的结构和功能,最终导致肝细胞死亡。但是损伤程度无法达到肝脏再殖程度,很难模拟外界细胞植入过程。

缺陷:外源性的再生刺激对宿主细胞同样有增殖作用,不能产生持续的肝损伤。

内源性肝损伤模型:主要是指基因突变的肝损伤模型,即动物体内可以持续发生肝损伤过程。这里应用的最广泛的主要是指:Fah-/-基因敲除动物模型。

Fah-/-基因敲除动物模型

Fah基因编码延胡索酰乙酰乙酸水解酶 (Fumarylacetoacetatehydrolase,Fah),正常情况下,酪氨酸最终代谢为延胡索酰和乙酰乙酸。酪氨酸代谢机制(下图 2)

图2.酪氨酸代谢途径及致病机制

模型特征:Fah-/-基因敲除后,具备I型酪氨酸血症(Hereditary tyrosinemia type1,HT1)典型特征。Ⅰ型酪氨酸血症是一种因代谢酪氨酸最后一步反应所需的延胡索酰乙酰乙酸水解酶的缺失或功能缺乏而导致的常染色体隐性遗传疾病。该酶是由Fah基因编码,正常情况下,酪氨酸最终代谢为延胡索酰和乙酰乙酸;

当Fah基因发生缺失或突变,产生有毒的延胡索酰乙酰乙酸盐和马来酰乙酰乙酸,并产生其次级代谢产物丙酮,对肝、肾造成损伤。在早期阶段,肝脏损伤可造成肝死亡及肝硬化,肾脏损伤会引起佝偻病及发育障碍[1]。

应用范围:

1. Ⅰ型酪氨酸血症HT1的研究

该模型很好模拟了HT1产生的各种症状,是研究该病的理想模型。临床上NTBC虽可替代传统的肝移植治疗高酪氨酸血症,但是仍存在副作用,而且需要持续注射来维持疗效。到目前为止,还没有一种治疗方案能够根治HT1。因此,该模型对HT1致病机理和新型替代治疗方案的研究具有很高的临床价值[2]。

2. 肝相关疾病药物研发

由于Fah基因敲除在早期阶段,肝脏损伤可造成肝死亡及肝硬化,肾脏损伤会引起佝偻病及发育障碍,因此可为此类相关疾病提供药物筛选平台。

3. 肝细胞移植和再殖肝脏研究

Fah基因敲除可以产生持续不可逆的肝损伤,抑制肝细胞增殖,诱发自身肝细胞死亡,具有适合移植肝细胞的生活微环境,因此被认为是评价外源性肝细胞再殖损伤的理想动物模型。如Fah-/-IL2rg-/-缺陷小鼠,存在免疫缺陷(T细胞和NK细胞缺失),同样可进行外源干细胞移植,这为人胎来源的肝原始细胞的基础研究及临床应用奠定基础[3]。

但是,Fah基因敲除小鼠和猪虽然表型类似于人类的HT1,但是不能准确模拟人类肝损伤过程,特别是肝纤维化和肝硬化过程。大鼠在体积、亲缘性、遗传特性和疾病发展机理方面与人类更加接近,因此建立该大鼠模型具有重大临床价值[4]。

Fah-/-基因敲除大鼠

简称:SD –Fah-/-

基因型:纯合子

模型构建:在Fah基因的第2号外显子上敲除10个碱基

模型特点:

具备I型酪氨酸血症(HT1)典型特征;

不仅观察到肝功能衰竭,还具有在敲除小鼠和猪模型中看不到的肝纤维化和肝硬化特征;

可以成功移植外源肝细胞,使大鼠重获肝脏正常功能。

研究应用:

Fah-/-大鼠存在广泛而持续的肝损伤,除了应用于Ⅰ型酪氨酸血症,还可以可用于细胞移植、肝脏持续损伤、肝再生、肝癌及肝脏疾病修复治疗的研究中。

  1. 大鼠肝脏组织进行Anti-Fah免疫组化染色(Fah基因缺失的小鼠无Fah抗体的表达),表明模型构建成功。

Rat liver(20×,WT),Rat liver(20×,HZ),Rat liver(20×,KO)

2. 不给予NTBC治疗后Fah-/-大鼠发生肝坏死和肝硬化[5]

3. Fah-/-大鼠在肝细胞移植后提高肝功能和生存期[5]

参考文献:

[1] R. Berger, G. P. Smit, S. A. Stoker-de Vries, M. Duran, D. Ketting, and S. K. Wadman, 'Deficiency of Fumarylacetoacetase in a Patient with Hereditary Tyrosinemia', Clin Chim Acta, 114 (1981), 37-44.

[2] Mohan, N. et al. Indications and outcome of liver transplantation in tyrosinaemia type 1. European journal of pediatrics 158 Suppl 2,

S49–S54 (1999).

[3] Kuijk, E. W. et al. Generation and characterization of rat liver stem cell lines and their engraftment in a rat model of liver failure. Scientific reports 6, 22154, doi: 10.1038/srep22154 (2016).

[4] Hickey, R. D. et al. Efficient Production of Fah-Null Heterozygote Pigs by Chimeric Adeno-Associated Virus-Mediated Gene Knockout and Somatic Cell Nuclear Transfer. Hepatology 54, 1351–1359, doi: 10.1002/hep.24490 (2011).

[5] Zhang L, Shao Y, Li L, et al. Efficient liver repopulation of transplanted hepatocyte prevents cirrhosis in a rat model of hereditary tyrosinemia type I.[J]. Scientific Reports, 2016.

(0)

相关推荐

  • 除非有深仇大恨,这种人真的万万别劝酒

    在中国众多的文化中,酒桌文化是最为特殊的一种. 它不仅是待客之道,而且也成了社交.生意场合不能缺少的存在! 生活中每个人对酒精的抵抗能力都不相同,有人酒量相当大,自诩为千杯不醉,也有人一喝酒就头晕.恶 ...

  • 常见的5类保肝药,维持肝脏正常运转,切记正确用药

    生活有一些肝脏不的好会使用保肝药,使用保肝药能够缓解肝病的症状,能帮助肝细胞的修复.保肝药虽好,但是不能乱用,而且目前市面上的保肝药分为5类,不同种类的护肝药有不同的组成成分,带来的副作用也不一样. ...

  • 【遗传】酪氨酸血症I型遗传学分析

    酪氨酸血症(hereditary tyrosinemia, HT) 是酪氨酸( tyrosine, TYR) 分解通路上酶的缺陷导致血液中TYR增高所致, 根据酶缺陷种类不同分为三类: HT II型. ...

  • 丙氨酸氨基转移酶是什么意思

    丙氨酸氨基转移酶也叫谷丙转氨酶,是肝功能最常用的检测指标,通常代表肝脏的炎症损伤.谷丙转氨酶通常存在于肝细胞内,主要存在于肝细胞的细胞质内,一些致病因素造成肝细胞的损伤,包括肝细胞膜完整性的破坏,可以 ...

  • 转录组讲师带你读文献(4)-转录组数据到底起多大作用呢?

    我在我在04-转录组笔记推文任务列表(半年期)里面安排了6个经典综述和10篇转录组应用文献给大家,可惜愿意沉下心了认真苦学的并不多.(https://share.mubu.com/doc/14uneH ...

  • 伤肝的行为不只有饮酒,这四个行为,同样也会损伤肝脏

    北青网关注2021-01-17 17:04 医生提醒:80%的痔疮无需特殊治疗,做到这一点三十年不发作 A股重磅消息,外资净流入超360亿,强势加仓这3只股! 倒计时!这款剃须刀太牛了!轻巧防水,随身 ...

  • 2型糖尿病动物(大小鼠)模型详细介绍

    糖尿病主要分为1型和2型糖尿病,其中2型糖尿病约占90%,已经成为继癌症.心血管疾病之后的第三大严重威胁人类健康的重大疾病,因此对其研究也越发重要,理想的动物模型是研究疾病病理和治疗疾病的关键. 2型 ...

  • MC3R、MC4R大小鼠模型详细介绍

    基因功能 黑皮质素受体3(Melanocortin-3 receptor, MC3R)和黑皮质素受体4(Melanocortin-4 receptor, MC4R)属于视紫红质样G蛋白偶联受体家族. ...

  • 肥胖小鼠模型是什么?肥胖小鼠模型详细介绍

    肥胖往往先于糖尿病几年.十几年或二十几年,重度肥胖者发生糖尿病几率比正常体重者增加10倍,75%的Ⅱ型糖尿病诱因为肥胖,但不意味着所有肥胖者都会发展为糖尿病. B6.129S7-Ldlrtm1Her ...

  • 人源化小鼠模型是什么?人源化小鼠模型详细介绍

    肿瘤免疫治疗是继手术.放疗.化疗与分子靶向治疗后,又一种新的能够改善肿瘤患者生存期的治疗方法. 在肿瘤免疫治疗的新时代,人源化小鼠模型评估新疗法.研究组合疗法以及指导个性化免疫治疗的有效工具.人源化小 ...

  • PDAPP/Tg2576小鼠模型详细介绍

    PDAPP 小鼠模型 转人类 APP695swe 和 APP717V-F 基因的PDAPP 小鼠模型是由 C57BL/6 鼠与DBA/2F1鼠杂合而生.PDAPP小鼠APP 表达水平高,6~9 月龄时 ...

  • 1型糖尿病的动物(大小鼠)模型详细介绍

    糖尿病定义 糖尿病(Diabetes)是一种以高血糖(血糖浓度升高)为特征的慢性代谢性疾病,产生原因: ①胰脏胰岛素分泌不足(绝对缺乏胰岛素): ②无法有效利用产生的胰岛素(相对缺乏胰岛素或者胰岛素抵 ...

  • 小鼠肿瘤模型详细介绍

    肿瘤模型我们一般常用的就是小鼠模型和人肿瘤裸小鼠移植瘤模型.其中用得最多的是皮下模型,另外还有腹水(或者尾静脉注射)以及原位模型,其他的模型很少用,就不提他们了. 小鼠模型分三大类:第一类是以S180 ...

  • 人源化的小鼠PDX模型详细介绍

    癌症如何发生和发展,取决于它与宿主免疫系统的相互作用.为了让GEM拥有人的免疫系统,科学家将人造血干细胞(多种血细胞的前体细胞)植入免疫缺陷的小鼠体内.这一过程重现了人体免疫系统的某些方面,例如负责攻 ...

  • Aβ动物诱导模型详细介绍

    转基因动物指的是转基因工程培育的动物.遗传的基本物质是DNA,基因则是位于染色体上有遗传效应的DNA片段,对于储存在生物全套染色体中的全部遗传信息,可称其为基因组.由于不同种类.不同个体的生物基因组成 ...