選擇合適動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型的方法

 

血脂異常是動(dòng)脈粥樣硬化病變發(fā)生的使動(dòng)因素，亦可加速動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型的構(gòu)建始于十九世紀(jì)Nikolai Anitschkov等人首次用膽固醇喂養(yǎng)兔子。此后包括非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物、兔、狗、豬、大/小鼠等多個(gè)物種均曾用于構(gòu)建此類模型，但小鼠最為常用。主要原因包括：
（1）基因工程難度較�。�
（2）妊娠期較短，性價(jià)比高；
（3）體積較小，便于飼養(yǎng)；
（4）動(dòng)脈粥樣硬化病變進(jìn)展相對(duì)較快。

但小鼠和人在動(dòng)脈粥樣硬化形成過(guò)程中也存在一些生理指標(biāo)的顯著差異。比如，小鼠的心率遠(yuǎn)高于人類（小鼠為550–700bpm，人類為60–100bpm）；小鼠的主要脂蛋白是高密度脂蛋白（HDL），而人類的主要脂蛋白是低密度脂蛋白（LDL），這可能與小鼠缺乏膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白（CETP）有關(guān)。

有學(xué)者比較了三種野生型小鼠品系C57BL/6J, BALB/c和C3H動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展，這些野生型小鼠品系均給予致動(dòng)脈粥樣硬化的高脂飲食喂養(yǎng)[1]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)C57BL/6J最易發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化。此外，通過(guò)對(duì)某些脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的操作改變脂質(zhì)分布亦可加速動(dòng)脈粥樣硬化病變的發(fā)展。

ApoE敲除小鼠
ApoE -/-小鼠是目前最常用的一種轉(zhuǎn)基因小鼠品系[2]。作為一種自發(fā)的動(dòng)脈粥樣硬化模型，其與人的動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程最為相似。ApoE是極低密度脂蛋白(VLDL) 和高密度脂蛋白(HDL) 的組成部分，參與膽固醇的運(yùn)輸。和人的脂蛋白譜相反，小鼠體內(nèi)HDL較高，而低密度脂蛋白（LDL）含量較低，其膽固醇主要存在于HDL中。敲除ApoE基因后，膽固醇轉(zhuǎn)而主要分布于VLDL中，其攜帶的大量膽固醇無(wú)法被細(xì)胞表面脂蛋白受體結(jié)合后降解，發(fā)生蓄積導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化。研究表明ApoE -/-小鼠可自發(fā)形成高膽固醇血癥（300-500 mg/dL），并在正常飲食條件下發(fā)生顯著的動(dòng)脈粥樣硬化病變。而高脂肪/高膽固醇的致動(dòng)脈粥樣硬化飲食會(huì)使血漿膽固醇水平升高超過(guò)1000 mg/dL，加速動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程[3]。ApoE -/-小鼠血漿中三酰甘油水平也比正常小鼠高68%，且不受年齡和性別影響，其高密度脂蛋白只有正常小鼠45%[4]。此類小鼠的病變部位主要發(fā)生于主動(dòng)脈根部、主動(dòng)脈弓、無(wú)名動(dòng)脈、主動(dòng)脈分支及腎動(dòng)脈分叉。正常飲食條件下，早期泡沫細(xì)胞病變可在10周內(nèi)發(fā)生。15周后發(fā)展成動(dòng)脈粥樣硬化病變。20周后演變成晚期纖維病變。高脂肪/高膽固醇飲食可加速這一致病過(guò)程，包括促進(jìn)膽固醇結(jié)晶、壞死核心和鈣化的形成。

Ldlr敲除小鼠
低密度脂蛋白受體轉(zhuǎn)基因（Ldlr-/-）小鼠是目前常用的另一種動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型[5]。該模型的優(yōu)點(diǎn)是敲除LDL受體（LDLR）除了影響脂蛋白的攝取和清除外，沒(méi)有其他附加效應(yīng)。最重要的一點(diǎn)是正常飲食條件下，Ldlr-/-鼠沒(méi)有明顯的高脂血癥，只出現(xiàn)輕微的動(dòng)脈粥樣硬化病變。然而，在高脂肪/高膽固醇飼料誘導(dǎo)后，該小鼠可在12周后時(shí)即出現(xiàn)主動(dòng)脈廣泛的內(nèi)膜增厚，內(nèi)膜表面60%-80%蘇丹染色呈陽(yáng)性；20周時(shí)出現(xiàn)明顯的高膽固醇血癥和動(dòng)脈粥樣硬化病變。因此，不同于ApoE -/-小鼠，研究者可在任何給定時(shí)間點(diǎn)對(duì)不同月齡的Ldlr-/-小鼠啟動(dòng)高脂肪/高膽固醇飲食，構(gòu)建致動(dòng)脈粥樣硬化的環(huán)境暴露。

其它動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型
此外，也有學(xué)者同時(shí)靶向兩個(gè)血脂代謝相關(guān)基因構(gòu)建共敲除小鼠模型。比如，Ldlr-/-小鼠與載脂蛋白B相關(guān)基因敲除小鼠交配得到的后代即使正常飲食條件下也表現(xiàn)出高膽固醇血癥（300 mg/dL）及廣泛的動(dòng)脈粥樣硬化病變[6, 7]。ApoE*3 Leiden小鼠表達(dá)對(duì)LDLR親和力較低的人ApoE3變體，導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化病變的發(fā)生[8, 9]。低密度脂蛋白受體和載脂蛋白E雙突變小鼠（ApoE -/-/Ldlr-/-）比ApoE -/-小鼠表現(xiàn)出更嚴(yán)重的高膽固醇血癥和動(dòng)脈粥樣硬化病變[10]。由于小鼠不表達(dá)降低HDL的CETP，因此，也有學(xué)者利用表達(dá)人CETP的轉(zhuǎn)基因小鼠與Ldlr-/-[11]、人ApoB-100[12]或ApoE*3 Leiden小鼠[13]交配的后代鼠構(gòu)建動(dòng)脈粥樣硬化模型。前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌素/ kexin 9型（PCSK9）通過(guò)降解肝臟中的LDLR提高血漿LDL膽固醇水平[14]。研究表明腺相關(guān)病毒（AAV）介導(dǎo)的PCSK9過(guò)表達(dá)在高脂飲食條件下可于相對(duì)早期時(shí)間點(diǎn)（12周）誘導(dǎo)出高膽固醇血癥和動(dòng)脈粥樣硬化，而無(wú)需基因操作[15, 16]。高密度脂蛋白受體SR-BI（清道夫受體B類，I型）和ApoE基因雙敲純合子突變小鼠（SR-BI KO/ApoeR61（h/h）即使在低脂飲食喂養(yǎng)條件下也表現(xiàn)出與人類冠心病共有的一系列病理學(xué)特征，如高膽固醇血癥、心肌梗死、心功能不全（心臟增大、左室射血分?jǐn)?shù)降低、心電圖異常）和早死（平均6周齡）[17, 18]。
 

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參考文獻(xiàn)：

[1] Paigen B, Holmes PA, Mitchell D and Albee D. Comparison of atherosclerotic lesions and HDL-lipid levels in male, female, and testosterone-treated female mice from strains C57BL/6, BALB/c, and C3H. Atherosclerosis 1987; 64: 215-221.

[2] Piedrahita JA, Zhang SH, Hagaman JR, Oliver PM and Maeda N. Generation of mice carrying a mutant apolipoprotein E gene inactivated by gene targeting in embryonic stem cells. Proc Natl Acad Sci U S A 1992; 89: 4471-4475.

[3] Zhang SH, Reddick RL, Burkey B and Maeda N. Diet-induced atherosclerosis in mice heterozygous and homozygous for apolipoprotein E gene disruption. J Clin Invest 1994; 94: 937-945.

[4] Jawień J, Nastałek P and Korbut R. Mouse models of experimental atherosclerosis. J Physiol Pharmacol 2004; 55: 503-517.

[5] Ishibashi S, Herz J, Maeda N, Goldstein JL and Brown MS. The two-receptor model of lipoprotein clearance: tests of the hypothesis in "knockout" mice lacking the low density lipoprotein receptor, apolipoprotein E, or both proteins. Proc Natl Acad Sci U S A 1994; 91: 4431-4435.

[6] Powell-Braxton L, Véniant M, Latvala RD, Hirano KI, Won WB, Ross J, Dybdal N, Zlot CH, Young SG and Davidson NO. A mouse model of human familial hypercholesterolemia: markedly elevated low density lipoprotein cholesterol levels and severe atherosclerosis on a low-fat chow diet. Nat Med 1998; 4: 934-938.

[7] Sanan DA, Newland DL, Tao R, Marcovina S, Wang J, Mooser V, Hammer RE and Hobbs HH. Low density lipoprotein receptor-negative mice expressing human apolipoprotein B-100 develop complex atherosclerotic lesions on a chow diet: no accentuation by apolipoprotein(a). Proc Natl Acad Sci U S A 1998; 95: 4544-4549.

[8] van Vlijmen BJ, van den Maagdenberg AM, Gijbels MJ, van der Boom H, HogenEsch H, Frants RR, Hofker MH and Havekes LM. Diet-induced hyperlipoproteinemia and atherosclerosis in apolipoprotein E3-Leiden transgenic mice. J Clin Invest 1994; 93: 1403-1410.

[9] Leppänen P, Luoma JS, Hofker MH, Havekes LM and Ylä-Herttuala S. Characterization of atherosclerotic lesions in apo E3-leiden transgenic mice. Atherosclerosis 1998; 136: 147-152.

[10] Witting PK, Pettersson K, Ostlund-Lindqvist AM, Westerlund C, Eriksson AW and Stocker R. Inhibition by a coantioxidant of aortic lipoprotein lipid peroxidation and atherosclerosis in apolipoprotein E and low density lipoprotein receptor gene double knockout mice. Faseb j 1999; 13: 667-675.

[11] Masucci-Magoulas L, Goldberg IJ, Bisgaier CL, Serajuddin H, Francone OL, Breslow JL and Tall AR. A mouse model with features of familial combined hyperlipidemia. Science 1997; 275: 391-394.

[12] Zuckerman SH, Evans GF, Schelm JA, Eacho PI and Sandusky G. Estrogen-mediated increases in LDL cholesterol and foam cell-containing lesions in human ApoB100xCETP transgenic mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1999; 19: 1476-1483.

[13] de Vries-van der Weij J, Zadelaar S, Toet K, Havekes LM, Kooistra T and Rensen PC. Human CETP aggravates atherosclerosis by increasing VLDL-cholesterol rather than by decreasing HDL-cholesterol in APOE*3-Leiden mice. Atherosclerosis 2009; 206: 153-158.

[14] Lagace TA, Curtis DE, Garuti R, McNutt MC, Park SW, Prather HB, Anderson NN, Ho YK, Hammer RE and Horton JD. Secreted PCSK9 decreases the number of LDL receptors in hepatocytes and in livers of parabiotic mice. J Clin Invest 2006; 116: 2995-3005.

[15] Bjørklund MM, Hollensen AK, Hagensen MK, Dagnaes-Hansen F, Christoffersen C, Mikkelsen JG and Bentzon JF. Induction of atherosclerosis in mice and hamsters without germline genetic engineering. Circ Res 2014; 114: 1684-1689.

[16] Roche-Molina M, Sanz-Rosa D, Cruz FM, García-Prieto J, López S, Abia R, Muriana FJ, Fuster V, Ibáñez B and Bernal JA. Induction of sustained hypercholesterolemia by single adeno-associated virus-mediated gene transfer of mutant hPCSK9. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2015; 35: 50-59.

[17] Braun A, Zhang S, Miettinen HE, Ebrahim S, Holm TM, Vasile E, Post MJ, Yoerger DM, Picard MH, Krieger JL, Andrews NC, Simons M and Krieger M. Probucol prevents early coronary heart disease and death in the high-density lipoprotein receptor SR-BI/apolipoprotein E double knockout mouse. Proc Natl Acad Sci U S A 2003; 100: 7283-7288.

[18] Zhang S, Picard MH, Vasile E, Zhu Y, Raffai RL, Weisgraber KH and Krieger M. Diet-induced occlusive coronary atherosclerosis, myocardial infarction, cardiac dysfunction, and premature death in scavenger receptor class B type I-deficient, hypomorphic apolipoprotein ER61 mice. Circulation 2005; 111: 3457-3464.