脂肪性肝病的动物模型

 

    为克服临床研究的不足，深入研究脂肪性肝病的发病机制，筛选防治脂肪性肝病的有效药物，选择一种理想的实验动物模型十分必要。理想的动物模型是指：与人类脂肪性肝病的特征相似；病变有一定发展过程，从单纯性脂肪肝、脂肪性肝炎、肝纤维化至最终的肝硬化，即病变有相对明显的分期；模型形成率高，死亡率低；造模方法简便易行，对试验人员无害；造模停止后病变逆转缓慢，便于进行药物干预试验。经过国内外众多学者的努力，目前已建立了多种脂肪性肝病的动物模型，包括酒精性和非酒精性肝病模型。

一、酒精性肝病（ALD）的动物模型

ALD的动物模型有很多种，但构建原理相对简单，主要集中在酒精的给予方式上。

(一)LDC液体食料  1963年Libert和DeCarli等共同发明了一种含有酒精的液体食料，1984年Libert等又对食料配方进行了改进，便形成了目前常用的LDC液体食料。该食料的热量构成比为蛋白质18％、脂肪35%、碳水化合物47％（47％中36％的热量由酒精代替），并含有一些维生素和无机盐等。大鼠除了饲喂该食料外，不再给予任何食物或液体，其酒精摄入量达每天12～18 g/kg。结果显示Wistar或SD大鼠可出现明显的肝损伤，包括静脉周围的脂肪变性以及线粒体和内质网结构的改变，但未出项肝细胞坏死和肝纤维化，并发现脂肪肝的严重程度与食料中的脂肪含量有关。与肝损伤有关的生化方面的主要改变有CYP2E1含量增加、脂质过氧化增加及抗氧化能力的减退。该模型简单易行，费用低，形成率高及稳定性好，为酒精性肝病的研究和新模型的开发奠定了基础。此后，在此模型的基础上，一些学者在食料配方中加入一些促进酒精肝损害形成的辅剂（如吡唑、内毒素、铁剂、乙醛加合物等），从而制作了一些满足不同要求的新的酒精性肝损害模型。

(二)酒精灌胃(IEI)模型   1984年Tsukamato和French等通过给SD大鼠手术置入胃管，持续注入含酒精液体食料的方法制成了IEI模型。该方法由于不经口摄入酒精，酒精量可调整至总热量的47％，从而不仅成功克服了大鼠对酒精的厌恶，而且还保证了血液中酒精浓度的持续高水平（范围为50～450 mg/dl）。结果显示，该模型的肝损伤比LDC模型严重，且其病变符合进行性酒精性肝损伤，从肝细胞脂肪变性、小叶中央坏死、炎细胞浸润至后期出现的静脉周围纤维化和桥接纤维化。但至今尚未形成肝硬化的模型，Mallory小体等特征性肝损害表现也未能在实验中观察到。后来，Tsukamato等在此模型的配方中加入了0.12%的碳酰铁，结果导致了肝坏死和纤维化等更为严重的组织学改变，部分动物甚至形成了小结节性肝硬化。随着此模型进一步深入的研究，学者还发现：①液体食料中脂肪的含量及其种类与酒精性肝损伤的形成密切相关。②雌性鼠比雄性鼠对酒精性损伤更敏感。③内毒素、CYP2E1和氧应激对损伤的作用。总之，此模型是一种很好的酒精性肝病模型，但由于其制备过程中所需设备昂贵及技术难度大，因而仅在国外的几项研究中此种模型被成功地再建立。目前，有学者汲取了此模型的两个优点而形成了一种新的模型，即用含鱼油和酒精的食料喂养大鼠，并于8周时对这两种模型进行比较，结果示不论是组织学特征还是生化指标两者表现均相似。

(三)特殊类型的模型  随着基因敲除及转基因等分子生物学技术的发展，有学者依此建立了新型的酒精性肝病的小鼠模型，即将经过特定基因敲除或转染的小鼠与某种酒精给予方式结合，从而研究这些基因在疾病过程中的作用，有利于探讨酒精性肝病的分子机制。

此外，微型猪和狒狒等较为大型动物的酒精性肝损伤模型也已建立。这些模型与人类酒精性肝损伤肝纤维化缓慢发展的过程极为相似，尤其是狒狒，是目前唯一能较好重现人体慢性酒精性肝病大多数病理改变的模型。但由于试验周期长、费用高，限制了这些模型的应用。

二、非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）动物模型

文献报道的NAFLD动物模型主要分为两大类：一类由相关基因变异引起；一类由饮食、药物或毒物引起。它们在不同的位点发挥作用，但最终主要是通过使肝脏脂肪输入（合成或摄入）增加或输出（清除）脂肪减少的原理制成的。目前国内外常用的NAFLD动物模型主要有ob/ob小鼠、db/db小鼠（fa/fa大鼠）及MCD饮食模型。另外，其他的模型（如高脂、高糖饮食模型）等也较常用。

(一)ob/ob小鼠   由于ob基因的自发突变，ob/ob小鼠不能合成瘦素，导致过度摄食、肥胖，出现高胰岛素血症、高脂血症及显著的高血糖症。组织学改变为肝细胞脂肪变性及胰岛代偿性增大等。与人类NAFLD的发展不同，ob/ob小鼠不会自发地由单纯性脂肪肝转变为非酒精性脂肪性肝炎（NASH），但在内毒素、酒精毒性、缺血再灌注损伤等“二次打击”的触发下，可发展为明显的NASH，并可能引起急性死亡。另外研究还发现，即使是在四氯化物存在的情况下，ob/ob小鼠也不会发展为肝纤维化。尽管这些特点使得ob/ob小鼠与人类NAFLD的相关性降低，但是这些特点同时也使得此小鼠成为研究“由单纯性脂肪肝向NASH进展”和“由NASH向肝纤维化进展”的较好的模型。

(二)db/db小鼠(fa/fa大鼠)   此类动物模型是由db基因（或fa基因）突变造成的，这两种基因均是瘦素瘦体的编码基因，它们的突变导致了瘦素抵抗，从而引起了与ob/ob小鼠相似的表型。

(三)MCD饮食模型   MCD饮食是指缺乏胆碱和蛋氨酸的食料。动物摄食这种饮食后很快就会形成脂肪性肝炎和肝纤维化的病理特征，其机制可能与线粒体β氧化功能受损有关。目前许多学者利用这一模型来探讨NASH和肝纤维化的发病机制，并取得了较多成果。然而，与人NAFLD相比，此模型动物呈现恶病质状态、血浆TG含量较低和ALT含量过高且肝脂肪变性的组织分布与人类的也不相一致。这就使一些学者对此模型为最好的研究NAFLD炎症和纤维化因子的观点提出了质疑。

近来，一些学者对基因变异模型给予特定的饮食处理制成了新的模型。这些模型除了组织学特征进一步合乎要求外，表型也与人类NAFLD更加接近。这类模型常见的有：db/db小鼠＋MCD饮食；Abcb11小鼠＋MCD饮食；ApoE－/－小鼠＋高脂饮食；PPARα－/－小鼠+MCD饮食等。国内外学者经过数十年的努力，在建立了上述多种NAFLD动物模型的基础上，对NAFLD的发病机制获得了一定的认识，总结后认为，主要表现以下几个方面：①NAFLD的肝损伤源于肝内游离脂肪酸（FFA）的蓄积，以及由此引起的各类细胞的应激反应损伤。②肝细胞脂肪变性在个体间及个体内的差异可能反映了促使TG蓄积的不同机制，而这种差异进一步激活对肝细胞活性影响不同的代偿反应。③死亡的成熟肝细胞能够刺激肝细胞的再生，从而补偿肝细胞数量及功能的损失。但肝细胞的再生能力还要受到氧应激损伤及能量储存降低的限制，这就使得修复过程中对肝脏前体细胞的需求增加。越来越多的证据显示，濒死的成熟肝细胞、肝星状细胞与上皮前体细胞间的旁分泌是调节慢性损伤性脂肪肝肝再生的主要因素；各种脂源性的细胞因子也参与调节这一过程。④成肌纤维星状细胞的暂时性增加可增强肝脏的修复功能，而其持续性增加则会加剧肝损伤并能促进肝纤维化的形成。但在NAFLD发生发展过程中还有很多机制尚未阐明，这就需要更为理想的模型的建立及学者们进一步的努力。

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