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NAFLD / NASH的臨床前研究模型

2018-08-7

絕大多數非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)臨床前模型都僅限於研究這種疾病的特定方面。在本博客文章中,我們會回顧目前現有的非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)臨床前模型的應用情況和選擇。

非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH) 建模中的挑戰

儘管有一系列的臨床前模型都可用於非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)的研究,但是任何一種模型都無法完全反映這種疾病在臨床上的表現和發病機制,這些包括營養過剩、胰島素抵抗、炎症和肝纖維化等。

找到一個能恰如其分地把代謝與肝臟病理和/或損傷相結合的模型,是尋找合適的非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)動物模型的關鍵。有些模型雖能正確表現肝臟病理,但卻沒有代謝的表型,包括缺失慢性疾病的進展過程。而在代謝疾病方面比較適用的模型,在肝臟表徵和病理方面存在一定的局限性。

許多研究人員在臨床前研究中利用多個模型克服了這一難題,抓住了各個模型自帶的不同特徵。

常用的非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)齧齒類動物模型

目前最常用的非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)齧齒類動物模型如下:

  • 營養不良
  • 營養過剩
  • 鏈脲佐菌素(STZ)誘發
  • 急性肝損傷。

非酒精性脂肪肝炎(NASH)餵食模型

營養不良模型

營養不良模型包括蛋氨酸膽鹼缺乏(MCD)和限定膽鹼缺乏氨基酸(CDAA)模型。對於肝臟β-氧化和極低密度脂蛋白(VLDL)產物來說,蛋氨酸和膽鹼都不可或缺。因此,任何一種營養成分的缺失都會導致肝臟大量脂肪堆積。隨即會轉為脂肪性肝炎,與人類非酒精性脂肪肝炎(NASH)病理極為相似。

蛋氨酸膽鹼缺乏(MCD),在飲食結構中最常見,會誘發非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH);通常含糖量高,脂肪適量。蛋氨酸膽鹼缺乏(MCD)的飲食結構會導致進展性肝臟病理,同時迅速發展為脂肪肝外加炎症和肝纖維化——如果非酒精性脂肪肝炎(NASH)病情嚴重,在短短給藥8周的時間內就能觀察到。

然而,這些動物也表現出體重嚴重下降,失去胰島素抵抗,因此缺少臨床上所見的非酒精性脂肪肝炎(NASH)病人所常見的代謝綜合症。限定膽鹼缺乏氨基酸(CDAA)的飲食模型也不足以導致肥胖症。

營養過剩模型

營養過剩或高脂肪飲食也可誘發非酒精性脂肪性肝病(NAFLD),只是使用這些飲食結構混合搭配,在多個機構之間進行比較有些難度。西方飲食結構也可以誘發非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)(高脂肪、一定程度的膽固醇、在飲用水中加入果糖),同時這些都能導致肥胖症和胰島素抵抗,與人類疾病極為相似。然而,該模型所誘發的非酒精性脂肪肝炎(NASH)病理結果可能並非十分嚴重,僅表現為高脂肪飲食的“單純”脂肪變性。

來自Sanyal生物技術公司的DIAMOND™小鼠,是最早的由僅餵食西方飲食導致非酒精性脂肪肝炎(NASH)可用的小鼠模型。

化學毒性試劑模型

鏈脲佐菌素(STZ)可用來誘發小鼠糖尿病,特別是對胰腺β細胞來說有毒。現已證明,鏈脲佐菌素(STZ)與高脂肪飲食相互結合可誘發非酒精性脂肪肝炎(NASH)

脂肪變性只需在相當短的時間內就能發生,同時伴有細胞外周肝纖維化、周而復始的人類疾病(如病理)。然而,正如蛋氨酸膽鹼缺乏(MCD)誘發的非酒精性脂肪肝炎(NASH)一樣,是缺失代謝疾病症狀的(例如肥胖症和胰島素抵抗)。

急性肝損傷模型

急性肝損傷模型,包括四氯化碳(CCl4)誘導 小鼠模型和硫代乙醯胺(TAA)誘導肝纖維化大鼠模型。

四氯化碳(CCl4)誘導小鼠模型目前最為常用,從歷史經驗來看,應急性肝損傷的需要,一直用於肝損傷和肝再生研究。四氯化碳(CCl4)誘發肝臟的氧化應激反應,形成毒質和蛋白質過氧化產物的堆積,這反之會引起強烈的壞死反應,還會導致肝損傷。

儘管上述模型對研究非酒精性脂肪肝炎(NASH)肝纖維化和肝損傷的確有實用價值,但是這些模型缺乏病變的新陳代謝成分,也缺乏飲食結構非酒精性脂肪肝炎(NASH)模型常見的併發症。

具有臨床轉化性的非酒精性脂肪肝炎(NASH) 齧齒類動物模型

儘管尚不理想,但是為了支持藥物研發的臨床試驗,上述多種模型已常用於臨床前實驗。但是,為了能使非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)藥物臨床轉化性提高,更有效的方法是採用同時具有代謝紊亂和肝臟病理表現的動物模型。這樣既節省了寶貴的研究時間和資源,同時可以更加行之有效地進行試驗。

FATZO小鼠

FATZO多基因小鼠模型 是新一代2型糖尿病(T2D)和肥胖症模型。具有功能性瘦素通路的特徵,該模型會根據喂服標準飼料, 自發地形成肥胖症、血脂異常和胰島素抵抗 ,與人類發病極為相似。為FATZO小鼠模型投放高脂飼料時並在飲用水中加入果糖,就會逐漸形成非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)的症狀。這樣就能為具有臨床高可轉化性非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)提供一個具有代謝異常、肥胖和糖尿病的小鼠模型。

FATZO小鼠體內非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)的形成

FFATZO小鼠體內非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)形成 的特點,包括肝重量增加、肝甘油三酯升高,穀丙轉氨酶(ALT)和穀草轉氨酶(AST)含量也明顯偏高。這為評估非酒精性脂肪肝炎(NASH)新治療方法的效果並觀察其療效提供了一個視窗。利用肝臟脂肪堆積還可觀察組織學變化。

使用NAS評分 對這些動物肝臟評分表明,脂肪變性、氣脹、炎症和肝纖維化都明顯偏高,NAS總評分超過了5。採用OCA方法治療(目前正處於治療非酒精性脂肪肝炎(NASH)臨床試驗的第3階段),可明顯改善FATZO-非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)小鼠的肝功能,同時提高肝組織學指標。

總結

目前,由於缺乏能同時具有代謝綜合證和肝臟病理變化的動物模型,使得對非酒精性脂肪肝炎(NASH)全新治療方案進行評估受阻。全新的臨床前模型(例如FATZO-非酒精性脂肪肝(NAFLD)/非酒精性脂肪肝炎(NASH)小鼠)能夠對這種病情做出更全面的概括,以便進一步支持藥物研發和臨床進展。

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