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有濟模型 | 肥胖動物模型的制備和藥效學評價

肥胖是由可能導致健康損害的脂肪過量沉積所定義的一種慢性復雜性疾病,對于成人而言,體重指數(shù)≥25時視為超重,而≥30時則認為是肥胖。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計,2022年,全球18歲及以上的成人中約有16%肥胖,從1990年到2022年,全球肥胖流行率增加了一倍多。肥胖會導致多種并發(fā)癥的發(fā)生,諸如增加患2型糖尿病和心臟病的風險,會影響到骨骼健康和生殖系統(tǒng),并增加罹患某些癌癥的風險。肥胖還會對生活質(zhì)量造成影響,如睡眠或活動等。因此,在新藥研發(fā)的非臨床試驗中,構建適宜的動物肥胖模型對于前期藥理學理論研究尤為重要,同時也可為給人類肥胖及其相關疾病研究提供科學的診斷和治療方案。


目前構建動物肥胖模型主要有高脂飲食誘導肥胖模型、藥物或手術導致肥胖模型、自發(fā)性或遺傳致肥胖模型(ob-鼠)、轉基因動物模型,動物選擇上常選用C57BL/6J小鼠、SD大鼠、Wistar大鼠等作為研究對象[1,2]。


有濟醫(yī)藥藥效技術平臺肥胖模型藥效學研究領域深耕多年,已成功建立了大小鼠動物肥胖模型并助力合作伙伴開展多肽、小分子等產(chǎn)品的非臨床藥效學研究。


部分模型數(shù)據(jù)展示:






一、高脂飲食誘導小鼠肥胖模型(DIO)


1.模型介紹

對于高脂飲食誘導的C57BL/6小鼠肥胖模型的建立,造模飼料常采用45%-60%脂肪占比飼料,其中60%高脂飼料可使動物更快速形成肥胖。此外,小鼠周齡的選擇及造模時長對于成模率的影響也較大,較早的選擇干預可排除年齡對模型的影響,更容易體現(xiàn)干預效果。

5周齡雄性SPF級C57BL/6J小鼠,適應性飼養(yǎng)后,按照體重隨機分為正常對照組和高脂飲食組,高脂飲食組小鼠喂養(yǎng)60%高脂飼料,飼料每周更換1-2次。每周2次進行攝食量稱重,每周稱量體重,誘導10-12周后進行藥物干預治療。試驗終點,小鼠麻醉后采血,解剖取臟器,稱量腹股溝皮下脂肪、附睪脂肪、腎周脂肪及背部棕色脂肪等。

2.模型背景數(shù)據(jù)圖


image.png圖1 試驗流程


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圖2 給藥3周后體重及攝食量的變化

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圖3 給藥3周后脂肪含量的變化

3.數(shù)據(jù)圖解讀


60%高脂飲食誘導的肥胖模型中,飼喂高脂飼料誘導12周后體重顯著升高。藥物治療后能夠顯著降低DIO小鼠體重,同時降低附睪脂肪和內(nèi)臟脂肪含量(圖2、3),表現(xiàn)出顯著的減重降脂療效。





二、高脂飲食誘導大鼠肥胖模型(DIO)


1.模型介紹

5周齡雄性SPF級SD大鼠,適應性飼養(yǎng)后,按照體重隨機分為正常對照組(Chow Diet)和高脂飲食組(HFD),高脂飲食組小鼠喂養(yǎng)60%高脂飼料,飼料每周更換1-2次,正常對照組給予普通維持飼料進行喂養(yǎng)。每周2次進行攝食量稱重,每周稱量體重誘導8-10周后進行藥物干預治療。試驗終點,大鼠麻醉后采血,解剖取臟器,稱量腹股溝皮下脂肪、附睪脂肪、腎周脂肪及背部棕色脂肪等。

2.模型背景數(shù)據(jù)圖

image.png圖1 試驗流程

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圖2 造模8周后體重、攝食量血清總膽固醇含量的變化

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圖3 給藥4周后體重及血清總膽固醇的變化

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圖4 給藥4周后大鼠外觀及腹部脂肪的變化

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圖5 給藥4周后大鼠肝臟及脂肪病理學的變化

3.數(shù)據(jù)圖解讀


60%高脂飲食誘導的肥胖模型中,飼喂高脂飼料誘導8周后大鼠體重顯著升高,同時升高血清中膽固醇含量(圖2)。藥物治療后能夠顯著降低模型大鼠體重及Lee’s指數(shù),同時降低血清膽固醇含量(圖3),解剖大體觀察可看到腹部脂肪含量減少(圖4)。肝臟組織病理結果顯示,模型動物肝臟組織中出現(xiàn)大范圍空泡(脂質(zhì))現(xiàn)象,藥物治療能夠降低該現(xiàn)象發(fā)生;脂肪組織病理學結果顯示,模型動物脂肪細胞體積增大,藥物治療后能夠在一定程度上降低脂肪細胞體積(圖5)。





三、藥物或手術造模


3.1 下丘腦腹內(nèi)側損傷致肥胖模型

通過人為的損傷下丘腦可導致過度飲食,能量代謝紊亂等癥狀,從而引起肥胖。下丘腦腹內(nèi)側區(qū)域于飽腹感、停止攝食活動有關,因此該方法主要是損壞動物的飽食中樞,增加食欲從而引起肥胖,主要造模方法有腹腔注射谷氨酸鈉、金硫葡萄糖,電刺激法等[3,4]。

3.2 維生素D致肥胖模型

通過一次性大劑量注射維生素D可使血漿膽固醇升高,局部脂肪增加,從而導致模型動物肥胖的發(fā)生[5,6]。


3.3 雙側卵巢切除致肥胖模型


通過手術法切除雙側卵巢,降低雌激素分泌,進而促進體脂沉積,形成肥胖癥。雌性動物卵巢分泌的雌激素具有調(diào)節(jié)脂代謝的作用,該方法可以很好的模擬女性絕經(jīng)后雌激素迅速降低所導致的肥胖癥[7]。


結語


肥胖已成為目前社會重點關注的一個健康問題,構建肥胖動物模型是研究及治療肥胖相關性疾病的前提,其中高脂飲食誘導動物肥胖模型表現(xiàn)更符合臨床肥胖患者,因此也是首選的建模方法。在小型嚙齒類動物中,大小鼠生理機能比非哺乳動物物種更接近人類,被廣泛應用于肥胖等代謝類疾病動物模型的研究。其中C57BL/6小鼠更易發(fā)生肥胖、脂肪堆積和胰島素抵抗等現(xiàn)象,并且由于雄性小鼠更容易受到高脂飼料的影響,因而雄性C57BL/6小鼠在更大程度上被選擇應用于肥胖模型的研究中。在構建肥胖模型時,要依據(jù)試驗目的合理的選擇造模方法,同時要重點關注動物品系、周齡、飼料、性別、飼養(yǎng)環(huán)境等潛在因素,從而增加造模成功率及保證藥效評估的正確性。


參考文獻:

[1] 黃力,劉澤標,朱宇,等.一種快速構建小鼠肥胖模型的方法[J].廣西師范大學學報(自然科學版),2023,41(04):208-219.

[2] 常銀蓮,張海峰,史良,等.動物肥胖模型建模方法及影響因素[C].中國實驗動物學會.第十四屆中國實驗動物科學年會論文集.北京科澳協(xié)力飼料有限公司,2018:6.
[3] 李潔,王玉俠.肥胖發(fā)生機制及減肥方法的研究現(xiàn)狀[J].中國體育科技,2006,42(2):64-67.
[4] 駱文錦,陳香均,馬林強,等.肥胖動物模型的研究及應用[J].中國比較醫(yī)學雜志,2019,29(10):16-21.
[5] 王曉寧,郭齊雅,張倩,等.維生素D缺乏與兒童肥胖關系的研究進展[J/OL].中國學校衛(wèi)生,1-6[2024-07-25].
[6] 焦海濤.維生素D對大鼠單純性肥胖的干預作用[D].山東大學,2014.
[7] Halade G V,Rahman M M,Williams P J,et al.High fat diet-induced animal model of age-associated obesity and osteoporosis[J].Journal of Nutritional Biochemistry,2010,21(12) : 1162-1169.


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