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有濟模型 | 肥胖動物模型的制備和藥效學(xué)評價

肥胖是由可能導(dǎo)致健康損害的脂肪過量沉積所定義的一種慢性復(fù)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(rèn)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(dǎo)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(fēng)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(fēng)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(gòu)建適宜的動物肥胖模型對于前期藥理學(xué)理論研究尤為重要,同時也可為給人類肥胖及其相關(guān)疾病研究提供科學(xué)的診斷和治療方案。


目前構(gòu)建動物肥胖模型主要有高脂飲食誘導(dǎo)肥胖模型、藥物或手術(shù)導(dǎo)致肥胖模型、自發(fā)性或遺傳致肥胖模型(ob-鼠)、轉(zhuǎn)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(shù)平臺肥胖模型藥效學(xué)研究領(lǐng)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(xué)研究。


部分模型數(shù)據(jù)展示:






一、高脂飲食誘導(dǎo)小鼠肥胖模型(DIO)


1.模型介紹

對于高脂飲食誘導(dǎo)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(yù)可排除年齡對模型的影響,更容易體現(xiàn)干預(yù)效果。

5周齡雄性SPF級C57BL/6J小鼠,適應(yīng)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(jìn)行攝食量稱重,每周稱量體重,誘導(dǎo)10-12周后進(jìn)行藥物干預(yù)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(dǎo)的肥胖模型中,飼喂高脂飼料誘導(dǎo)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(dǎo)大鼠肥胖模型(DIO)


1.模型介紹

5周齡雄性SPF級SD大鼠,適應(yīng)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(jìn)行喂養(yǎng)。每周2次進(jìn)行攝食量稱重,每周稱量體重誘導(dǎo)8-10周后進(jìn)行藥物干預(yù)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(xué)的變化

3.數(shù)據(jù)圖解讀


60%高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖模型中,飼喂高脂飼料誘導(dǎo)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(jié)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(xué)結(jié)果顯示,模型動物脂肪細(xì)胞體積增大,藥物治療后能夠在一定程度上降低脂肪細(xì)胞體積(圖5)。





三、藥物或手術(shù)造模


3.1 下丘腦腹內(nèi)側(cè)損傷致肥胖模型

通過人為的損傷下丘腦可導(dǎo)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(cè)區(qū)域于飽腹感、停止攝食活動有關(guān),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(dǎo)致模型動物肥胖的發(fā)生[5,6]。


3.3 雙側(cè)卵巢切除致肥胖模型


通過手術(shù)法切除雙側(cè)卵巢,降低雌激素分泌,進(jìn)而促進(jìn)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(dǎo)致的肥胖癥[7]。


結(jié)語


肥胖已成為目前社會重點關(guān)注的一個健康問題,構(gòu)建肥胖動物模型是研究及治療肥胖相關(guān)性疾病的前提,其中高脂飲食誘導(dǎo)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(yīng)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(yīng)用于肥胖模型的研究中。在構(gòu)建肥胖模型時,要依據(jù)試驗?zāi)康暮侠淼倪x擇造模方法,同時要重點關(guān)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(xiàn):

[1] 黃力,劉澤標(biāo),朱宇,等.一種快速構(gòu)建小鼠肥胖模型的方法[J].廣西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)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(xué)會.第十四屆中國實驗動物科學(xué)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(yīng)用[J].中國比較醫(yī)學(xué)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(guān)系的研究進(jìn)展[J/OL].中國學(xué)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(yù)作用[D].山東大學(xué),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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