高血脂动物模型评价及进展

高血脂动物模型评价及进展 高脂血症是动脉粥样硬化和冠心病发病的最重要的因素之一，寻找高脂血症的发病原因，探求其治疗方法已经成了医药学界甚为关注的问题，而选择理想的高脂血症动物模型是开展相关实验、研究脂质代谢紊乱的关键，目前，已应用大鼠、豚鼠、家兔、小鼠、金黄地鼠等实验动物建立了高脂血症动物模型。目前高脂血症动物模型主要有先天性、转基因和化学物质诱导三种，前2种由于来源困难和价格昂贵，限制了其应用，化学物质诱导应用最为广泛，它主要包括两类，一类是利用高脂饮食饲喂或灌胃一段时间后形成的，另一类是利用化学试剂通过静脉或腹腔注射一次形成的，本文将按照不同种类的动物，对采用高脂饮食饲喂或灌胃诱导高脂血症的模型进行综述。 1大鼠 大鼠是目前国内研究人类脂质代谢使用最多的实验动物，其优点是易于饲养管理，抵抗力较强，采样方便，血量丰富，有着明确的遗传背景，便于一次进行较多指标的检测，并且能够明显地反映出实验处理的影响，但是，在国外高脂血症动物模型的研究中，大鼠的使用呈逐渐减少的趋势。 人 大鼠 HDL 30 80 LDL 60 10 LDL/HDL 2 0.13 VLDL 10

大鼠血浆中HDL是血浆胆固醇的主要载体，而人类的血浆胆固醇的主要载体是LDL，物种差别比较大，而且，大鼠血浆中CETP（胆固醇酯转运蛋白）的活性仅为人类的14%，此外，大鼠具有对抗动脉粥样硬化形成的能力，因此，在复制高血脂动物模型时，大鼠的使用在减少。 大鼠缺少胆囊，加入胆盐的高脂饲料，会促进大鼠有效吸收胆固醇与脂肪；饲料配方中胆固醇含量与血清TC水平呈正相关，猪油含量的改变会影响TG水平，可见高脂饲料配方中胆固醇和猪油等物质是必不可少的，但猪油含量过高饲料不易成形，且油脂含量过高动物会产生消化不良现象；在部分造模方法中加入一些抗甲状腺素分泌类药物，以降低胆固醇向胆汁酸转化，但是由于该类药物普遍存在对肝脏及淋巴结损害，容易造成肝脏及淋巴结损伤，增加大鼠生存负荷，降低生活质量，并且不符合正常代谢过程，又容易造成模型动物死亡，因此，本 实验室最新大鼠高脂血症模型复制方法：猪油15g、植物油15g、胆固醇10g、猪胆酸3g、丙二醇15mL、吐温80 15mL、蔗糖15g、奶粉8g，加蒸馏水至l00ml。 综合本次实验结果及本实验室多次大鼠高脂血症实验结果来看，给予高脂饲料后，模型组大鼠血清TG并未按预期的明显升高，反而是明显低于对照组或者无明显改变，可能是因为（1）实验大鼠存在个体差异；（2）长期给大鼠喂饲胆固醇高脂饲料，可促进大鼠肝脏TG合成，抑制肝脏脂肪酸代谢和减少肝脏TG向血液分泌，导致血液中TG浓度降低。综上所述，高脂饲料喂养法建立的大鼠高脂血症模型表现为血清TC明显升高，HDL-C明显降低，而TG受影响因素多，波动大，重现性差。 金黄地鼠和豚鼠在胆固醇合成、代谢方面、受体、非受体转运途径的比例与人类较为接近，对食物中脂质和调节血脂功效成分的反应更接近于人，目前国际上倾向于采用金黄地鼠或豚鼠来建立高脂模型，但金黄地鼠模型存在血量少、尾部采血困难、性情不如大鼠温顺等缺点；而豚鼠与大鼠比较，成本高，抵抗力弱，难饲养，所以在我国，大鼠高脂血症模型仍普遍运用于降脂实验的研究。 2豚鼠 针对豚鼠的脂代谢生理与病理特点进行相关研究，发现豚鼠在血浆脂蛋白构成、胆固醇和脂蛋白代谢及对饮食胆固醇和药物治疗的反应性方面与人类有许多相似之处，根据豚鼠脂代谢基础研究现状，从豚鼠血浆脂蛋白组成、胆固醇转运方式及影响血浆脂蛋白代谢和胆固醇转运的关键酶与蛋白的表达和活性等方面进行综述，探讨豚鼠高脂血症模型的优势，为其应用提供理论基础和参考。 2.1血浆脂蛋白组成及血浆胆固醇转运方式 人 豚鼠 HDL 30 20 LDL 60 70 LDL/HDL 2 3.5 VLDL 10 10

由LDL/HDL可看出，在血浆脂蛋白组成与比例方面，豚鼠更接近人类，各种脂蛋白在血浆中的含量与比例不同决定了胆固醇在血浆中不同的转运方式，豚鼠血浆脂蛋白构成比率与人类最为接近，因此其血浆胆固醇转运方式亦可能与人类相似。 2.2肝脏游离胆固醇和总胆固醇比例 人类肝脏胆固醇主要以游离胆固醇（FC）形式存在，约占总胆固醇（TC）的80%~90%，豚鼠肝脏FC与酯化胆固醇（CE）分布情况与人类相似，其FC约占TC的80%。 2.3影响胆固醇和脂蛋白代谢关键酶与蛋白的表达活性 胆固醇和脂蛋白代谢过程中涉及许多关键性蛋白及限速酶的表达与调节，包括胆固醇逆向转运及HDL代谢过程中重要蛋白（胆固醇酯转运蛋白，CETP）、血浆胆固醇酯化关键酶（卵磷脂胆固醇酰基转移酶，LCAT）以及调节肝脏胆固醇合成、酯化和代谢的限速酶（3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶HMG-CoA、脂酰辅酶A胆固醇酰基转移酶ACAT及胆固醇7α羟化酶CYP7A1）等。 2.3.1胆固醇酯转运蛋白（CETP） CETP是一种疏水性糖蛋白，具有催化血浆中脂蛋白间极性向非极性转化使之达到平衡的作用，是调节脂质交换的重要蛋白，在胆固醇逆向转运（RCT）及HDL-C代谢过程中起关键作用，它可介导CE从HDL向VLDL转移，同时VLDL将自身所含大量TG转移至HDL，脂质交换的结果一方面可形成大量富含CE的LDL，容易氧化修饰被动脉壁巨噬细胞吞噬形成泡沫细胞，触发AS的发生和发展；另一方面可形成富含TG的HDL，这种HDL极易被肝脂酶（HL）识别并分解其中的TG和磷脂，变成小颗粒的HDL3被代谢出体外，最终可导致血浆HDL水平下降。因此，CETP表达与活性高低关系到各种脂蛋白脂质的组成，决定HDL和LDL质和量的变化，与AS发生和发展密切相关，其活性升高可促进AS病变形成。 大鼠为低CETP活性动物，其转运活性仅为人类的14%，而豚鼠属于中等CETP活性动物，转运活性约为人类的49%，与人类较为接近。 2.3.2卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT） LCAT是循环中游离胆固醇酯化的关键酶，此酶由肝脏合成并分泌入血后发挥作用，新生的HDL在LCAT的作用下，其中的FC不断酯化形成CE，而进入HDL的内核，转变为成熟的HDL，载脂蛋白AI（apoAI）为LCAT激活剂，apoAI在血浆中含量高低直接关系到LCAT酶活性大小，而apoA I为HDL的主要结构蛋白，约占HDL总蛋白的65%，其在血浆中的水平反映HDL的颗粒数。 2.3.3脂酰辅酶A胆固醇酰基转移酶（ACAT） ACAT可催化体内许多组织细胞脂肪酸酰基辅酶A和胆固醇生成胆固醇酯，肝脏FC为ACAT作用底物，其浓度高低与ACAT活性呈正相关，豚鼠高脂血症模型肝脏ACAT活性及动脉壁ACAT1表达等均显著升高，可能与其肝脏FC含量明显增加有关。因此，豚鼠还可能作为一种研究抑制ACAT的降脂与抗AS新药较为理想的动物模型。 2.3.4胆固醇7α羟化酶（CYP7A1） CYP7A1是体内调节胆固醇代谢的限速酶，豚鼠具有与人类相近的胆固醇合成、酯化及代谢率，其调节胆固醇合成、酯化和代谢的限速酶的活性和表达与人类相近。 2.3.5豚鼠高脂血症模型的优势特征 基于上述豚鼠脂代谢生理特征及脂代谢紊乱病理机制与人类的相似性，用豚鼠建立的高脂血症模型可能具备许多大鼠模型所不具有的优势，如对高脂饲料敏感、对降脂药物治疗反应与人类相似、易于形成AS病变等。 豚鼠对高脂肪高胆固醇饮食尤其是高胆固醇饮食非常敏感，通常饲料中加入少量的胆固醇（最低可达0.04%）即可形成较为明显的高胆固醇血症，尤其血浆LDL-C升高变化最为显著，其饲料中胆固醇含量为大鼠1/10~1/25，这种较低剂量胆固醇摄入形成的高脂血症与人类高脂血症患者的日常膳食胆固醇摄入量相当，因此用豚鼠建立高脂血症模型具有饲料配方简单、胆固醇含量较低且与人类胆固醇摄入量相当等优点。 理想的高脂血症动物模型对降脂药物的反应性应尽量与人类的反应性相似，一些研究表明，豚鼠高脂血症模型对HMG-CoA还原酶（他汀类）及ACAT抑制剂及胆汁酸结合树脂等各类降脂药物反应性和敏感性均与人类极为相似，因此，对于降脂药物作用及作用机制尤其涉及脂代谢过程特异性受体和相关酶等的研究，豚鼠可能是一种较为理想和适宜的高脂血症模型动物。 豚鼠高脂血症模型可能更加易于进一步发展形成AS病变，其原因和机制可能与上述提及的豚鼠脂蛋白构成及胆固醇转运方式、CETP、LCAT、ACAT等重要蛋白和酶的表达变化密切相关。 3兔 兔是喂饲富含高胆固醇食物引起高脂血症和动脉粥样硬化病变的敏感动物。 家兔高脂模型极易形成，肝脂酶活性较低能很快发展成动脉粥样硬化，其缺点是耗费饲料，动物成本较高，兔灌胃给药操作不便，兔血清中VLDL占总胆固醇的比例过高，且兔为草食动物，其脂质代谢与人差异较大。增加家兔血浆中的载脂蛋白的水平，可以加重由高脂血症导致的家兔动脉粥样硬化。 兔高脂饲料配方：2%胆固醇，7.5%蛋黄粉，5%猪油 4 黄金地鼠 金黄地鼠来源广，饲养容易，胆固醇吸收快，能在较短时间内形成高脂血症模型，金黄地鼠在脂质代谢方面与人有许多相似之处，如雄性金黄地鼠的内源性胆固醇肝外组织合成比例约为85%，人类约为90%，金黄地鼠是一个较好的高脂血症模型，然而金黄地鼠也存在一些问题，尾部采血困难，性情不如大鼠、小鼠温顺。高脂饲料配方有：基础饲料72.6%、草粉10.4%、鸡蛋黄10%、猪油5%、胆固醇2%，喂养15 d之后，形成了理想的高脂血症模型。高脂饲料喂养接近人类的饮食状态，该模型符合人类高脂血的形成过程，是一个较好的高脂血症模型。 5高脂血症转基因动物模型概况 涉及脂质代谢的蛋白主要包括3类：相应的受体、载脂蛋白(Apo)、与脂质代谢有关的酶和转运蛋白，载脂蛋白E(ApoE)是除LDL以外的所有的脂蛋白的结构分子，在维持血脂代谢的平衡上起着极为重要的作用，ApoE的基因突变可导致严重的高脂血症，据此，复制出ApoE7-Tg小鼠，其特点是胆固醇甘油三酯升高，脂质代谢紊乱；此外，脂蛋白脂酶（LPL）是血浆TG清除的限速酶，可控制血浆TG水平，其基因突变可能与冠心病、心脏病有关，研究表明LPL基因完全缺陷的鼠是致死性的，而LPL缺陷的杂合型幸存鼠在成年则有中度高脂血症。 6其他 此外，用于建立高脂血症动物模型还有：长爪沙鼠、家鸭、五指山小型猪和小鼠，小鼠内源性胆固醇的合成量和血浆清除率大于人类很多倍，且小鼠血浆中不含CETP，与人类差异很大。 理想的动物模型是开展相关实验研究的基础。所谓的“理想”是综合实验指标、实验条件、实验经费、实验目的等方面综合考虑的，各种动物模型均有其优缺点，所以应该根据具体的实验情况，选择合适的高脂血症实验动物模型。