动物模型建立详细方法第三期 | 小鼠动脉粥样硬化模型

一、为何选择小鼠？模型构建的意义何在？

在进入正题前，我们先要明白为什么要大费周章地造一个模型。

• 转化医学的桥梁：完美的模型能模拟人类疾病的病理过程，让我们在动物身上验证病因、测试新药，是基础研究走向临床应用的基石。

• 小鼠的优势：除了上述优点，基因编辑技术的成熟使得我们可以制备各种基因敲除（如ApoE⁻/⁻、LDLR⁻/⁻）或转基因小鼠，极大地推动了脂质代谢和炎症反应等领域的研究。

🧷 信息卡（速览）

• 常用模型：ApoE−/−｜LDLR−/−｜AAV‑PCSK9（C57BL/6J 背景）｜部分颈总动脉结扎（PCL）/颈动脉套管（cuff）

• 加速饮食：

• WD：~21%脂肪、0.15–0.2% 胆固醇（温和，长期更安全）

• Paigen：1.25% 胆固醇 + 0.5% 胆盐（极快，但肝毒性更大）

• 关键时间轴：8–12 周开喂 → 8/12/16 周取材；AAV‑PCSK9 注射后 1–2 周开始 WD，12–16 周取材

• 部位：主动脉弓/胸主动脉 en‑face、主动脉窦（窦口）、无名动脉（BCA）、颈总动脉（PCL）

二、模型构建的“两大法宝”

目前主流的构建方法堪称“组合拳”，“基因背景”是内因，“饮食诱导”是外因，双管齐下，效果卓著。

1. 基因修饰小鼠（内在引擎）

• ApoE敲除鼠（ApoE⁻/⁻）—— “明星中的明星”

• 原理：ApoE（载脂蛋白E）是清除血浆中脂蛋白（如VLDL、乳糜微粒残粒）的关键因子。一旦缺失，小鼠血液中的胆固醇水平会急剧升高，即使食用普通饲料也会自发形成动脉粥样硬化斑块。

• 特点：建模速度快，病变严重，广泛用于发病机制研究。若配合高脂饮食，斑块形成更快更明显。

• LDLR敲除鼠（LDLR⁻/⁻）—— “另一大支柱”

• 原理：LDLR（低密度脂蛋白受体）是肝脏清除LDL-C（“坏”胆固醇）的主要途径。其缺失会导致LDL-C在血液中滞留，胆固醇水平显著升高。

• 特点：相比ApoE⁻/⁻鼠，LDLR⁻/⁻鼠血脂水平对饮食更敏感。食用普通饲料时血脂仅轻度升高，必须依赖高脂饮食才能诱发严重的动脉粥样硬化。这更接近于人类高胆固醇血症的发病情况。

2. 高脂高胆固醇饮食（外部燃料）

光有易感基因还不够，还需要“火上浇油”。这就是为什么我们需要特制的“垃圾食品”——高脂饲料。

• 常见配方：

• 脂肪来源：通常添加21%的脂肪（如可可脂、猪油）和0.15-1.25%的胆固醇。

• “秘密武器”：有时会加入少量胆酸钠，以促进胆固醇在肠道的吸收，进一步加速模型构建。

• 喂养周期：一般需要连续喂养8-16周，具体时间取决于研究所需的斑块大小和严重程度。

三、手把手实战：模型构建流程

假设我们选择最常用的ApoE⁻/⁻小鼠配合高脂饲料进行诱导：

1. 动物准备：

• 选择8周龄左右的雄性ApoE⁻/⁻小鼠（雌性激素有保护作用，建模效果可能不如雄性一致）。分组时设置对照组（如WT小鼠+普通饲料）。

• 适应性喂养一周，让其适应新环境。

2. 饮食诱导：

• 实验组换用高脂饲料，对照组继续食用普通饲料。

• 自由饮水进食，每周定期称量体重和记录饲料消耗量。

3. 周期监控：

• 在诱导期间，可在第4、8、12周通过尾静脉采血，检测血脂四项（TC、TG、LDL-C、HDL-C），动态监控血脂变化趋势，确保模型正在成功构建。

4. 模型验证与样本采集：

• 在预设的实验终点（如12周），对小鼠进行安乐死。

• 采集血液用于最终的血脂分析。

• 获取动脉组织：主动脉根部是斑块最易形成的区域，是病理切片的“黄金部位”；整个主动脉（从心脏到髂动脉分叉处）可用于“油红O染色”，将斑块中的脂质染成鲜红色，便于宏观评估斑块面积（En Face分析）。

四、 如何评价你的“作品”？

模型建成了，效果如何需要用数据说话：

• 血清学水平：实验组小鼠的TC和LDL-C水平应显著高于对照组。

• 斑块面积分析：

• H&E染色：观察斑块基本结构、大小和细胞构成。

• 油红O染色：在切片上特异性显示脂质沉积。

• Masson染色：评估斑块内胶原含量的多少，反映斑块的稳定性。

• 免疫组化：检测巨噬细胞（如CD68）、平滑肌细胞（α-SMA）等特异性标志物，分析斑块成分。

• En Face分析：分离全身主动脉，油红O染色后计算斑块面积占总面积的百分比。

• 组织病理学分析：制作主动脉根部冰冻或石蜡切片，进行：

五、 常见问题与进阶技巧

• Q： 选择ApoE⁻/⁻还是LDLR⁻/⁻？

• A：ApoE⁻/⁻模型更剧烈，自发形成，适用于强效降脂药或机制研究。LDLR⁻/⁻模型更温和，饮食依赖性强，更适合模拟人类饮食诱导的高胆固醇血症和测试中等效力的药物。

• Q： 普通C57BL/6J小鼠可以吗？

• A：可以，但效果差。野生型小鼠血脂清除能力强，仅靠高脂饮食难以形成典型斑块，通常需要更长时间（半年以上）且病变较轻，不推荐作为首选。

• 进阶挑战：如何构建斑块破裂、血栓形成模型？这可在此基础上通过手术（如血管狭窄）、药物刺激或基因编辑（如诱导血管内皮特异性凋亡）等方式实现，技术难度更高。

六、 小结

构建一个小鼠动脉粥样硬化模型，是一场 “基因”与“饮食”的共舞。选择合适的基因背景小鼠，配以精准的高脂饮食诱导，再通过严谨的血清学和形态学分析进行验证，你就能得到一份用于探索心血管疾病奥秘的珍贵研究材料。

记住，细节决定成败。年龄、性别、饲料配方、饲养环境，每一个因素都可能影响结果的均一性和可靠性。精心设计，规范操作，你的“小白”就能成功逆袭，为人类攻克心血管疾病贡献力量！

七、伦理与 3R

• IACUC/动物伦理审批在先；

• 优先使用 AAV‑PCSK9 等 减少繁殖数量 的方案；

• 使用 镇痛、精细外科 降低痛苦；

• 充分的 样本量估算，避免重复实验浪费。

声明：本文所述实验方法仅供参考，所有动物实验操作必须遵循所在机构的动物伦理和使用委员会（IACUC） 的 guidelines，并在专业人士指导下进行。