肝纤维化动物模型

肝纤维化（Hepatic fibrosis）是一个病理生理过程，其基本表征是肝细胞被反复破坏后再生胶原、蛋白多糖等细胞外基质，在肝脏中弥漫性过度沉积与异常分布。任何肝脏损伤在肝脏修复愈合的过程中都有肝纤维化的过程，肝纤维化进一步发展，可引起肝脏的结构紊乱、肝细胞结节样再生，形成假小叶结构，即肝硬化。

肝纤维化是慢性肝损伤后细胞外基质（ECM）过度沉积的病理过程，最终可能进展为肝硬化或肝癌。动物模型是研究肝纤维化机制和药物开发的重要工具。以下是不同造模方法的核心机制、关键蛋白及临床研究关联的详细分析：

一、常见肝纤维化动物模型及造模方法

1. 化学诱导模型

• 方法：

四氯化碳（CCl₄）：腹腔注射或皮下注射，每周2-3次，持续4-8周。

硫代乙酰胺（TAA）：腹腔注射或饮水给药，持续6-12周。

• 机制：

CCl₄通过细胞色素P450代谢生成自由基（如CCl₃•），引起脂质过氧化和肝细胞坏死，激活炎症反应和HSC。

TAA代谢生成毒性中间体（TAA-S-氧化物），直接损伤肝细胞。

• 特点：操作简单、成本低，但周期长，动物死亡率较高。

2. 胆管结扎模型（BDL）

• 方法：手术结扎胆总管，模拟胆汁淤积性肝损伤。

• 机制：

胆汁酸蓄积导致肝细胞凋亡和胆管反应性增生，激活HSC和巨噬细胞。

炎症因子（如TNF-α、IL-6）和TGF-β1通路显著上调。

• 特点：快速诱导纤维化（2-4周），但需手术操作，适合胆汁淤积相关研究。

3. 免疫诱导模型

• 方法：

刀豆蛋白A（ConA）：静脉注射诱导T细胞介导的肝损伤。

猪血清（PS）：反复腹腔注射诱导免疫性纤维化。

• 机制：

T细胞和巨噬细胞浸润，释放IFN-γ、IL-4等细胞因子，激活HSC。

慢性免疫反应导致ECM沉积。

• 特点：适用于研究自身免疫性肝病。

4. 高脂饮食/代谢模型

• 方法：高脂饮食（如胆碱缺乏饲料）联合果糖/酒精，诱导非酒精性脂肪性肝炎（NASH）相关纤维化。

• 机制：

脂毒性导致肝细胞损伤，激活Kupffer细胞释放ROS和TGF-β1。

胰岛素抵抗促进HSC活化。

• 特点：模拟代谢综合征相关肝纤维化，周期较长（12-24周）。

5. 基因修饰模型

• 方法：

TGF-β1过表达小鼠：直接激活纤维化通路。

Mdr2⁻/⁻小鼠：胆管发育异常导致自发性纤维化。

• 机制：靶向调控特定通路（如TGF-β、Wnt/β-catenin）。

• 特点：特异性强，但成本高，需基因工程技术。

二、核心机制通路及关键蛋白

1. 肝星状细胞（HSC）活化

• 关键事件：静息HSC（储存维生素A）→ 肌成纤维细胞（分泌ECM）。

• 调控蛋白：

α-SMA（活化标志物）、PDGFR-β（增殖信号）。

TIMP-1/2（抑制基质降解）。

2. TGF-β/Smad通路

• 机制：

TGF-β1结合受体（TβRII），磷酸化Smad2/3，与Smad4形成复合物入核，促进胶原（COL1A1/COL3A1）和α-SMA表达。

• 关键蛋白：TGF-β1、Smad2/3、Smad7（抑制因子）。

3. MAPK/ERK通路

• 机制：氧化应激或炎症激活ERK、JNK、p38，促进HSC增殖和ECM合成。

• 关键蛋白：Ras、Raf、MEK、ERK。

4. NF-κB通路

• 机制：炎症因子（TNF-α、IL-1β）激活NF-κB，促进炎症和HSC存活。

• 关键蛋白：IκB激酶（IKK）、p65/p50。

5. Wnt/β-catenin通路

• 机制：Wnt配体结合受体，抑制β-catenin降解，入核后促进纤维化相关基因表达。

• 关键蛋白：β-catenin、GSK-3β、LRP5/6。

三、临床研究关联

1. 靶向TGF-β通路的药物

• 临床试验：

Galunisertib（TβRI抑制剂）：在肝癌合并纤维化患者中显示一定疗效，但对单纯肝纤维化效果有限。

Fresolimumab（抗TGF-β抗体）：因全身性副作用（免疫抑制）终止试验。

2. 抗炎及抗氧化治疗

• 吡非尼酮：抑制TGF-β和TNF-α，在NASH患者中减少肝纤维化评分（FIB-4）。

• 维生素E：通过抑制脂质过氧化，改善NASH患者肝组织学（PIVENS试验）。

3. 靶向ECM降解

• Simtuzumab（LOXL2抑制剂）：在Ⅱ期临床试验中未能显著逆转纤维化。

• MMP-9抑制剂：因脱靶效应（如骨代谢异常）开发受阻。

4. 趋化因子靶点

• Cenicriviroc（CCR2/CCR5拮抗剂）：在NASH患者中降低纤维化评分（CENTAUR试验）。

四、模型选择与临床转化的挑战

模型局限性：

• 动物模型难以模拟人类疾病的异质性（如代谢、免疫差异）。

• 大部分药物在动物模型中有效，但临床试验失败率高（如Simtuzumab）。

未来方向：

• 开发人源化小鼠模型（如移植人肝细胞或免疫细胞）。

• 多组学整合分析（单细胞测序、空间转录组）揭示跨物种保守通路。

五、总结表格：模型-机制-临床关联

通过深入理解不同模型的分子机制，研究者可更精准地选择模型并设计靶向治疗策略，加速肝纤维化临床转化。

需确认的信息
1. 模型种属（大鼠还是小鼠或是其他种属）
2. 动物体重有无要求，年龄有无要求
3. 雌雄有无要求
4. 模型构建具体方案
5. 取材要求（采血、取组织样本）