本期为大家推荐经典的进行性家族性肝内胆汁淤积症3型(PFIC3)研究模型——FVB-Abcb4 KO小鼠。
肝内胆汁淤积症(IHC)是指由于肝实质细胞和/或肝内胆管疾病引起胆汁合成缺陷、排泌异常以及胆管中胆汁流动的机械性或功能性障碍,继而使得胆汁成分入血所致的临床症候群[1]。其中,进行性家族性肝内胆汁淤积(PFIC)是一种遗传性胆汁淤积,约占所有新生儿胆汁淤积病例的10%~15%,通常在婴幼儿期表现为肝内胆汁淤积,并可在婴儿期至成年期发展为终末期肝病(ESLD)、需要肝移植或死亡[2]。尽管PFIC的预计发病率为每50,000到100,000名新生儿中1例,但所有需要进行肝移植的患儿均由PFIC引起,因而备受关注。
图1 胆汁淤积症的病因、诊断和症状[3]
PFIC的分类及症状
根据临床表现、实验室检查结果、肝脏组织学及遗传缺陷,PFIC可分为6个亚型,其中PFIC1、PFIC2和PFIC3最为常见,分别由ATP8B1基因(编码FIC1蛋白)、ABCB11基因(编码BSEP蛋白)和ABCB4基因(编码MDR3蛋白,啮齿动物称为MDR2)突变引起[4]。其中,PFIC1/2是由于胆盐转运受损所致,而PFIC3则因磷脂转运缺陷导致胆汁中磷脂分泌减少。三者的主要临床表现均为胆汁淤积性黄疸和瘙痒,且随着肝纤维化、肝硬化的进展,大多数患者最终需接受肝移植[5]。PFIC3约占所有PFIC病例的1/3[6],相较于PFIC1和PFIC2,PFIC3通常在儿童后期甚至青春期发病,较晚的发病时间可能导致诊断延误,增加肝损伤发生的可能性。此外,PFIC3伴有中度瘙痒、肝脏肿瘤及胆固醇结石的风险,导致更多并发症,可能在第一个或第二个十年内发展为ESLD[4-6]。
图2 三种主要PFIC类型的病因及典型症状[7]
PFIC3小鼠模型
PFIC3由ABCB4基因功能缺失突变引起,导致MDR3蛋白功能障碍,从而造成磷脂酰胆碱(PC)转运障碍,胆汁中PC水平降低,胆盐浓度升高,最终引发胆汁淤积和肝细胞损伤。研究表明,Abcb4基因(该基因编码的小鼠MDR2蛋白是人类MDR3蛋白的同源物)敲除小鼠可以表现出与人类PFIC3类似的表型。然而,在不同小鼠品系中,疾病的严重程度和进展有所不同。在常用的C57BL/6背景下,Abcb4-KO小鼠因胆汁中胆盐毒性较低,病理表型较为温和,通常需要通过添加疏水性胆盐来诱导更类似于人类PFIC3的表型[8-10]。而FVB背景的Abcb4-KO小鼠则无需特殊饮食即可重现大多数人类PFIC3的生物标志物和病理特征,包括肝脾肿大、肝纤维化等。该模型的发病较早且病情较为严重[10-11]。
图3 Abcb4-KO小鼠在PFIC3机制研究及治疗药物开发中的应用[12]
赛业生物FVB-Abcb4 KO小鼠模型
赛业生物通过敲除FVB小鼠的Abcb4基因构建了FVB-Abcb4 KO小鼠,可用于PFIC3的研究。FVB-Abcb4 KO小鼠(产品编号:C001590)完全缺乏Abcb4基因及其蛋白表达,表现为肝脏肿大、肝功能损伤指标升高和总胆红素升高,以及肝细胞坏死、炎性细胞浸润、结缔组织增生、胆管增生以及肝脏纤维化等组织病理学特征。
Abcb4基因和ABCB4蛋白表达完全缺失
基因和蛋白表达检测结果表明,FVB-Abcb4 KO小鼠在心脏、脾脏和肝脏中均未检测到Abcb4基因的表达,肝脏中也未检测到ABCB4蛋白表达,证明该基因已成功敲除。
图4 FVB野生型小鼠(WT)与FVB-Abcb4 KO小鼠各组织中Abcb4基因和ABCB4蛋白表达检测
肝脏显著肿大
与野生型小鼠相比,FVB-Abcb4 KO小鼠的肝脏明显增大。
图5 野生型小鼠(WT)与FVB-Abcb4 KO小鼠肝脏形态对比(6周龄)
肝功能指标异常
与野生型小鼠相比,FVB-Abcb4 KO小鼠的谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)显著升高,提示肝实质损害;碱性磷酸酶(ALP)和总胆红素(T-BIL)水平显著升高,表明存在胆汁淤积性黄疸等特征。
图6 野生型小鼠(WT)与FVB-Abcb4 KO小鼠肝功能指标对比(6周龄)
多种肝脏组织学病理
H&E染色和Masson染色结果显示,与野生型小鼠相比,FVB-Abcb4 KO小鼠肝脏呈现细胞坏死、结缔组织增生、炎性细胞浸润、胆管增生增多、胶原纤维增生和纤维化、纤维间隔形成以及相邻汇管区间的纤维桥接等多种人类PFIC3疾病症状。
图7 野生型小鼠与FVB-Abcb4 KO小鼠肝脏H&E染色及病理评分和Masson染色对比
总 结
FVB-Abcb4 KO小鼠(产品编号:C001590)是一种理想的进行性家族性肝内胆汁淤积症3型(PFIC3)研究模型,Abcb4基因的敲除导致小鼠体内蛋白MDR2表达的缺失,进而引发显著的肝脏肿大和肝功能异常,表现为ALT、AST、ALP和总胆红素水平的升高。同时,该小鼠还呈现出典型的肝脏病理特征,包括肝细胞坏死、纤维化及胆管增生等,这些特征与人类PFIC3患者的病理表现高度一致。因此,FVB-Abcb4 KO小鼠是研究PFIC3发病机制的理想模型,可广泛应用于药物研发、肝脏纤维化及胆汁淤积相关疾病的研究。
赛业生物代谢疾病模型
在代谢性疾病研究领域,赛业生物与多个国内外药企、生物技术企业及大学科研部门广泛合作,建立了肝病、肥胖及糖尿病、高尿酸血症、动脉粥样硬化等代谢相关的疾病模型,助力疾病研究与新药开发。
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