混合型高脂血症动物模型：基础研究与药物评价的关键工具
混合型高脂血症（Mixed Hyperlipidemia, MHL） 是一种常见且危害严重的脂质代谢紊乱疾病，其特征为血浆总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和甘油三酯（TG）水平显著升高，常伴随高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平降低。这种复杂的脂质谱异常显著增加了动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）的风险。为了深入探究其发病机制、病理生理过程以及评估潜在的治疗策略，建立能够可靠模拟人类混合型高脂血症特征的动物模型至关重要。
一、 混合型高脂血症的病理特征与研究需求
- 核心特征： TC↑、TG↑、LDL-C↑、HDL-C↓。
- 临床关联： 与肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病、代谢综合征高度共病，ASCVD风险倍增。
- 研究挑战： 人类研究受限于伦理、异质性及难以实时获取组织样本。
- 模型价值：
- 揭示遗传与环境因素（如高脂高糖饮食）的交互作用。
- 阐明肝脏脂质合成、摄取、代谢与外周组织脂质储存、利用失衡的机制。
- 直观观察血管内皮损伤、泡沫细胞形成、动脉粥样硬化斑块发展的病理过程。
- 系统性评价降脂药物（如他汀类、贝特类、PCSK9抑制剂、新型靶向药物等）的疗效、安全性及联合用药策略。
二、 常用动物模型类型及其构建策略
1. 遗传性模型
利用基因工程技术或自发突变动物，模拟人类脂质代谢相关基因缺陷。
- ApoE缺陷小鼠：
- 机制： 载脂蛋白E（ApoE）是清除富含TG的脂蛋白残粒和部分LDL的关键配体。ApoE缺失导致血浆CM、VLDL残粒及IDL/LDL显著升高，HDL降低。
- 表型： 自发形成严重高胆固醇血症（主要靠VLDL/LDL升高驱动）及一定程度的高甘油三酯血症（取决于背景品系和饮食），对高脂饮食极其敏感，迅速发展广泛的动脉粥样硬化。是研究混合型血脂异常及动脉粥样硬化的金标准模型之一。
- LDL受体缺陷小鼠：
- 机制： 模拟家族性高胆固醇血症（FH），LDLR缺失导致LDL清除障碍。
- 表型： 以极度升高的血浆TC和LDL-C为主，TG可能轻度升高或正常。单纯Ldlr-/-小鼠动脉粥样硬化发展相对ApoE-/-较慢，但对高脂饮食反应剧烈，常用于研究高胆固醇血症主导的混合型异常及新型降胆固醇药物（如PCSK9抑制剂）。
- ApoE*3-Leiden转基因小鼠：
- 机制： 携带功能缺陷的突变型人APOE*3-Leiden基因（对应人类Ⅲ型高脂蛋白血症的ApoE2），干扰肝细胞受体对富含TG脂蛋白的摄取。
- 表型： 呈现中度升高的TC和TG（VLDL残粒堆积），对饮食脂肪和胆固醇敏感度高，血脂谱及饮食反应更接近人类常见的混合型高脂血症，动脉粥样硬化发展可控。
- 其他： 如载脂蛋白C-III过表达模型（导致TG清除障碍）、PCSK9过表达模型（加速LDLR降解）等也常被用于研究特定通路导致的混合型血脂异常。
2. 饮食诱导模型
通过改变膳食成分，模拟不良饮食习惯导致的环境因素驱动型混合型高脂血症。
- 高脂高糖高胆固醇饲料：
- 配方核心： 高脂肪（常用猪油、牛油、椰子油、棕榈油等饱和脂肪，占比40-60% kcal）、高胆固醇（1-2%，常用胆固醇粉末）、高糖或高果糖（蔗糖、果糖等，常添加10-20%糖水或饲料含高糖）。
- 适用动物： 常用C57BL/6小鼠、叙利亚金黄仓鼠、新西兰大白兔等。仓鼠和兔的脂质代谢谱（如含有胆固醇酯转移蛋白CETP活性）更接近人类。
- 诱导过程： 动物饲喂特殊饲料数周至数月（仓鼠、兔可能短至2-4周见效）。
- 表型： 显著升高血浆TC、TG、LDL-C/非HDL-C，降低HDL-C；伴随胰岛素抵抗、肥胖、肝脏脂肪变性（脂肪肝）。该模型能较好地模拟人类代谢综合征相关的混合型高脂血症。
- 西方饮食： 脂肪来源更复杂（含部分不饱和脂肪），胆固醇含量稍低（0.1-0.2%），更接近典型西方人饮食模式，诱导的表型相对温和但更贴近“现实”。
3. 复合模型
结合遗传易感性和环境压力，模拟更复杂的临床情况。
- ApoE-/- 或 Ldlr-/- 小鼠 + 高脂高糖高胆固醇饮食：
- 在遗传缺陷基础上叠加饮食挑战，能诱导出更严重、更典型的混合型高脂血症（极高TC、TG、LDL-C，极低HDL-C）和加速、更广泛的动脉粥样硬化病变，是研究重症及药物干预效果的强力模型。
- 饮食诱导肥胖/胰岛素抵抗模型 + 血脂异常：
- 长期高脂高糖饮食诱导出肥胖和胰岛素抵抗（常用C57BL/6小鼠），这些本身就是导致血脂异常的关键因素，最终呈现出典型的混合型血脂异常表型。
4. 其他模型
- 仓鼠模型：
- 优势： 拥有CETP活性，其LDL代谢（LDL为主要致动脉粥样硬化颗粒）及饮食诱导后的脂质谱（TC↑, TG↑, LDL-C↑, HDL-C↓）与人类非常相似。对食物胆固醇敏感度高。
- 应用： 广泛用于降脂药物（尤其影响LDL-C和CETP的药物）的评价。
- 豚鼠模型：
- 优势： 与人类相似，肝脏是清除血浆LDL的主要器官，血浆胆固醇水平对膳食胆固醇敏感。
- 应用： 常用于胆固醇吸收、代谢及植物固醇相关研究。
三、 模型评价的核心指标
验证模型是否成功模拟人类混合型高脂血症，需全面评估：
- 血脂谱：
- 血浆总胆固醇（TC）
- 甘油三酯（TG）
- 低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）或非高密度脂蛋白胆固醇（non-HDL-C = TC - HDL-C）
- 高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）
- 关键比率： TC/HDL-C, LDL-C/HDL-C, ApoB/ApoA1（反映致动脉粥样硬化颗粒与保护性颗粒的相对水平）。
- 脂蛋白组分变化：
- FPLC（快速蛋白液相色谱）分离分析VLDL、LDL、HDL各亚组分的分布和含量变化。
- 代谢相关指标：
- 空腹血糖、胰岛素水平、胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）
- 游离脂肪酸（FFA）水平
- 肝脏脂质沉积：
- 肝脏重量/体重比
- 肝组织切片油红O或苏木精-伊红（H&E）染色，评估脂肪变性程度（脂肪肝）
- 肝组织内TC、TG含量测定
- 动脉粥样硬化病变：
- 大体分析： 主动脉（En face）油红O染色，量化斑块覆盖面积。
- 显微分析： 主动脉根部或头臂干等易损部位切片（常用油红O、H&E、Masson染色等），评估斑块大小、脂质核心、纤维帽、巨噬细胞浸润、钙化、胶原含量等病理特征。这是评价模型心血管终点价值的核心。
- 炎症与氧化应激标志物（可选）：
- 血浆/组织细胞因子（如TNF-α, IL-6, IL-1β）
- 粘附分子（如VCAM-1, ICAM-1）
- 氧化修饰LDL（ox-LDL）
- 抗氧化酶活性等。
四、 模型选择策略与应用考量
- 研究目的导向：
- 机制研究（特定基因通路）： 选择针对性强的遗传模型（如研究LDL代谢选Ldlr-/-，研究残粒清除选ApoE-/-或ApoE*3-Leiden）。
- 环境因素/代谢综合征研究： 首选饮食诱导模型（仓鼠、兔或C57BL/6小鼠+高脂高糖饲料）。
- 重症/进展性动脉粥样硬化研究： 复合模型（ApoE-/-或Ldlr-/- +西式饮食）是理想选择。
- 降脂药物药效评价：
- 降低胆固醇/LDL-C: Ldlr-/-小鼠、仓鼠模型非常敏感。
- 降低TG/VLDL: ApoC-III转基因模型、果糖诱导模型效果较好。
- 混合型降脂/全面调节: 复合模型、ApoE*3-Leiden模型、饮食诱导的混合型模型更贴近临床需求。
- 对HDL的影响： 需注意所选模型HDL-C的基线水平及变化方向是否与人类预期一致（如仓鼠含CETP）。
- 成本与周期权衡：
- 小鼠： 成本相对低，繁殖快，遗传工具丰富，易于操作，但某些代谢与人差异较大（如无CETP，HDL高）。
- 仓鼠/豚鼠/兔： 代谢特征更接近人，但成本较高，饲养管理要求更高，遗传工具较少，实验周期可能较长（尤其是兔的病变发展）。
- 伦理学与动物福利： 优先选择对动物应激较小的模型和方法，严格遵守3R原则（替代、减少、优化）。
五、 局限性与未来方向
- 固有局限性： 任何动物模型都无法完全人类疾病的复杂性和异质性，特别是在认知、行为和社会因素方面。
- 种属差异： 脂质代谢关键蛋白（如CETP）、受体分布及调控通路存在差异（如小鼠HDL-C高且是主要胆固醇载体）。
- 模型“纯粹性”： 临床混合型高脂血症常与肥胖、糖尿病交织，单一模型难以涵盖所有特征。
- 未来方向：
- 开发更具人类化特征的模型（如人源化肝脏小鼠、导入更多人类脂质代谢相关基因）。
- 利用诱导多能干细胞（iPSC） 分化为肝细胞、血管细胞等，结合类器官技术构建体外模型。
- 发展更先进的成像技术（如高分辨率活体成像）无创、动态监测疾病进程和治疗反应。
- 整合多组学分析（基因组、转录组、蛋白组、代谢组）在模型中深入研究疾病的系统生物学机制。
结论
选择合适的混合型高脂血症动物模型是开展高质量基础研究与临床前药物评价的关键基石。从经典的ApoE缺陷小鼠到脂质谱更接近人类的饮食诱导仓鼠模型，再到能强力模拟疾病进展的复合模型，研究者需根据具体科学问题和实际条件进行理性选择。持续优化现有模型并积极探索新型模型系统，将极大推动对混合型高脂血症病理生理学的深刻理解，加速安全有效的新型降脂疗法研发，最终惠及广大心血管疾病患者。