HFHC饮食诱导的高脂血症金黄地鼠/小鼠/大鼠模型

发布时间：2025-06-30 17:25:53 阅读量：5 作者：生物检测中心

HFHC饮食诱导高脂血症啮齿类动物模型构建与应用

摘要： 高脂血症作为动脉粥样硬化和心血管疾病的重要风险因素，其机制研究及药物筛选高度依赖可靠的动物模型。高脂高胆固醇（HFHC）饮食诱导的啮齿类动物（金黄地鼠、小鼠、大鼠）模型因其操作简便、与人类脂质代谢紊乱具有一定相似性，被广泛应用于基础研究。本文系统阐述该模型的构建原理、方法、评估指标、优缺点及优化策略，为相关研究提供参考。

一、模型构建原理

HFHC饮食通过持续过量摄入脂肪（通常占总热量的40%-60%，以饱和脂肪为主）和胆固醇（0.5%-2%），打破机体脂质代谢平衡：

  1. 肠道吸收增加： 膳食脂肪和胆固醇经肠道吸收后，以乳糜微粒形式进入循环。
  2. 肝脏脂蛋白合成与分泌增强： 肝脏摄取大量游离脂肪酸和胆固醇，合成极低密度脂蛋白（VLDL）增多并分泌入血。
  3. 胆固醇清除与逆向转运受损： 低密度脂蛋白受体（LDLR）表达可能下调或功能受限，导致低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）清除减少；高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）介导的胆固醇逆向转运效率可能降低。
  4. 脂肪组织功能紊乱： 脂肪细胞肥大、增生，脂解作用增强，释放更多游离脂肪酸入血，进一步加重肝脏脂质负担。
  5. 炎症与氧化应激： 高脂环境激活炎症信号通路（如NF-κB），促进活性氧（ROS）产生，加剧内皮功能损伤。
 

二、模型构建方法

  1. 实验动物选择：

    • 金黄地鼠： 胆固醇代谢特点（如胆酸合成有限、LDL为主要循环脂蛋白）更接近人类，对饮食胆固醇敏感度高，是研究胆固醇代谢的首选。
    • 小鼠： C57BL/6品系对高脂饮食易感，易诱发肥胖和血脂异常；ApoE-/-或LDLR-/-基因敲除小鼠在HFHC饮食下可快速形成严重高脂血症及动脉粥样硬化斑块。
    • 大鼠： SD或Wistar大鼠相对耐受性较强，需更长时间或更高胆固醇摄入才能诱导显著高脂血症。

  2. 饲料配方（示例，具体比例需优化）：

    • 基础成分：高比例脂肪（如猪油、牛油、椰子油、大豆油等混合，占热量45%-60%），适量胆固醇（地鼠/小鼠：0.5%-1.5%；大鼠：1%-2%），胆酸钠（0.25%-0.5%，促进胆固醇吸收）。
    • 碳水化合物：通常为蔗糖或果糖（占热量15%-20%），模拟西方饮食并可能促进胰岛素抵抗。
    • 蛋白质：维持适量（占热量15%-20%，如酪蛋白）。
    • 维生素/矿物质：需额外补充以满足基础需求，防止营养不良。
    • 注意：避免使用任何特定品牌名称描述饲料成分。

  3. 建模流程：

    • 适应期： 动物购入后标准饲料饲养至少1周，适应环境并观察健康状况。
    • 分组与干预： 随机分为对照组（标准维持饲料）和模型组（HFHC饲料）。
    • 饲养管理： 自由采食饮水，控制环境（温度22±2℃，湿度50±10%，12小时光暗循环）。密切监测动物状态（体重、活动度、毛发）。
    • 周期：
      • 金黄地鼠：2-8周（对胆固醇反应迅速）。
      • 小鼠（C57BL/6）：4-12周（取决于目标血脂水平）；基因敲除小鼠时间更短（2-6周）。
      • 大鼠：8-16周或更长。
    • 样本采集： 终点禁食（如6-12小时）后麻醉，采集血液（血清/血浆用于血脂检测）、肝脏、主动脉、脂肪组织等。
 

三、模型评估指标

  1. 血脂谱（金标准）：
    • 血清/血浆总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）浓度显著升高（TC、LDL-C升高为主，HDL-C可能降低）。
  2. 体重与体成分： 模型组体重增长通常快于对照组，脂肪组织（特别是内脏脂肪）显著增加。
  3. 肝脏病理：
    • 大体： 肝脏体积增大，颜色变黄（脂肪浸润）。
    • 组织学（油红O/H&E染色）： 肝细胞弥漫性脂肪变性（大泡性或混合性），严重者可见炎性细胞浸润、气球样变甚至纤维化（脂肪性肝炎）。
    • 生化： 肝脏TC、TG含量显著升高。
  4. 主动脉病理（尤其用于动脉粥样硬化研究）：
    • 大体（油红O染色）： 主动脉根部、弓部、分支开口处可见脂质条纹或斑块。
    • 组织学（H&E/油红O/Masson染色）： 内膜增厚，脂质核心、泡沫细胞聚集，平滑肌细胞增殖，胶原沉积（斑块形成）。
  5. 脂肪组织病理： 脂肪细胞肥大，组织巨噬细胞浸润增多（脂肪组织炎症）。
  6. 糖代谢相关指标（可选）： 空腹血糖、胰岛素、胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）可能升高，提示伴随胰岛素抵抗。
  7. 炎症/氧化应激标志物（可选）： 血清CRP、IL-6、TNF-α等炎症因子及MDA水平升高，SOD活性降低。
 

四、模型特点与优化

  • 优势：
    • 操作相对简单，成本较低。
    • 可模拟人类饮食诱导的高脂血症及其并发症（肥胖、脂肪肝、胰岛素抵抗、早期动脉粥样硬化）。
    • 金黄地鼠对胆固醇代谢反应接近人类。
    • 基因工程小鼠（如ApoE-/-， LDLR-/-）可加速和加重病变，用于特定机制或药物研究。
  • 局限性：
    • 啮齿类动物与人类脂质代谢存在差异（如HDL是主要脂蛋白，胆固醇酯转移蛋白活性低）。
    • 单纯饮食诱导的动脉粥样硬化病变通常局限于主动脉根部，不如人类复杂。
    • 模型稳定性受动物品系、年龄、性别、饲料配方细节、饲养环境等因素影响。
    • 长期HFHC饮食可能导致严重肝损伤或代谢紊乱致死。
  • 优化策略：
    • 动物选择： 根据研究目标选择最适模型（如研究胆固醇代谢选金黄地鼠；研究动脉粥样硬化选基因敲除小鼠）。
    • 饲料配方精细化： 调整脂肪类型（饱和/不饱和比例）、胆固醇含量、碳水化合物类型（果糖更易致代谢紊乱）。
    • 建模周期控制： 通过预实验确定最佳干预时间以达到目标血脂水平，避免过度损伤。
    • 结合其他因素： 如联合轻度血管损伤（如颈动脉套管）促进斑块形成；或用于有遗传背景的动物。
    • 严格对照与标准化： 设立平行对照组，饲料批次、饲养条件保持一致。
 

五、应用领域

  1. 高脂血症发病机制研究： 探索脂质吸收、合成、转运、代谢清除等环节的调控机制。
  2. 药物筛选与评价：
    • 降脂药物（他汀类、贝特类、PCSK9抑制剂、胆固醇吸收抑制剂等）的药效学评价。
    • 中药复方或单体成分的降脂作用及机制研究。
  3. 动脉粥样硬化研究： 研究斑块形成、发展、稳定及逆转的机制；评估抗动脉粥样硬化药物疗效。
  4. 非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）/非酒精性脂肪性肝炎（NASH）研究： 探索肝脂肪变性、炎症、纤维化的发生发展机制及干预措施。
  5. 代谢综合征研究： 研究高脂血症与肥胖、胰岛素抵抗、高血压等共病的相互关系。
  6. 功能性食品/营养素评价： 评估特定膳食成分（如膳食纤维、植物甾醇、多不饱和脂肪酸）的调节血脂作用。
 

六、注意事项

  • 动物福利： 严格遵守实验动物伦理规范，减轻动物痛苦。密切监测动物状态，对出现严重疾病或濒死的动物及时实施安乐死。
  • 样本处理： 血液采集使用适当抗凝剂（如EDTA），及时分离血清/血浆；组织样本按要求快速固定（如4%多聚甲醛）或冻存。
  • 数据可比性： 详细记录饲料配方（成分、比例、生产批次）、动物品系、周龄、性别、饲养条件、干预时间等关键信息，确保结果可重复和可比。
  • 结果解读： 充分认识模型局限性，结合多种指标综合评价表型，谨慎外推到人类疾病。
 

结论：

HFHC饮食诱导的金黄地鼠、小鼠和大鼠高脂血症模型是研究脂质代谢紊乱及相关疾病的重要工具。通过合理选择动物品系、精细优化饲料配方、严格控制建模条件和全面评估模型表型，该模型能够有效模拟人类饮食诱导的高脂血症及其并发症的关键特征，为深入探索发病机制、筛选和评价潜在防治药物及功能性成分提供了不可或缺的研究平台。持续优化模型构建策略并理解其局限性，将进一步提升该模型在转化医学研究中的价值。

主要参考文献： (此处列出几篇经典或代表性的方法学文献，不涉及特定产品)

  1. Kris-Etherton, P. M., et al. (1999). Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. (仓鼠模型基础)
  2. Getz, G. S., & Reardon, C. A. (2009). Journal of Lipid Research. (ApoE-/- 小鼠模型综述)
  3. Matsuzawa, Y., et al. (2007). Journal of Atherosclerosis and Thrombosis. (高脂血症动物模型比较)
  4. Andrikopoulos, S., et al. (2008). American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. (C57BL/6小鼠高脂饮食反应)
  5. Van Herck, M. A., et al. (2019). Laboratory Animals. (动物模型标准化建议)