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斑块|一文掌握小鼠动脉粥样硬化斑块定量评估

心血管疾病是现今人类死亡的首位病因 ， 其背后的主要病理改变是动脉粥样硬化（atherosclerosis） ， 表现为大中型动脉中缓慢脂质堆积形成斑块 ， 并伴有慢性炎症反应 。
「atherosclerosis」一词 ， 最早由德国莱比锡病理学家 Marchand 于 1904 年正式提出 。而在此之前 ， 已有病理学家尸体解剖时在死者冠状动脉内发现沙砾状物质以及血管硬化、骨化 ， 并提出这可能是造成心绞痛的原因 。
随后 ， 在 1913 年俄国病理学家 Nikolai Anitschkow 通过喂食富含胆固醇的葵花油 ， 成功在家兔的大动脉诱导出粥样斑块病变 ， 为动脉粥样硬化的动物实验研究打开了大门 。
一、动脉粥样硬化小鼠模型
目前用于动脉粥样硬化研究的动物模型种类众多 ， 包括小鼠、大鼠、兔、猪和非人灵长类等 。每种动物模型各有其优缺点 。与其他动物相比 ， 小鼠体型小 ， 繁殖速度快 ， 近交系繁殖降低了个体差异 ， 增强了实验结果的稳定性和可重复性 。另外 ， 基因编辑技术在小鼠中的广泛应用 ， 使得靶向删除或敲入某个基因 ， 对其进一步功能研究变得更为方便 。
C57BL/6 是这些研究中最常用的近交小鼠品系 ， 它被用作大多数转基因品系的遗传背景 。野生型 C57BL/6 小鼠对动脉粥样硬化具有天然抗性 ， 其循环中的胆固醇主要以 HDL-c 的形式存在 ， 这与人类中的主要成分 LDL-c 显著不同 ， 因此 ， 即使在高脂高胆固醇饮食喂养下 ， 野生型 C57BL/6 小鼠也不会形成明显的粥样斑块 。
图1 不同饮食下Apoe-/-小鼠主动脉根部油红染色
A. Chow Diet B. 12108C, Research Diets
1992 年 Jane L. Breslow 与同事在胚胎干细胞中运用同源重组的方法建立了 Apoe 基因敲除（Apoe-/-）小鼠模型 。ApoE 缺乏损伤了肝脏对于乳糜微粒的摄取 ， 严重影响了正常脂质代谢 。Apoe-/-小鼠循环中胆固醇主要存在于 VLDL 颗粒中 ， 即使喂食普通饲料 ， 血浆胆固醇仍可高达 10~15mmol/l (400~600mg/dl) ， 4~6 周便可见单核细胞在血管壁黏附 ， 10 周左右可观察到明显斑块（图 1A） 。给予高脂高胆固醇饮食喂养后血浆胆固醇可进一步增高至 20~30mmol/l ， 粥样斑块的发生也更早更快（图 1B） 。
另一种常用模型是 LDL 受体敲除（Ldlr-/-）小鼠 ， 由 Ishibashi S. 与同事在 1993 年建立 。LDL 受体识别载脂蛋白 ApoB100 和 ApoE ， 是肝脏摄取和清除循环中 LDL 的关键蛋白 。Ldlr-/-小鼠模拟了人类家族性高胆固醇血症的病理过程 ， 需要高胆固醇饮食诱导动脉粥样硬化的发生 。目前最常用的高脂高胆固醇饲料为 Western diet(D12079B; Research Diets) ， 其中脂肪供能比为 45% ， 含有 0.15% 胆固醇 。另一种常用饲料是 D12108C ， 脂肪供能比为 40% ， 含 1.25% 胆固醇 。由于其胆固醇含量更高 ， 因此促动脉粥样硬化的作用也较 Western diet 更为显著 。
在以上两种最为常用的基因敲除小鼠的基础上 ， 又衍生出了更多的基因工程小鼠 。例如 ， 人类 APOB100 转基因 Ldlr-/-小鼠 (HuBL 小鼠) ， 是将人类全长 APOB100 基因转入小鼠体内 。HuBL 小鼠在普通饲料喂养下能够出现高胆固醇血症和动脉粥样硬化表型 ， 并且其血浆中胆固醇以 LDL-c 为主 ， 这使得 HuBL 小鼠相较于 Apoe-/-小鼠和 Ldlr-/-小鼠更加接近人类的脂质谱结构 ， 同时也能够进一步在小鼠体内开展人类 apoB 的在体研究 。

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