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一文囊括經(jīng)典動物/細胞造模的機制、方法及應用案例

瀏覽次數(shù):321 發(fā)布日期:2025-11-19  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責任自負

 動物模型,是醫(yī)學研究者精心構建的模擬人類疾病表現(xiàn)的生命載體,其精準復刻了疾病的復雜進程與關鍵特征。主要用于實驗生理學、實驗病理學和實驗治療學(包括新藥篩選)研究。比如一些經(jīng)典的動物模型———EAE模型、癲癇模型、AD模型、糖尿病模型、腸炎模型、急性胰腺炎模型等。

實驗性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE)模型[1]

造模分子:MOG(35-55)、百日咳毒素(PTX)

造模機制:MOG(35–55)作為自身抗原在FCA中經(jīng)MHC-II遞送,誘導外周Th1/Th17擴增;PTX通過ADP-核糖基化破壞BBB、激活TLR4–IL-1β/6軸并上調(diào)黏附分子,協(xié)同放大T細胞入腦與髓鞘攻擊,快速建立T細胞驅(qū)動的EAE模型。

造模方法:6 - 8周齡的雌性C57BL/6小鼠,麻醉后每只小鼠背部脊椎兩側皮下四點注射200μL乳劑,每點各50μL。乳劑中含有200μg MOG(35-55)肽(abs815889),并與等量的弗氏完全佐劑(含一定濃度的熱滅活結核桿菌 H37 Ra)混合。免疫當天(0h)和免疫后第2天(48h)分別給予小鼠腹腔注射200 ng PTX(abs42024900)以增強免疫。

應用案例:PTX構建C57BL/6小鼠EAE模型,驗證抗原特異性調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)過繼治療是否能促進Th17細胞的生成。

圖1  Tregs細胞的過繼轉(zhuǎn)移可促進EAE中Th17的生成

癲癇(Status epilepticus,SE)模型[2]

造模分子:毛果蕓香堿(別名:匹羅卡品)、東莨菪堿

造模機制:毛果蕓香堿是致癇劑,誘發(fā)癲癇。毛果蕓香堿誘導癲癇的本質(zhì)是“外源性M受體過度激活→中樞膽堿能通路失衡→海馬等易感腦區(qū)興奮性異常升高→神經(jīng)元同步化放電→癲癇發(fā)作” 的級聯(lián)反應。東莨菪堿是外周膽堿能M受體拮抗劑,保護劑,防止動物過早死亡。

造模方法:6 周齡雄性 C57BL/6 小鼠,所用實驗動物均在中國醫(yī)科大學實驗動物中心喂養(yǎng),室溫為 23 度恒溫,濕度適宜,每籠 5-6 只小鼠,普通飲食。適應性喂養(yǎng) 2 周后,隨機分為兩組(n=6):對照組和癲癇組。癲癇組小鼠接受皮下注射 1 mg/kg 東莨菪堿(abs47000420),注射 30min后,腹腔注射 340 mg/kg 毛果蕓香堿(abs47001830)。90min后腹腔注射 6 mg/kg 安定。對照組小鼠相應的注射等體積對照溶劑。

應用案例:毛果蕓香堿構建C57BL/6小鼠SE模型,用于MiR-330-5p 通過靶向 TLR4 減輕匹羅卡品誘導的小鼠癲癇發(fā)作的機制研究。

圖2  Western blot 實驗檢測癲癇組和對照組小鼠海馬組織 TLR4 的表達水平

阿爾茨海默病(Alzheimer's disease, AD)模型[3]

造模分子:1-42、Aβ25-35、Aβ1-40

造模機制:β-淀粉樣蛋白(amyloid β-protein,Aβ)沉積是 AD 最為突出的病理特征之一。Aβ誘導AD模型的原理是通過外源性添加具有強聚集性和毒性的Aβ肽段,在培養(yǎng)的神經(jīng)元中“重現(xiàn)”AD大腦中最關鍵的起始病理事件,從而引發(fā)一系列下游的分子和細胞變化(包括突觸損傷、TAU病理、氧化應激等),最終導致神經(jīng)元功能喪失和死亡。常用Aβ肽段包括Aβ1-42、Aβ25-35以及Aβ1-40等。

造模方法:AD細胞模型構建方法

(1)CGNs 分離與培養(yǎng):取 P8 Wistar 大鼠小腦組織,機械破碎后用 2.5% 胰蛋白酶+DNase I(abs47047435)于37°C 消化30min;含10% FBS(abs972)的DMEM終止反應,離心重懸細胞,計數(shù)后接種。

(2)細胞接種與培養(yǎng)條件:以 1×10⁶個/皿密度接種于0.1% PLL包被培養(yǎng)皿,用含 2% B-27(abs9120)、1% L-谷氨酰胺(abs9141)、0.2% Primocin的Neurobasal 培養(yǎng)基,于 37°C、5% CO₂孵箱培養(yǎng);次日換含 2% D -葡萄糖的Neurobasal培養(yǎng)基,加 10 μM AraC 抑制非神經(jīng)元細胞生長。

(3)Aβ1-42纖維制備:1% NH4OH 溶解 Aβ1-42肽段(abs45128173),無 Ca2+/Mg2+PBS(abs970)稀釋至 1 mg/mL;取等效7μM可溶性肽液,37°C 輕搖孵育 24h 或 48h 形成纖維。

(4)AD模型建立:DIV5時,CGNs分別暴露于24h/48h 預孵育的 Aβ1-42纖維,處理48h;DIV7通過免疫組化與組織化學驗證模型成功。

應用案例:Aβ1-42纖維構建Wistar大鼠小腦顆粒神經(jīng)元(CGNs)AD細胞模型,用于探究DNA拓撲異構酶IIβ(Topo IIβ)在AD病理過程中的作用及其與核受體Nurr1的調(diào)控關系。

圖3 拓撲異構酶 IIβ(topo IIβ)表達與阿爾茨海默病(AD)的相關性

糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)模型造模方法[4]

造模分子:鏈脲菌素

造模機制:鏈脲菌素(STZ)是通過其葡萄糖類似物的特性被胰腺β細胞特異性攝取,通過在細胞內(nèi)引起DNA烷基化、PARP激活導致的能量耗竭以及氧化應激等多重作用,最終選擇性地破壞β細胞,導致胰島素分泌絕對缺乏,從而成功建立糖尿病動物模型。

造模方法:8周齡雄性 C57BL/6J小鼠在適應性喂養(yǎng)一周后,隨機分為對照組,糖尿病模型組(STZ組)。糖尿病模型組小鼠以55mgkg劑量連續(xù)5天腹腔注射STZ溶液(abs812888),對照組注射相同劑量的檸酸緩沖液。通過尾靜脈取血,使用血糖儀測量空腹血糖水平,將空腹血糖高于11.1 mmol/L 的小鼠篩選為成功的糖尿病模型組。

應用案例:鏈脲菌素構建C57BL/6J小鼠SE模型,用于研究腸道菌群在糖尿病小鼠合并認知功能障礙中的作用。

圖4 對照組和STZ組小鼠體重、飲水量、進食量、空腹血糖的比較

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)模型造模方法[5]

造模分子:硫酸葡聚糖鈉鹽

造模機制:硫酸葡聚糖鈉鹽(DSS)通過破壞腸上皮緊密連接,損傷腸道屏障,增加通透性,促使菌群易位,進而激活TLR4/NF-κB炎癥通路,加劇腸道炎癥反應。該機制是構建IBD動物模型及研究腸屏障損傷與免疫激活的重要基礎。

造模方法:野生型 C57BL/6 J 小鼠飼養(yǎng)于光照(12h光/暗循環(huán))和溫度(22±0.5℃)可控的房間內(nèi),自由自由飲食和飲水。經(jīng)過1周的適應期后,小鼠通過自由飲用含 5%(w/v)DSS 的水溶液(abs9192)7天建立結腸炎模型,對照組飲用無菌水。

應用案例:硫酸葡聚糖鈉鹽構建C57BL/6J小鼠潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)模型,用于研究UC的機制及藥物篩選。

圖5  DSS誘導結腸炎小鼠結腸的外觀及長度(A)、體重及疾病活動指數(shù)(B&C)、形態(tài)學(D)以及 mRNA 水平及蛋白水平變化

脂多糖(LPS)誘導巨噬細胞極化為 M1 型巨噬細胞模型[6]

造模分子:脂多糖(來源:大腸桿菌O55:B5)

造模機制:脂多糖(LPS)通過激活巨噬細胞表面的Toll樣受體4(TLR4),啟動細胞內(nèi)信號通路,誘導其向M1型極化。LPS→結合TLR4/MD2受體→激活MyD88依賴途徑(NF-κB/MAPK)和TRIF依賴途徑(IRF3)→轉(zhuǎn)錄因子入核→啟動M1相關基因(促炎因子、iNOS等)表達→巨噬細胞獲得M1型表型。

這個過程是機體應對革蘭氏陰性菌感染的關鍵快速免疫反應,但過度或持續(xù)的激活也會導致嚴重的炎癥損傷,與多種炎癥性疾病和膿毒癥的發(fā)生密切相關。

造模方法:RAW264.7 巨噬細胞,用 10 ng/mL LPS(abs47014848)刺激巨細胞24h極化為 M1 型巨噬細胞,用 10 ng/mL IL-4 刺激巨噬細胞 24h 極化為 M2 型巨噬細胞。用 10 ng/mL LPS(abs47014848)連續(xù)刺激巨噬細胞 7天,每 24h 檢測一次細胞表型變化。

應用案例:脂多糖(LPS)誘導RAW264.7細胞極化為M1型,用于研究褪黑素協(xié)同 LPS 調(diào)控巨噬細胞防治腫瘤的作用。

圖6 褪黑素與 LPS 對巨噬細胞表型的影響

佛波酯(PMA)激活巨噬細胞(M0),結合IL-4誘導細胞極化為M2型巨噬細胞模型[7]

造模分子:佛波酯、IL-4

造模機制:佛波酯(PMA)將“未激活的、不敏感的”單核細胞/巨噬細胞轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;已激活的、貼壁的、準備就緒的”巨噬細胞。在PMA預處理的基礎上,IL-4作為關鍵的極化信號,通過其特異性受體和信號通路(JAK-STAT6),精確地將細胞導向M2型表型。

造模方法:首先使用終質(zhì)量濃度為150μg/L PMA(abs9107)激活RAW264.7細胞(即 M0 型巨噬細胞)培養(yǎng)24 h 后,加入終質(zhì)量濃度為20μg/L IL-4(abs04698),誘導RAW264.7 細胞向M2型巨噬細胞分化。

應用案例:PMA+IL-4誘導RAW264.7細胞極化為M2型,研究從CSF1R/STING/TBK1信號調(diào)控腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)表型極化探究加味白頭翁湯治療結直腸癌的效應機制。

圖7  IL-4 誘導的 M2 型巨噬細胞對 MC38 細胞侵襲能力的影響及加味白頭翁湯含藥血清干預后的抑制作用(吉姆薩染色,×200)注:A.空白組;B.IL-4 組;C.100μmol/L;D.200μmol/L;E.500μmol/L

動脈粥樣硬化(Atherosclerosis, AS)細胞模型[8]

造模分子:氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)

造模機制:ox-LDL在血管壁中的積累在 AS 的發(fā)展中起著關鍵作用。ox-LDL被巨噬細胞吞噬,在細胞內(nèi)形成大量脂滴,巨噬細胞從而轉(zhuǎn)化為泡沫細胞。泡沫細胞聚集是動脈粥樣硬化早期病變。

造模方法:巨噬細胞系 RAW 264.7(購自美國典型培養(yǎng)物保藏中心,ATCC),實驗組先用 PFE(從芫荽種子中提取的黃酮類化合物)(1.5、3.0、7.5 μg/mL)預處理 2h。對照組不加 PFE。然后添加 ox-LDL(abs47014903)至終濃度 100 μg/mL,與細胞共孵育 24h。

應用案例:ox-LDL誘導RAW264.7巨噬細胞轉(zhuǎn)化為泡沫細胞,用于證實藥物PFE通過PPARγ-ABCA1/ABCG1 通路促進膽固醇流出,抑制泡沫化。

圖8  PFE改善泡沫細胞中的脂質(zhì)積聚(泡沫細胞的代表性圖像用油紅O染色)。

急性胰腺炎(Acute Pancreatitis, AP)模型[9]

造模分子:雨蛙素

造模機制:雨蛙素是一種膽囊收縮素類似物,可過度刺激胰腺腺泡細胞,導致消化酶(如胰蛋白酶)在細胞內(nèi)異常激活。消化酶的異常激活導致胰腺組織自我消化,引發(fā)局部炎癥反應、水腫、細胞壞死。雨蛙素誘導的損傷會激活 NF-κB 等炎癥信號通路,促進 TNF-α、IL-6 等促炎因子的釋放。

造模方法:
(1)體外細胞模型:使用大鼠胰腺 AR42J 細胞系,用 10 nM 雨蛙素(abs45129586)處理細胞 24h,模擬胰腺炎癥環(huán)境,對照組使用等量PBS。
(2)體內(nèi)大鼠模型:使用健康雄性SD大鼠(6–8周齡),腹腔注射雨蛙素(劑量:50 µg/kg/次),每小時注射一次,共注射7次。對照組注射等體積生理鹽水。

應用案例:雨蛙素誘導SD大鼠急性胰腺炎模型,用于證實槲皮素通過抑制 PFKFB3 調(diào)控糖酵解和線粒體功能,從而緩解急性胰腺炎。

圖9  PFKFB3 抑制劑槲皮素改善急性胰腺炎(AP)大鼠模型的炎癥與代謝狀況

參考文獻:
[1] Cheng H, Nan F, Ji N, et al. Regulatory T cell therapy promotes TGF-β and IL-6-dependent pro-inflammatory Th17 cell generation by reducing IL-2. Nat Commun. 2025;16(1):7644.
[2] 楊帆. MiR-330-5p通過靶向TLR4減輕匹羅卡品誘導的小鼠癲癇發(fā)作的機制研究[D]. 中國醫(yī)科大學, 2022.
[3] Şule Terzioğlu-Uşak; Yesim Negis; Derya S,et al.Cellular Model of Alzheimer's Disease: Aβ1-42 Peptide Induces Amyloid Deposition and a Decrease in Topo Isomerase IIβ and Nurr1 Expression.Current Alzheimer Research.2017;14,636-644.
[4] 虞帆. 腸道菌群在糖尿病小鼠合并認知功能障礙中的作用[D]. 蘇州大學, 2020.
[5] Chen L, Zhong XL, Cao WY, et al. IGF2/IGF2R/Sting signaling as a therapeutic target in DSS-induced ulcerative colitis. Eur J Pharmacol. 2023;960:176122.
[6] 林玉坤. 褪黑素協(xié)同LPS調(diào)控巨噬細胞防治腫瘤的作用研究[D]. 河南大學, 2020.
[7] 馬成勇,張寶云,鄧蓓蕾,等. 從CSF1R/STING/TBK1信號調(diào)控腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)表型極化探究加味白頭翁湯治療結直腸癌的效應機制[J]. 中國實驗方劑學雜志, 2023, 29 (17): 96-108.
[8] Liu J, Zhang W, Li Y, Li X, Li Y, Guo F. Flavonoids extract from the seeds of Psoralea corylifolia L. (PFE) alleviates atherosclerosis in high-fat diet-induced LDLR-/- mice. Phytomedicine. 2022;98:153983.
[9] Jiang H, Liu J, Xu Z, et al. Quercetin alleviates acute pancreatitis by modulating glycolysis and mitochondrial function via PFKFB3 inhibition. Cell Mol Life Sci. 2025;82(1):311.

動物造模產(chǎn)品推薦——神經(jīng)系統(tǒng)疾病

疾病

化合物名稱

貨號

主要作用

多發(fā)性硬化(MS) 

百日咳毒素

abs42024900

血腦屏障開放劑

MOG(35-55)

abs815889

EAE模型抗原

[Ser140]-PLP (139-151)

abs45152261

EAE模型抗原

PLP (139-151)

abs45153151

EAE模型抗原

PLP (178-191)

abs45152963

EAE模型抗原

MBP (69–88)

abs45152786

EAE模型抗原

MBP(1-11)

abs45131577

EAE模型抗原

弗氏完全佐劑

abs9270

EAE模型中與MOG混合乳化后使用

弗氏完全佐劑(EAE模型專用)

abs90351

EAE模型中與MOG混合乳化后使用

MRT-6160

abs823601

EAE陽性對照藥

阿爾茨海默病(AD)

Aβ(1-42)

abs45128173

AD模型誘導劑

Aβ(1-40)

abs44056601

AD模型誘導劑

Aβ(1-43)

abs45128344

AD模型誘導劑

Aβ(25-35)

abs45151799

AD模型誘導劑

FPS-ZM1

abs810156

Aβ聚集抑制劑

Alda-1

abs810155

醛脫氫酶激活劑

抑肽素

abs817902

β-分泌酶抑制劑

帕金森病(PD)

MPTP 鹽酸鹽

abs814897

PD模型誘導劑

MPP+ iodide

abs819581

PD模型誘導劑

6-羥基多巴胺氫溴酸鹽

abs42070403

PD模型誘導劑

癲癇/驚厥

東莨菪堿

abs47000420

癲癇模型誘導劑

毛果蕓香堿

abs47001830

癲癇模型誘導劑

荷包牡丹堿

abs812832

驚厥模型誘導劑

紅藻氨酸

abs814947

興奮性神經(jīng)毒素

疼痛模型

辣椒素

abs817025

TRPV1激動劑

辣椒平

abs814873

TRPV1拮抗劑

精神分裂癥

(+)MK-801 maleate

abs810777

NMDA受體拮抗劑

焦慮模型

L-丁硫氨酸-亞砜亞胺 (L-BSO)

abs811942

谷胱甘肽合成抑制劑

工具化合物

PLX5622

abs823427

小膠質(zhì)細胞清除

CTxB-FITC

abs80003

神經(jīng)細胞示蹤

 

動物造模產(chǎn)品推薦——炎癥與免疫

疾病

化合物名稱

貨號

主要作用

炎癥信號

脂多糖(O55:B5)

abs47014848

TLR-4 激活劑

脂多糖(O111:B4)

abs42020800

TLR-4 激活劑

MCC-950 sodium

abs810111

NLRP3炎癥小體抑制劑

Ferrostatin-1

abs813072

鐵死亡抑制劑

特應性皮炎(AD)

Calcipotriol

abs820222

強誘導TSLP,驅(qū)動Th2炎癥與瘙癢

卵清蛋白(OVA)

abs9203

誘導特異性IgE與皮膚炎癥

惡唑酮(OXA)

abs42065081

形成慢性苔蘚樣病灶

結腸炎(IBD)

硫酸葡聚糖鈉鹽(DSS)

abs9192

腸道炎癥誘導劑

哮喘

雞蛋清白蛋白(精制級)

abs9206

過敏原誘導劑

關節(jié)炎/狼瘡性腎炎

姥鮫烷

abs42156029

自身免疫誘導劑

系統(tǒng)性紅斑狼瘡

咪喹莫特

abs816516

TLR7激動劑

動物造模產(chǎn)品推薦——腫瘤

疾病

化合物名稱

貨號

主要作用

皮膚癌

佛波酯

abs9107

腫瘤促進劑

肺腫瘤

尿烷

abs816485

肺癌誘導劑

乳腺癌/胃癌

N-亞硝基-N-甲基脲

abs822567

乳腺癌/胃癌誘導劑

化療藥物

順鉑

abs810466

DNA交聯(lián)劑

依托泊苷

abs812962

拓撲異構酶抑制劑

靶向治療

吉非替尼

abs812854

EGFR抑制劑

阿法替尼

abs810678

EGFR/HER2抑制劑

魯索利替尼

abs810523

JAK抑制劑

表觀遺傳調(diào)控

曲古柳菌素A

abs817876

HDAC抑制劑

5-氮雜胞嘧啶核苷

abs817890

DNA甲基化抑制劑

動物造模產(chǎn)品推薦——呼吸系統(tǒng)疾病

疾病

化合物名稱

貨號

主要作用

肺纖維化

硫酸博萊霉素

abs817895

肺纖維化誘導劑

鹽酸胺碘酮

abs817251

肺纖維化誘導劑

核心蛋白聚糖

abs06612

纖維化調(diào)節(jié)劑

吡非尼酮

abs812862

抗肺纖維化藥物

動物造模產(chǎn)品推薦——心血管疾病

疾病

化合物名稱

貨號

主要作用

心臟疾病

多柔比星

abs810716

心肌毒性誘導劑

阿霉素

abs817233

損傷心肌細胞結構

Necrostatin-1

abs810493

壞死性凋亡抑制劑

扎普司特

abs817409

PDE5抑制劑

高血壓

醋酸去氧皮質(zhì)酮

abs813590

鹽敏感性高血壓誘導劑

L-NAME hydrochloride

abs817904

NOS抑制劑

血管緊張素 II 醋酸鹽

abs811565

血管緊張素受體激動劑

動脈粥樣硬化

人源氧化低密度脂蛋白

abs47014903

斑塊形成誘導劑

膽固醇

abs816876

沉積于血管壁,形成ox-LDL

動物造模產(chǎn)品推薦——內(nèi)分泌與代謝疾病

疾病

化合物名稱

貨號

主要作用

糖尿病

鏈脲菌素

abs812888

胰島β細胞損毀劑

鹽酸二甲雙胍

abs817883

AMPK激活劑

高尿酸

腺嘌呤

abs815941

抑制尿酸排泄、促進內(nèi)源性尿酸生成

阿非昔芬

abs816150

胰島素增敏劑

別嘌醇

abs813982

黃嘌呤氧化酶抑制劑

肥胖/脂代謝

GW4064

abs812162

FXR激動劑

棕櫚酸

abs814575

脂毒性誘導劑

動物造模產(chǎn)品推薦——消化系統(tǒng)疾病

疾病

化合物名稱

貨號

主要作用

胰腺炎

雨蛙素

abs45129586

胰腺腺泡細胞激活劑

L-精氨酸

abs47033242

急性胰腺炎誘導劑

胃炎

脫氧膽酸鈉

abs42147674

胃黏膜損傷劑

阿司匹林

abs47001499

急性胃炎誘導劑

吲哚美辛

abs817976

胃潰瘍誘導劑

肝硬化

D-(+)-半乳糖胺鹽酸鹽

abs42016150

肝損傷誘導劑

膽汁淤積

石膽酸

abs813707

膽管損傷劑

十二指腸潰瘍

半胱胺鹽酸鹽

abs813570

潰瘍誘導劑

動物造模產(chǎn)品推薦——泌尿系統(tǒng)疾病

疾病

化合物名稱

貨號

主要作用

腎損傷

順鉑

abs810466

腎小管毒性誘導劑

萬古霉素

abs811196

腎小管毒性誘導劑

腎病綜合癥

氨基核苷嘌呤霉素

abs42025971

足細胞損傷劑

動物造模產(chǎn)品推薦——感染性疾病

疾病

化合物名稱

貨號

主要作用

抗生素

鹽酸環(huán)丙沙星

abs816578

喹諾酮類抗生素

鹽酸萬古霉素

abs815996

糖肽類抗生素

抗真菌/寄生蟲

兩性霉素B

abs812886

廣譜抗真菌劑

青蒿素

abs815898

抗瘧藥

動物造模產(chǎn)品推薦——其他疾病

疾病

化合物名稱

貨號

主要作用

骨質(zhì)疏松

奧達卡替

abs810634

組織蛋白酶K抑制劑

維生素A酸

abs812855

破壞骨吸收與骨形成的平衡

眼科疾病

維替泊芬

abs817900

光動力治療劑

遺傳工程疾病

多西環(huán)素

abs817331

用于轉(zhuǎn)基因小鼠基因表達模型

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