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Apoe小鼠模型:B6J-Apoe KO构建与表型验证数据|赛业生物

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Apoe小鼠模型:B6J-Apoe KO构建与表型验证数据

本文聚焦Apoe小鼠模型,介绍APOE相关背景、B6J-Apoe KO模型构建,并按雌雄、正常饮食与高脂饮食条件整理体重、血脂和主动脉病理验证结果。以下内容保留原文核心信息和数据,新增说明用于帮助读者定位各项验证内容。

动脉粥样硬化是一种慢性免疫代谢炎症性疾病,小鼠成为研究动脉粥样硬化的主要动物模型是从1990年代开始,目前常用的动脉粥样硬化小鼠模型为Apoe敲除(约占研究70%)和Ldlr敲除(约占27%)。

本文涉及的B6J-Apoe KO小鼠(产品编号C001507)可通过产品页核对具体品系信息;动脉粥样硬化研究中的其他模型选择,可延伸阅读动脉粥样硬化研究中如何选择合适的小鼠模型。

一、疾病的关键靶点APOE

载脂蛋白E(Apolipoprotein E, APOE)基因编码的脂质颗粒相关多态性载体蛋白是血浆脂蛋白的核心成分,参与脂蛋白的产生、转运和清除。ApoE蛋白与乳糜微粒、乳糜微粒残留物、高密度脂蛋白(HDL)、极低密度脂蛋白(VLDL)和中等密度脂蛋白(IDL)等相关,尤其显示出与高密度脂蛋白(HDL)的优先结合[1]。

ApoE是体内最重要的脂质转运蛋白,对脂质代谢影响极大。它与低密度脂蛋白受体(LDLR)的相互作用对于富含甘油三酯的脂蛋白的正常加工(分解代谢)至关重要[2]。在外周组织中,ApoE蛋白主要由肝脏和巨噬细胞产生,并介导胆固醇代谢;在中枢神经系统中,则主要由星形胶质细胞产生,是大脑中主要的胆固醇载体,是胆固醇从星形胶质细胞运输到神经元所必需的[1-4]。此外,ApoE蛋白通过与活化的C1q形成复合物,成为经典补体途径的检查点抑制剂靶点[5]。

APOE基因的多态性与阿尔茨海默病和脂质堆积、高脂血症、动脉粥样硬化和高胆固醇血症等多种心血管疾病及风险有关。

APOE与阿尔茨海默病研究的关联可延伸阅读赛业文章《阿尔茨海默病致病基因之APOE》;本文有关Apoe敲除模型及脂质代谢的基础内容,也可参阅《Apoe基因敲除小鼠》。

二、Apoe基因敲除模型构建

本品系B6J-Apoe KO(产品编号:C001507)为ApoE蛋白缺失小鼠模型,利用基因编辑技术敲除人APOE基因在小鼠体内的同源基因Apoe。该小鼠体内ApoE蛋白合成受阻,导致胆固醇水平升高,并自发形成动脉粥样硬化,使用高脂饮食(HFD)喂养的小鼠胆固醇水平升高程度进一步加剧。

纯合的B6J-Apoe KO小鼠可存活,正常饮食可自发形成动脉粥样硬化斑块,症状较轻;而高脂饲料饲喂诱导的主动脉粥样硬化加剧,症状更重。该模型可用于高胆固醇血症、动脉粥样硬化和阿尔茨海默病等疾病领域的研究。

如需进一步核对B6J-Apoe KO具体品系资料,可查看C001507模型产品页;也可浏览Apoe-KO小鼠品系库中的品系资源。页面名称或遗传背景存在差别时,应以对应品系页面为准。

三、B6J-Apoe KO模型验证数据

(1)生长曲线

B6J-Apoe KO小鼠与野生型小鼠在正常饮食和高脂饮食下的体重变化曲线

图1  B6J-Apoe KO小鼠和野生型(WT)小鼠在正常饮食和高脂饮食(HFD)*条件下的体重变化曲线

结果显示,B6J-Apoe KO小鼠在正常饮食和高脂饮食条件下生长情况大致相同。高脂喂养的野生型小鼠体重有所上升,内部检测数据显示在20周后,野生型小鼠心脏主动脉弓和主动脉血管均正常,无动脉粥样硬块产生。

(2)雄性小鼠血脂生化指标

雄性B6J-Apoe KO小鼠和野生型小鼠在正常饮食及高脂饮食下的血脂生化指标

图2 雄性B6J-Apoe KO小鼠和野生型(WT)小鼠在正常饮食和高脂饮食(HFD)条件下的血脂生化指标

数据显示在正常饮食条件下,与野生型小鼠相比,雄性B6J-Apoe KO小鼠体内甘油三酯(TRIG)、胆固醇(CHOL)和低密度脂蛋白(LDL-C)水平有不同程度升高。高脂饮食进一步提升雄性B6J-Apoe KO小鼠体内以上指标的水平。而雄性B6J-Apoe KO小鼠和野生型(WT)小鼠体内的高密度脂蛋白(HDL-C)水平没有明显差异。

(3)雌性小鼠血脂生化指标

雌性B6J-Apoe KO小鼠和野生型小鼠在正常饮食及高脂饮食下的血脂生化指标

图3 雌性B6J-Apoe KO小鼠和野生型(WT)小鼠在正常饮食和高脂饮食(HFD)条件下的血脂生化指标

在正常饮食条件下,与野生型小鼠相比,雌性B6J-Apoe KO小鼠的胆固醇(CHOL)和低密度脂蛋白(LDL-C)水平显著升高。高脂饮食会进一步提升雌性B6J-Apoe KO小鼠体内胆固醇(CHOL)和低密度脂蛋白(LDL-C)水平。而雌性B6J-Apoe KO小鼠和野生型(WT)小鼠体内的高密度脂蛋白(HDL-C)和甘油三酯(TRIG)水平没有明显差异。

(4)雄性B6J-Apoe KO小鼠主动脉病理

雄性B6J-Apoe KO小鼠正常饮食和高脂饮食条件下的主动脉粥样硬化斑块病理图

图4 雄性B6J-Apoe KO小鼠在正常饮食(ND)和高脂饮食(HFD)条件下的主动脉粥样硬化斑块检测

雄性B6J-Apoe KO小鼠在正常饮食10周后可自发形成动脉粥样硬化斑块,症状较轻。在高脂饲料饲喂诱导后,主动脉粥样硬化加剧,在喂养第12周后表现越发明显,第14周症状持续加重并在第16周达中晚期病理表型。

(5)雌性B6J-Apoe KO小鼠主动脉病理

雌性B6J-Apoe KO小鼠正常饮食和高脂饮食条件下的主动脉粥样硬化斑块病理图

图5 雌性B6J-Apoe KO小鼠在正常饮食(ND)和高脂饮食(HFD)条件下的主动脉粥样硬化斑块检测

雌性B6J-Apoe KO小鼠在正常饮食12周后可自发形成动脉粥样硬化斑块,其症状较轻。在高脂饲料饲喂诱导后,其主动脉粥样硬化加剧,在喂养第14周后表现越发明显并在第16周时持续加重。

四、Apoe小鼠模型数据阅读要点

下表仅归纳原文已经描述的比较结果,便于对照相应图1—图5;它不替代原始段落或图表,也未加入新的实验数据。

验证项目原文结果要点
生长曲线原文称B6J-Apoe KO小鼠在正常饮食和高脂饮食下生长情况大致相同;高脂喂养的WT小鼠体重有所上升。
雄性血脂正常饮食下TRIG、CHOL和LDL-C较WT有不同程度升高;高脂饮食进一步提升以上指标;HDL-C未见明显差异。
雌性血脂正常饮食下CHOL和LDL-C较WT显著升高;高脂饮食进一步提升;HDL-C和TRIG未见明显差异。
雄性主动脉病理正常饮食10周可见轻度斑块;高脂饮食下第12周后表现明显,第14周加重,第16周达中晚期病理表型。
雌性主动脉病理正常饮食12周可见轻度斑块;高脂饮食下第14周后表现明显,第16周继续加重。

解读Apoe小鼠模型验证数据时,应同时查看性别、饮食条件和观察周数。本文雄性与雌性血脂指标描述并不完全相同,病理观察时间点也有所区别,因此建议按原文分组阅读,不将单一条件下的结果直接推广到其他实验设置。

五、Apoe小鼠研究与模型资源

B6J-Apoe KO小鼠(C001507)

查看本文所述模型对应的构建与验证资料。

Apoe-KO小鼠品系库(S-KO-22621)

浏览Apoe-KO小鼠品系资源;具体基因型及遗传背景以品系页信息为准。

相关模型可查看代谢及心血管模型;如研究涉及模型表型检测,可了解表型分析服务。药效评价服务入口包括代谢及心血管药效评价和阿尔茨海默病药效评价。如需沟通研究需求,可联系赛业生物。

常见问题:Apoe小鼠模型选择与药效评价

Apoe KO小鼠和Ldlr KO小鼠用于动脉粥样硬化研究时,应该如何选择?

两类模型都常用于动脉粥样硬化研究,但适合解决的问题不同。Apoe KO小鼠在正常饮食条件下即可出现自发性脂代谢异常和动脉粥样硬化,高脂饮食可进一步加速病变,因此更适合需要稳定、较快获得斑块表型的研究。Ldlr相关模型则更适合关注LDL受体通路、饮食依赖性高胆固醇血症或希望更精细控制诱导强度的项目。实际选型还应综合遗传背景、饮食配方、观察周期和终点设计。

B6J-Apoe KO小鼠做药效实验时,正常饮食和高脂饮食应该怎么选?

正常饮食更适合观察Apoe缺失本身引起的自发性脂质代谢异常和斑块形成,高脂饮食则能够进一步放大高胆固醇血症和主动脉病变,更适合需要在明确时间窗内形成较强疾病表型的药效研究。若候选药物主要作用于早期脂质代谢异常,可重点考虑正常饮食背景;若研究重点是斑块负荷、斑块进展或干预效果,高脂饮食通常更容易形成可量化差异。

Apoe KO小鼠做动脉粥样硬化药效评价时,只看血脂指标够吗?

通常不够。TRIG、CHOL、LDL-C、HDL-C等指标可以反映系统性脂质代谢变化,但药物是否真正影响动脉粥样硬化斑块形成和进展,还应结合主动脉或主动脉根部病理、斑块面积、组织学变化等终点。对于机制研究,还可进一步增加炎症、巨噬细胞浸润或其他与候选药物作用机制直接相关的指标。

为什么Apoe KO小鼠实验需要关注雌雄差异?

雄性和雌性B6J-Apoe KO小鼠在血脂变化幅度以及主动脉病理出现时间上可能并不完全一致。本文展示的数据中,不同性别的部分血脂指标变化和正常饮食下出现斑块的时间点存在差别,因此性别本身就是重要实验变量。药效研究应在方案设计阶段明确性别,并避免将单一性别的结果直接外推到另一性别。

Apoe KO小鼠在什么时间点开始给药,更适合做预防性研究或治疗性研究?

如果研究目标是评价预防性干预,可在明显斑块形成前开始给药;如果希望评价对既有病变的改善作用,则应在脂代谢异常或斑块表型已经建立后再进行干预。由于雄性、雌性以及不同饮食条件下的病理进展速度并不完全一致,因此给药起始时间和终点评价时间不宜机械采用固定周龄,而应结合性别、饮食条件和预期病变阶段设计。

B6J-Apoe KO小鼠适合评价哪些类型的候选药物?

该模型适合用于高胆固醇血症、脂质代谢紊乱和动脉粥样硬化相关候选药物的临床前研究,也可用于评价影响脂蛋白代谢、炎症反应、斑块形成或斑块进展的干预策略。若药物机制涉及神经系统脂质运输或APOE相关神经退行性疾病,还需要根据具体研究问题配置相应的神经行为、组织学或分子终点。

Apoe KO小鼠出现血脂改善,就能说明动脉粥样硬化斑块一定改善吗?

不能直接这样判断。血脂下降与斑块改善可能相关,但不同药物可能分别作用于脂质代谢、炎症反应、免疫细胞浸润或斑块稳定性。即使血脂变化明显,也仍需要结合主动脉病理和斑块定量结果判断是否真正影响病变进程。因此,血脂与组织病理最好作为互补终点,而不是相互替代。

Apoe KO小鼠的结果能否直接外推到人类动脉粥样硬化?

不能直接等同。Apoe KO小鼠能够稳定形成高脂血症和动脉粥样硬化表型,是经典的机制研究和药效评价模型,但其脂蛋白代谢、生理环境和病变进展与人类仍存在差异。更合理的做法是将其作为临床前证据链的一部分,并结合候选药物作用机制、其他模型、组织病理和分子指标综合判断转化价值。

页面标签

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围绕Apoe小鼠模型、动脉粥样硬化或血脂研究,可结合模型背景、饮食条件及观察终点进一步了解相关资源与评价服务。

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以下赛业文章分别对应Apoe-KO表型、动脉粥样硬化模型选择及APOE相关研究主题:

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参考文献

[1]Huang Y, Mahley RW. Apolipoprotein E: structure and function in lipid metabolism, neurobiology, and Alzheimer's diseases. Neurobiol Dis. 2014 Dec;72 Pt A:3-12.

[2]Mahley RW, Weisgraber KH, Huang Y. Apolipoprotein E: structure determines function, from atherosclerosis to Alzheimer's disease to AIDS. J Lipid Res. 2009 Apr;50 Suppl(Suppl):S183-8.

[3]Wang H, Kulas JA, Wang C, Holtzman DM, Ferris HA, Hansen SB. Regulation of beta-amyloid production in neurons by astrocyte-derived cholesterol. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Aug 17;118(33):e2102191118.

[4]Serrano-Pozo A, Das S, Hyman BT. APOE and Alzheimer's disease: advances in genetics, pathophysiology, and therapeutic approaches. Lancet Neurol. 2021 Jan;20(1):68-80. 

[5]Yin C, Ackermann S, Ma Z, Mohanta SK, Zhang C, Li Y, Nietzsche S, Westermann M, Peng L, Hu D, Bontha SV, Srikakulapu P, Beer M, Megens RTA, Steffens S, Hildner M, Halder LD, Eckstein HH, Pelisek J, Herms J, Roeber S, Arzberger T, Borodovsky A, Habenicht L, Binder CJ, Weber C, Zipfel PF, Skerka C, Habenicht AJR. ApoE attenuates unresolvable inflammation by complex formation with activated C1q. Nat Med. 2019 Mar;25(3):496-506.

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