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临床前肥胖研究设计:十大问题

2020-01-27

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回顾我们最近的网络研讨会中关于优化临床前肥胖研究和模型选择的十大问题,并由科学管理部总监Fred Beasley博士进行解答。

临床前小鼠模型中的肥胖和糖尿病

为什么BKS(C57BL/Ks)中的糖尿病表型比C56BL/6小鼠更严重?

根据Mao et al的发表论文,总体来看,这一现象是由多方面的复杂因素造成的。很可能的一项机制性驱动因素是BKS对β细胞凋亡的背景急性敏感性,并促使高血糖症提早进展为糖尿病。

另一促发因素可能是 脂肪因子的不同释放特征。BKS小鼠从幼年开始也表现出较低的脂肪生成基因表达和胰岛素对糖异生的抑制受损。

正常饮食ZDSD大鼠模型中体重/脂肪增加的作用机制是什么?

目前未能根据经验确定其作用机制,需要开展更多的调查工作。尽管ZDSD大鼠的日间摄食量多于Sprague Dawley大鼠,但前者的单位体重总摄食量并不高于年龄匹配的SD大鼠。

ZDSD大鼠来自包含SD大鼠的稳定饮食诱导的肥胖(DIO)谱系的杂交系,而已知该谱系大鼠的饲料效率高于Zucker糖尿病肥胖(ZDF)大鼠的肥胖抵抗(DR)队列。但是,饲料效率的提高仅在高脂饮食中得到证实,即使是进食低脂标准饲料,DIO和ZDSD大鼠也会自发肥胖。

ZDSD大鼠已被用于评估哪些减肥药?

赖诺普利是一种血管紧张素转化酶(ACE)抑制剂,可使ZDSD大鼠中的 糖尿病蛋白尿减少85%,与糖尿病持续时间或初始白蛋白排泄无关。

西格列汀的作用已在 改善葡萄糖耐量ZDSD大鼠中得到证实。与人体中的观察结果一致,二甲双胍、罗格列酮和艾塞那肽均可降低血糖,而且罗格列酮还可导致体重增加。

临床前小鼠模型中的肥胖和非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)/非酒精性脂肪性肝炎(NASH)

促使C57BL/6小鼠出现NASH的最佳DIO饮食是什么?观察到NASH证据所需的最短时间是多少?

在Liu et al开展的一项研究中,观察到了令人信服的NASH(包括纤维化)证据,出现于第8-16周 。本研究采用Research Diets的高脂D12492饲料(60%总脂肪[按千卡计]和9.4%蔗糖[按体重计]),并在饮用水中加入高果糖和葡萄糖。我们推荐使用这种混合饲料,因为它是行业领先的标准饲料,可使研究间的比较更加可靠。

尽管本研究实施所使用的C57BL/6J小鼠来自独立于Jackson Laboratory之外的机构,但我们仍建议在进行全面研究之前向您的供应商确认动物的重现性。

另外,还对C57BL/6J小鼠的GAN和AMLN饲料进行了比较:

  • GAN饲料(Research Diets #D09100310):40%总脂肪(按千卡计),其中75%为棕榈油、20%果糖(按体重计)和2%胆固醇(按体重计)。
  • AMLN饲料(Research Diets #D09100301):40%总脂肪(按千卡计),其中75%为反式脂肪、20%(按重量计)果糖和2%胆固醇(按体重计)。

进食26+周后,有可观察到非常令人信服的NASH体征,包括显著的纤维化。然而,尚未获得26周内的疾病进展数据,而如果需要如此长的时间诱导NASH,该模型的效用将十分有限。 GAN饲料在文献中也很少提及,这可能使研究间比较复杂化。

在MS-NASH小鼠模型中,最早可在什么时候观察到NAFLD?

使用含果糖的西方饮食饲料时:

  • 最早在第4周可观察到肝肿大和脂肪变性。
  • 第8周前可观察到显著水平的肝功能障碍血清生物标志物。
  • 第12周时可观察到肝脏甘油三酯含量。
  • 第16周时可观察到NAS升高和纤维化发作。

在含果糖的西方饮食饲料中加入四氯化碳可加速这些时间线,并进一步加重纤维化。

是否有MS-NASH与ob/obdb/db的并列比较数据?

目前还没有。我们的数据可与阐述采用相似饮食方案研究的瘦素通路小鼠特征的文献进行独立比较。

目前已在MS-NASH小鼠中测试了哪些肥胖标准治疗方案?

尚未使用MS-NASH小鼠对肥胖标准治疗(SoC)药物进行评估。不过,已测试3种SoC药物对于肥胖合并症的作用并证实了这些药物的有效性。

索马鲁肽是一种GLP-1R激动剂,其作用机制与利拉鲁肽相同,而利拉鲁肽是FDA批准用于减肥的再利用糖尿病药物。给药后,索马鲁肽可改善MS-NASH小鼠的葡萄糖耐量,减少摄食量并短暂降低体重。

二甲双胍是一种获批用于降低糖尿病患者的血糖水平并改善胰岛素敏感性的处方药,并且还经常用于治疗肥胖(标签外使用)。二甲双胍可改善MS-NASH小鼠的葡萄糖耐量和胰岛素敏感性

奥贝胆酸已经FDA批准用于治疗原发性胆管炎,目前正在评估该药物对于NASH的作用。在进食西方饮食饲料+果糖(置饮用水中)的MS-NASH小鼠中,奥贝胆酸治疗可降低肝脏重量和肝脏甘油三酯水平,并减少肝细胞气球样变。

NASH合并2型糖尿病的最佳小鼠模型是什么?

这取决于您的研究要求。

如果完整的瘦素信号传递是先决条件,那么包括MS-NASH和DIAMOND在内的多基因品系小鼠均可采用西方饮食饲料(高脂肪、高果糖)。这些模型会出现高血糖症和高胰岛素血症,并在大约16周时出现NAFLD体征,22周时进展为纤维化。进食加有CCl4的饲料时,MS-NASH小鼠在12-16周内出现纤维化。

另一常用模型是 进食GAN饲料的ob/ob小鼠(如上所述),该模型在进食后短短8周内就表现出高血糖症、高胰岛素血症、脂肪肝、肝功能障碍血清生物标志物以及显著的NAS和纤维化评分。

研究设计和技术

临床前肥胖研究的挑战之一是采用长期经口管饲给药。对于啮齿类动物研究,您是否还有类似的替代策略?

啮齿类动物模型有多种给药策略可供选择。管饲给药最明显的替代策略是改变给药途径,如皮下或腹腔内给药。这些给药操作简单,且相对无应激。

如果不适宜采用注射途径,将药物混合到饲料中(“混合”)或溶解在饮用水中也是常见的选择。关于药物与饲料的混合,请咨询您的临床前CRO以及啮齿类动物饲料的供应商,以了解如何将您的化合物配制成饲料。

在研究设计中,您需要考虑几项关键因素。建议定期监测摄食量或饮水量,以确保动物摄入规定剂量。这可能需要单独饲养动物,以进行更准确的测量。 如果化合物的香味导致动物的摄食量和饮水量增加,建议将给药组与对照组的研究开始时间错开。如此可允许向对照组提供匹配的食物分配,以便对照组动物摄入与治疗组相同的标准数量卡路里或液体。

使用CLAMS系统进行间接测热应纳入多少只小鼠?

快速文献审查结果表明,在涉及综合实验动物监测系统(CLAMS)的研究中,n值通常为8-10。然而,您始终应进行一项试点研究,以考察治疗效应的时间窗和标准差。采用适当把握度的计算将确认该样本量是否足以生成可靠数据。

Topics: Blog, CVMD

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