Összehasonlítási útmutató: Szén-tetraklorid indukciós és kolinhiányos étrend modellek

Preklinikai NASH fibrózis modellek kidolgozása

A NASH fibrózist számos mechanisztikus tengely vezérli, amelyek mentén néhány gyors, hagyományos rágcsáló modell működhet. Ez egy sor gyors modellt kínál, amelyek bizonyos gyógyszerjelöltek számára alkalmasnak bizonyulhatnak:

Toxin-indukció gyulladás, steatosis és sejthalál szén-tetraklorid alkalmazásával
Diétás kolin- és metioninhiány okozta máj steatosis
Új generációs kolinhiányos modellek, amelyek javítják a NASH-t a korábbi modellben megfigyelt súlyos fogyás nélkül

Ez a bejegyzés összehasonlítja ezeket a hagyományos fibrózis modelleket, megvizsgálva azok előnyeit és korlátait a fibrózis és a NASH gyógyszerfejlesztés szempontjából.

Szén-tetraklorid indukciós modell vs kolinhiányos étrend modellek

Szén-tetraklorid NASH fibrózis modellek

Az oldószeres szén-tetraklorid (CCl4) a máj citokróm P450 által triklór-metil-gyökvé (–CCl3) metabolizálódó toxin. Ez számos májcéllal reagál, hogy több NASH-szerű hatást érjen el:

mitokondriális reaktív oxigénfajok által kiváltott gyulladás
steatosis a lipidmetabolizáló enzimek csökkent aktivitásától és a Golgi által vezérelt VLDL-szekréciótól
sejthalált és fibrózist eredményező generalizált sejtkárosodás

Ezek a káros hatások elhízás és inzulinrezisztencia nélkül jelentkeznek, és jelentős mennyiségű sejthalállal járnak, amely független a lipidek tárolásától és anyagcseréjétől. Ezért ez nem jelenti a valódi NAFLD-t. Ennek ellenére a CCl4 modellnek három fő előnye van.

Először is, nagyon egyszerű végrehajtani, jellemzően hetente kétszer a CCl4 intraperitoneális injekcióit alkalmazva négy-hat hétig, az egér törzsének érzékenységétől függően. A népszerű és megfizethető BALB/c, C57BL/6 és DBA/2 laboratóriumi törzsek jól dokumentáltan magas és közepes érzékenységet mutatnak. Népszerű patkánytörzsek, köztük Sprague Dawley és Wistar is alkalmasak.

Másodszor, a modell bemutatja az emberi betegség sok szövettani jellemzőjét. Ez magában foglalja a progresszív fibrózist, a pericentralis területekről a súlyos áthidaló fibrózis, majd a hepatocelluláris carcinoma felé haladva. A májtranszaminázok (ALT, AST) szivárgása könnyen számszerűsíthető keringési biomarkereket biztosít a májbetegség progressziójához, míg a TNFα és IL-6 citokinek a gyulladás markerei. A betegség súlyossága dózistól függ, és a fibrózis spontán reverzibilis lehet, ha szuboptimális kezelési rendet alkalmaznak, ami potenciálisan megzavarhatja a NASH-reverz tesztvizsgálati cikkek hatékonyságát. Összességében a CCl4 modell egy jól jellemzett rendszer a NASH terápiák hatékonyságának kiszámításához a kiszámítható súlyosságtól kezdve.

Végül a CCl4 hepatoxicitása számos mechanizmust tartalmaz, amelyek a NASH gyógyítására irányuló gyógyszerfejlesztési törekvések célpontjai. Ide tartozik az apoptózist kiváltó NLRP3 gyulladás és a transzformáló β növekedési faktor profibrotikus aktivitása. Nevezetesen, a farnezilX receptor (FXR) expresszióját a CCl4 elnyomja. Az FXR aktivitás farmakológiai megmentése obetikolsav (OCA) alkalmazásával ebben a modellben védőnek bizonyult; Várhatóan az OCA lesz az első FDA által jóváhagyott NASH gyógyszer ebben az évben.

A humán NAFLD/NASH-ra való valódi transzlatálhatóság hiánya mellett ennek a modellnek a jelentős hátránya a nem hepatikus szerveket és szöveteket érintő szisztémás toxicitás. A CCl4 másik kihívása a technikus potenciális kémiai veszélye. Ezt a modellt csak képzett, megfelelő védőfelszereléssel és kémiai biztonsági infrastruktúrával rendelkező üzemeltetők végezhetik.

Kolinhiányos étrend NASH fibrózis modellek

A kolinhiányt a rágcsálók étrendi NASH-modelljeinek több generációja kihasználta. A kolin és a metionin együttesen kulcsfontosságú tápanyag szükséges a máj mitokondriális β oxidációjához és a nagyon kis sűrűségű lipoprotein (VLDL) szintéziséhez. Metionin/kolinhiányos (MCD) étrend táplálásakor a triglicerid export gátolható, gyorsan kiváltva a máj steatosisát és gyulladását.

A CCl4-hez hasonlóan az MCD-diéta is könnyű a könnyűsége és a gyors indukciós ideje miatt. A szérum ALT/AST szintjének robusztus emelkedése két héten belül bekövetkezik, és a klinikai NAFLD aktivitási pontszámok a maximális érték közelében vannak, ugyanabban az időtartamban. A fibrózis is gyorsan előfordul, már 4 hét alatt nyilvánvalóvá válik, és 10 héten belül súlyosvá válik. A fibrózis reverzibilis egy 16 hétet meg nem haladó időtartam után, ezért a modellt az NASH enyhítésére szolgáló szerek kiértékelésének meghosszabbított időtartamán keresztül kell futtatni. Az állatok kiválasztása azonban korlátozottabb, mint a CCl4 modell esetében. A C57Bl/6 egerek a fogékony egér törzsek; patkányoknál robusztus steatosis alakul ki, de csak kisebb gyulladás és nincs fibrózis.

Az MCD modellnek számos fordítási és gyakorlati hátránya van. Legfeltűnőbb, hogy az állatok gyors és súlyos fogyást tapasztalnak - az étrend kezdetén meghaladja a 40% -ot -, valamint csökkent a szérum glükóz, trigliceridek és koleszterinszint. A súlycsökkenés ilyen mértékű jóléti következményekkel jár, és az állatkezeléssel és az adagolással kapcsolatos kihívásokat jelent a kezelő számára, míg a metabolikus fenotípusok közvetlenül ellentétesek az emberi állapottal. A modell transzkripciós változásait az emberi NAFLD rosszul reprezentatív képviselőjeként is kritizálták.

Második generációs kolinhiányos diéták

A második generációs kolinhiányos étrend szintén népszerűnek bizonyult a NAFLD/NASH kiváltásában rágcsálókban az MCD-diéta súlyos fogyása nélkül. A kolinhiányos, L aminosavval meghatározott (CDAA) étrend a fehérjetartalmat az L aminosavak pontos ekvivalenciájával helyettesíti. Noha a rövidítésben nem szerepel, a CDAA diéta a metionin esetében is csökken (de nem kimerült). A CDAA-n lévő C57Bl/6 és BALB/c egerekben 3 héten belül steatosis és gyulladás alakul ki. A fibrózis a 6. héten jelentkezik, a fibrózis a 21. hét körül enyhén-mérsékelten válik, és ez is visszafordítható.

Ez az étrend alkalmas a NAFLD/NASH indukálására Wistar és Fisher patkányokban is, a betegség kialakulásához és progressziójához hasonló időkerettel, mint az egereknél. Bár a súlycsökkenés nem hátránya ennek a modellnek egyik rágcsálónál sem, a NAFLD-t megelőző emberi metabolikus fenotípusok (inzulinrezisztencia, hiperglikémia, lipidémia stb.) Hiányoznak ebben a modellben.

A CDAA kalóriatartalmának 10-20% -ról 60% -ra való növelése (kolinhiányos, L aminosav-tartalmú, magas zsírtartalmú étrend; CDAHFD) felgyorsítja és súlyosbítja a NASH-t, és jelentősen csökkenti a fibrózis spontán reverzibilitását. Ez a módosítás jól alkalmas a fibrolitikus szerek értékelésére a NASH terápiában. Ez a modell szintén előrehalad a cirrhosis, a portál hipertónia és a májelégtelenségben a C57Bl/6 egérben 24 héten belül, így meglehetősen sokoldalú a májbetegség kutatási projektjeiben. Ennek ellenére a metabolikus szindróma jellemzői, beleértve az elhízást, a hiperglikémiát és a hipertrigliceridémiát, hiányoznak a kolinhiányos étrend ezen iterációjában.

A CDAHFD utolsó változata, amely súlyos súlyvesztés nélkül még súlyosabb májkárosodást és májfibrózist okoz, egy új koleszterin-hozzáadott, kolinhiányos fibrózis (CCDF) diéta. A szabad koleszterin toxikus tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek stimulálják a gyulladásos reakciókat, fokozva a hepatocita halálát és a fibrózist. A CCDF klinikailag releváns mennyiségű koleszterint tartalmaz (körülbelül 1 tömeg%). Mind a Wistar patkányok, mind a C57BL/6 egerek adatai azt mutatják, hogy a CCDF étrend értékes platformot nyújt a máj steatosisának és fibrózisának kiváltásához 6-9 hét alatt, és magas zsírtartalmú étrenden a NASH/fibrosis néhány patkánymodelljének egyikét hozza létre.

A hagyományos rágcsálómodellek korlátai

E modellek egyik fő figyelmeztetése, és a NASH gyógyszerek preklinikai fejlesztésének kihívása általában a lefordíthatóságuk. Egy korábbi blogbejegyzés olyan étrendeket ismertetett, amelyek integrálják a nyugati populációk rossz étkezési szokásait, táplálják azokat az állatokat, akik hajlamosak vagy poligén hajlamosak az anyagcsere-betegségekre. Ez a jelenlegi modellgeneráció a legjobb a kategóriában az emberi betegségek összesítése szempontjából, de hosszú indukciós időt igényelnek a végpontokhoz, és nagy az állatok közötti variabilitás.

Következtetés

A hepatotoxicitás klasszikus CCl4-modellje és a kolinhiány okozta steatosis többszöri iterációja jól jellemzett és széles körben elérhető rágcsáló-modellcsomagot nyújt a NASH és a májfibrózis számára. Szén-tetraklorid-indukciós vagy kolinhiányos étrend-modellek kiválasztásakor, valamint azok előnyeivel együtt, figyelembe kell venni az emberi állapotra való fordíthatóság számos korlátozását. Az itt összefoglalt összes modell nem mutat be olyan metabolikus szindrómát, amely jellemzően megelőzné az emberi zsírmáj betegségét.

Megfelelő tudományos kontextusban azonban lehetővé teszik a NASH terápiák gyors és releváns preklinikai jellemzését, és igazolható alternatívák lehetnek a lassabb, de lefordíthatóbb kategóriájú legjobb modellek bevonásával, amely nyugatiasított étrendet és rágcsáló törzseket tartalmaz poligén hajlammal a májbetegségekre.