导读

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是一种缓慢型临床疾病，是心血管疾病的核心，是引起心肌梗死、中风和周围血管疾病的导火索^[1]。脂质代谢异常造成的脂质沉积是动脉粥样硬化最直接的致病因素，受累动脉病变从内膜开始，积聚的脂质外观呈黄色粥样，一般先有脂质和复合糖类的异常沉积，进而纤维组织增生及钙质沉着，并伴随着动脉中层逐渐蜕变和钙化，导致动脉壁增厚变硬、失去弹性以及血管腔狭窄。

随着血管逐渐狭窄，病变又会累及不同器官，出现头晕、心痛、胸闷和顽固性高血压、糖尿病等症状，可以说动脉粥样硬化就像一颗“不定时*”。目前我国是全球动脉粥样硬化疾病高发区，60岁以上老年人的发病率高达79.9%；并且近几年偏于年轻化趋势，严重影响人类的生命健康。

动脉粥样硬化及动脉斑块简图^[2]

动脉粥样硬化是多因素共同作用引起的，发病机制较为复杂且尚未完全阐明。目前来看，大小鼠是动脉粥样硬化研究中最常用的物种，尽管有局限性，但其与人类的动脉粥样硬化过程的许多关键特征是相似的，仍然是动脉粥样硬化模型的首选物种。

动脉粥样硬化的发展与胆固醇运输颗粒低密度脂蛋白（LDL）密切相关^[3]，主要为载脂蛋白E（ApoE）基因和低密度脂蛋白受体（LDLR）基因，可为动脉粥样硬化的治疗和预防提供参考依据。

B-Apoe KO小鼠

载脂蛋白E（Apolipoprotein E, ApoE）是一种与脂质颗粒相关的载体蛋白，主要由肝脏和外周组织中的巨噬细胞产生，是血浆脂蛋白的核心成分。ApoE将脂蛋白、脂溶性维生素和胆固醇输送到淋巴系统，然后进入血液，防止富含胆固醇的颗粒在血浆中积聚，是预防、治疗动脉粥样硬化血管疾病的主要靶点基因。研究表明，ApoE能够通过多种方式预防动脉粥样硬化^[4]：促进循环系统中富含甘油三酯的脂蛋白的有效吸收；维持正常的巨噬细胞脂质稳态；调节免疫功能等。

百奥动物BioMice利用基因编辑技术构建了B-Apoe KO小鼠。利用高脂饮食喂养诱导的小鼠胆固醇水平升高程度加大，硬块的形成进一步加剧，类似于人类动脉粥样硬化及动脉粥样硬化性心脏病中的饮食依赖性，可用于心血管疾病及阿尔兹海默症的研究。

B-Apoe KO小鼠特殊饮食诱导动脉粥样硬化模型的建立

（A-B）小鼠在12周和20周时的动脉粥样硬化斑块。（C-D）主动脉窦在第12周和第20周的油红结果。（E）12周时主动脉弓大体染色。

12周时动脉粥样硬化小鼠模型的组织染色和血液生化结果（A）主动脉窦的H&E结果增加。（B-C）免疫组化显示α-SMA和F4/80的表达。（D）血清ALT、AST、TC、TG、HDL-C和LDL-C水平。数值以平均值±SEM表示。**p<0.01，***p<0.001。

B-Ldlr KO大鼠

低密度脂蛋白受体（Low density lipoprotein receptor, LDLR）是一种存在于网格蛋白包被的凹坑中的细胞表面受体，介导血浆中主要携带胆固醇的脂蛋白LDL的内吞作用，并且它能够结合APOE蛋白，从而清除血液中的脂蛋白颗粒，调节血浆胆固醇水平^[5]。

百奥动物BioMice利用基因编辑技术构建了B-Ldlr KO大鼠模型。尤其是当喂食高脂饮食时，这使Ldlr敲除大鼠成为研究动脉粥样硬化的良好模型进而具有重要的临床意义。这种大鼠可用于支持许多领域的研究，包括糖尿病、肥胖研究、过早患冠心病的风险及代谢研究等。

B-Ldlr KO大鼠的模型验证及分析

纯合Ldlr^tm1/Bcgen大鼠在4个月大时表现出显著升高的血清胆固醇水平。

PCSK与动脉粥样硬化的关系

除了ApoE和LDLR基因外，还有其他与血脂调控相关的类似于PCSK9等靶点用于构建动脉粥样硬化模型，这些模型具有不同的致病机制和病理表型，助力动脉粥样硬化和高脂血症等疾病的研究及治疗药物的开发^[6]。

PCSK9是近年来在降脂药开发领域研究的一个新兴靶点，主要在肝脏中表达。PCSK9在LDL-C代谢中发挥重要作用。在肝细胞质膜，分泌的PCSK9的催化结构域与LDL-R结合并被内化，进入内体途径。内体的低pH值增强了PCSK9对LDL-R的亲和力，防止受体再循环到细胞表面。而PCSK9与LDL-R结合后再与LDL-C结合形成新的复合体进入溶酶体中一起被降解，最终导致LDL-R 减少，LDL-C的降解随之减少，从而使LDL-C的水平升高^[7]。

PCSK9 在 LDL 受体 (LDL-R) 代谢中的作用^[7]

脂质代谢分析

B-hPCSK9 小鼠的脂质代谢分析。分析 B-hPCSK9 小鼠和野生型 C57BL/6 小鼠（n=36，6周）TG、TC、LDL-C和 HDL-C 的血浆浓度。B-hPCSK9小鼠和野生型 C57BL/6 小鼠之间无差异。TG：甘油三酯；TC：总胆固醇；HDL-C：高密度脂蛋白胆固醇；LDL-C：低密度脂蛋白胆固醇。

药效验证

抗人 PCSK9 抗体在 WD 诱导 B-hPCSK9 小鼠的体内有效性。B-hPCSK9 小鼠给予Alirocumab（内部）/Evolocumab（内部）或同型对照抗体（单次给药，s.c.）(n=8，雄鼠)。在第-5、1、3、5和8天采集血液进行分析。与同型对照相比，抗人 PCSK9 抗体给药组小鼠的血清 LDL-C(A) 和 TC(B) 水平降低，表明抗人 PCSK9 抗体可有效控制雄性 B-hPCSK9 小鼠的血脂。数值表示为平均值±SEM。TC：总胆固醇；LDL-C：低密度脂蛋白胆固醇。WD：西方饮食。

抗人 PCSK9 抗体上调 B-hPCSK9 小鼠的 LDLR 水平。B-hPCSK9 小鼠给予Alirocumab（内部）/Evolocumab（内部）或同型对照抗体（单次给药，s.c.）(n=6，雄鼠)。在第8天采集肝组织用于 ELISA 分析。与同种型对照相比，抗人 PCSK9 抗体给药组小鼠中 LDLR 水平上调。数值表示为平均值±SEM。LDLR：低密度脂蛋白胆固醇受体。WD：西方饮食。

表1. 动脉粥样硬化相关小鼠模型

参考文献

[1]Besa Emini Veseli，Paola PerrottaEuropean Journal of Pharmacology，Animal models of atherosclerosis，Volume 816, 5 December 2017.

[2]Wikipedia/CC BY 3.0

[3]Godfrey, S, Getz, Catherine, A, & Reardon. (2012). Animal models of atherosclerosis. Arteriosclerosis Thrombosis & Vascular Biology.

[4]Jean Davignon, Jeffrey S.Cohn, et al. Apolipoprotein E and atherosclerosis: insight from animal and human studies.Clinica Chimica Acta.Clinica Chimica Acta.

[5]Brown, Michael S, and Joseph L. Goldstein. A receptor-mediated pathway for cholesterol homeostasis. Science232.4746(1986): 34-47.

[6]Gresham, G. A.  (2017). Animal models of atherosclerosis. Biomedical Reports, 6(3), 259-266.

[7]Hess, C. N., Low Wang, C. C. & Hiatt, W. R. PCSK9 Inhibitors: Mechanisms of Action, Metabolic Effects, and Clinical Outcomes. Annual review of medicine 69, 133-145