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臨床前肥胖研究設計:十大問題

2020-01-27

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回顧我們最近的網絡研討會中關于優化臨床前肥胖研究和模型選擇的十大問題,并由科學管理部總監Fred Beasley博士進行解答。

臨床前小鼠模型中的肥胖和糖尿病

為什么BKS(C57BL/Ks)中的糖尿病表型比C56BL/6小鼠更嚴重?

根據Mao et al的發表論文,總體來看,這一現象是由多方面的復雜因素造成的。很可能的一項機制性驅動因素是BKS對β細胞凋亡的背景急性敏感性,并促使高血糖癥提早進展為糖尿病。

另一促發因素可能是 脂肪因子的不同釋放特征。BKS小鼠從幼年開始也表現出較低的脂肪生成基因表達和胰島素對糖異生的抑制受損。

正常飲食ZDSD大鼠模型中體重/脂肪增加的作用機制是什么?

目前未能根據經驗確定其作用機制,需要開展更多的調查工作。盡管ZDSD大鼠的日間攝食量多于Sprague Dawley大鼠,但前者的單位體重總攝食量并不高于年齡匹配的SD大鼠。

ZDSD大鼠來自包含SD大鼠的穩定飲食誘導的肥胖(DIO)譜系的雜交系,而已知該譜系大鼠的飼料效率高于Zucker糖尿病肥胖(ZDF)大鼠的肥胖抵抗(DR)隊列。但是,飼料效率的提高僅在高脂飲食中得到證實,即使是進食低脂標準飼料,DIO和ZDSD大鼠也會自發肥胖。

ZDSD大鼠已被用于評估哪些減肥藥?

賴諾普利是一種血管緊張素轉化酶(ACE)抑制劑,可使ZDSD大鼠中的 糖尿病蛋白尿減少85%,與糖尿病持續時間或初始白蛋白排泄無關。

西格列汀的作用已在 改善葡萄糖耐量ZDSD大鼠中得到證實。與人體中的觀察結果一致,二甲雙胍、羅格列酮和艾塞那肽均可降低血糖,而且羅格列酮還可導致體重增加。

臨床前小鼠模型中的肥胖和非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD)/非酒精性脂肪性肝炎(NASH)

促使C57BL/6小鼠出現NASH的最佳DIO飲食是什么?觀察到NASH證據所需的最短時間是多少?

在Liu et al開展的一項研究中,觀察到了令人信服的NASH(包括纖維化)證據,出現于第8-16周 。本研究采用Research Diets的高脂D12492飼料(60%總脂肪[按千卡計]和9.4%蔗糖[按體重計]),并在飲用水中加入高果糖和葡萄糖。我們推薦使用這種混合飼料,因為它是行業領先的標準飼料,可使研究間的比較更加可靠。

盡管本研究實施所使用的C57BL/6J小鼠來自獨立于Jackson Laboratory之外的機構,但我們仍建議在進行全面研究之前向您的供應商確認動物的重現性。

另外,還對C57BL/6J小鼠的GAN和AMLN飼料進行了比較:

  • GAN飼料(Research Diets #D09100310):40%總脂肪(按千卡計),其中75%為棕櫚油、20%果糖(按體重計)和2%膽固醇(按體重計)。
  • AMLN飼料(Research Diets #D09100301):40%總脂肪(按千卡計),其中75%為反式脂肪、20%(按重量計)果糖和2%膽固醇(按體重計)。

進食26+周后,有可觀察到非常令人信服的NASH體征,包括顯著的纖維化。然而,尚未獲得26周內的疾病進展數據,而如果需要如此長的時間誘導NASH,該模型的效用將十分有限。 GAN飼料在文獻中也很少提及,這可能使研究間比較復雜化。

在MS-NASH小鼠模型中,最早可在什么時候觀察到NAFLD?

使用含果糖的西方飲食飼料時:

  • 最早在第4周可觀察到肝腫大和脂肪變性。
  • 第8周前可觀察到顯著水平的肝功能障礙血清生物標志物。
  • 第12周時可觀察到肝臟甘油三酯含量。
  • 第16周時可觀察到NAS升高和纖維化發作。

在含果糖的西方飲食飼料中加入四氯化碳可加速這些時間線,并進一步加重纖維化。

是否有MS-NASH與ob/obdb/db的并列比較數據?

目前還沒有。我們的數據可與闡述采用相似飲食方案研究的瘦素通路小鼠特征的文獻進行獨立比較。

目前已在MS-NASH小鼠中測試了哪些肥胖標準治療方案?

尚未使用MS-NASH小鼠對肥胖標準治療(SoC)藥物進行評估。不過,已測試3種SoC藥物對于肥胖合并癥的作用并證實了這些藥物的有效性。

索馬魯肽是一種GLP-1R激動劑,其作用機制與利拉魯肽相同,而利拉魯肽是FDA批準用于減肥的再利用糖尿病藥物。給藥后,索馬魯肽可改善MS-NASH小鼠的葡萄糖耐量,減少攝食量并短暫降低體重。

二甲雙胍是一種獲批用于降低糖尿病患者的血糖水平并改善胰島素敏感性的處方藥,并且還經常用于治療肥胖(標簽外使用)。二甲雙胍可改善MS-NASH小鼠的葡萄糖耐量和胰島素敏感性。

奧貝膽酸已經FDA批準用于治療原發性膽管炎,目前正在評估該藥物對于NASH的作用。在進食西方飲食飼料+果糖(置飲用水中)的MS-NASH小鼠中,奧貝膽酸治療可降低肝臟重量和肝臟甘油三酯水平,并減少肝細胞氣球樣變。

NASH合并2型糖尿病的最佳小鼠模型是什么?

這取決于您的研究要求。

如果完整的瘦素信號傳遞是先決條件,那么包括MS-NASH和DIAMOND在內的多基因品系小鼠均可采用西方飲食飼料(高脂肪、高果糖)。這些模型會出現高血糖癥和高胰島素血癥,并在大約16周時出現NAFLD體征,22周時進展為纖維化。進食加有CCl4的飼料時,MS-NASH小鼠在12-16周內出現纖維化。

另一常用模型是 進食GAN飼料的ob/ob小鼠(如上所述),該模型在進食后短短8周內就表現出高血糖癥、高胰島素血癥、脂肪肝、肝功能障礙血清生物標志物以及顯著的NAS和纖維化評分。

研究設計和技術

臨床前肥胖研究的挑戰之一是采用長期經口管飼給藥。對于嚙齒類動物研究,您是否還有類似的替代策略?

嚙齒類動物模型有多種給藥策略可供選擇。管飼給藥最明顯的替代策略是改變給藥途徑,如皮下或腹腔內給藥。這些給藥操作簡單,且相對無應激。

如果不適宜采用注射途徑,將藥物混合到飼料中(“混合”)或溶解在飲用水中也是常見的選擇。關于藥物與飼料的混合,請咨詢您的臨床前CRO以及嚙齒類動物飼料的供應商,以了解如何將您的化合物配制成飼料。

在研究設計中,您需要考慮幾項關鍵因素。建議定期監測攝食量或飲水量,以確保動物攝入規定劑量。這可能需要單獨飼養動物,以進行更準確的測量。 如果化合物的香味導致動物的攝食量和飲水量增加,建議將給藥組與對照組的研究開始時間錯開。如此可允許向對照組提供匹配的食物分配,以便對照組動物攝入與治療組相同的標準數量卡路里或液體。

使用CLAMS系統進行間接測熱應納入多少只小鼠?

快速文獻審查結果表明,在涉及綜合實驗動物監測系統(CLAMS)的研究中,n值通常為8-10。然而,您始終應進行一項試點研究,以考察治療效應的時間窗和標準差。采用適當把握度的計算將確認該樣本量是否足以生成可靠數據。

Topics: Blog, CVMD

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