心血管药物治疗筛选
斑马鱼血栓模型
在血栓性疾病的研究过程中,已经建立了许多动物血栓模型,但小鼠等哺乳动物模型普遍存在着实验操作复杂、实验周期长以及实验成本高等问题。斑马鱼幼鱼通体透明,血细胞在心脏和血液循环系统的堆积非常容易观察,因而利用斑马鱼来建立血栓模型也极为方便。
斑马鱼品系:野生型AB品系。
适用范围:化学药、生物药、天然混合提取物、中药提取物、纳米药物。
我们针对不同的发病机制利用化学诱导剂建立了多种斑马鱼血栓模型。血管内皮损伤型血栓模型:通过诱导剂损伤斑马鱼血管内皮,进而诱发血栓形成。
红细胞损伤型血栓模型:通过破坏红细胞膜,造成红细胞黏附、聚集,进而诱发血栓形成。
血小板聚集型血栓模型:通过促进血小板聚集诱发血栓形成。
抗血栓物质筛选红细胞性
血栓形成是指人体或动物在存活期间因某些诱因,血液有形成分在循环血中发生异常的血凝块,或者在心脏内壁或血管壁上发生血液沉积物。传统的动物模型均存在造模操作复杂、技术要求高、手术创伤大、血栓形成发生率低、并发症和死亡率高、模型建立不稳定、可重复性差等缺点,不利于后续抗血栓药物的评价与筛选工作。
斑马鱼胚胎透明,研究人员可活体动态观察斑马鱼体内动脉或静脉的血栓形成,实验干扰小。Jagadeeswaran等采用形态学方法、免疫学方法和功能研究,首先发现和鉴定了斑马鱼血小板的存在和特性。与人类类似,斑马鱼血小板也具有细胞和体液两种止血机制。
用造模药可以导致红细胞外翻和氧化应激的产生,红细胞外翻能够引起血细胞聚集,氧化应激产生导致内皮细胞损伤,进而导致血小板聚集、纤维蛋白原形成,最终诱导血栓发生。我们可以通过这一模型建造出了红细胞性血栓模型,并用阳性药行了模型的验证。
抗血栓物质筛选血小板聚集性
血栓形成是指人体或动物在存活期间因某些诱因,血液有形成分在循环血中发生异常的血凝块,或者在心脏内壁或血管壁上发生血液沉积物。传统的动物模型均存在造模操作复杂、技术要求高、手术创伤大、血栓形成发生率低、并发症和死亡率高、模型建立不稳定、可重复性差等缺点,不利于后续抗血栓药物的评价与筛选工作。
斑马鱼胚胎透明,研究人员可活体动态观察斑马鱼体内动脉或静脉的血栓形成,实验干扰小。Jagadeeswaran等采用形态学方法、免疫学方法和功能研究,首先发现和鉴定了斑马鱼血小板(thrombocyte)的存在和特性。与人类类似,斑马鱼血小板也具有细胞和体液两种止血机制。
我们可以通过这一模型特色建造出了血小板聚集型血栓模型并,用阳性药行了模型的验证。在黑色素等位基因突变型半透明Albino品系中,通过促进血小板聚集诱发血栓形成。除定性评价尾部血栓形成外,还可定量静脉血栓形成。
促血管生成模型
血管的形成在生理过程中起到很重要的作用,许多疾病都和血管生成的失衡有关,如缺血性心脑血管病。缺血性心脑血管病是指人的心血管或脑血管的血管壁异常损害导致的一系列临床综合症。其中血管壁的异常损害是指血管壁增厚、内壁炎症、动脉硬化、管腔狭窄、堵塞或血管壁破裂等。
斑马鱼血管形成模型进行药效学评价和药物新靶点验证获得广泛认可。目前,多支进入临床前实验或者临床试验阶段的抗癌药物(包括已获得FDA批准上市的药物),如Vatalanib (Novartis)、Thalidomide (Celgene)、Compound 6 (TargeGen)、Rosuvastatin、Solenopsin (Eli Lilly)等,均成功地利用斑马鱼血管形成模型进行了有效验证。
肠下血管直径:在肠下血管发育前给药,可模拟药物对肿瘤部位新生血管的作用。我们可以通过这一原理建造斑马鱼促血管形成模型,并用阳性药行了模型的验证,通过在转基因血管绿色荧光斑马鱼品系上评价肠下血管形成促进作用来筛选有效促血管形成活性物质。
促血管再生物质筛选
血管再生是指在原有血管的基础上生成新血管的过程,是一个极其复杂的过程,需要多种生长因子协同参与。血管新生多见于病理状态下,如在肿瘤生长、糖尿病视网膜病变中,这种病理性血管新生就需要进行抑制。但是,如果由于某些原因而使器官、组织陷入缺血状态,那么在治疗上就需要我们促进血管新生,通常见 于组织损伤的修复过程中,如创伤、缺血、炎性反应、伤口怠合等。许多疾病都和血管生成的失衡有关,如心血性心脑血管病。
斑马鱼血管形成模型进行药效学评价和药物新靶点验证获得广泛认可。目前,多支进入临床前实验或者临床试验阶段的抗癌药物(包括已获得FDA批准隹上市的药物),如 Vatalanib( Novartis)、 Thalidomide Celgene)、 Compound6( TargeGen)、 Rosuvastatin、 Solenopsin( Eli Lilly)等,均成功地利用斑马鱼血管 形成模型进行
了有效验证。
在肠下血管发育前给药,可模拟药物对肿瘤部位新生血管的作用。我们可以通过这一原理建造斑马鱼促血管再生模型,并用阳性药行了模型的验证,通过在转基因血管绿色荧光斑马鱼品系上评价肠下血管形成促进作用来筛选有效促血管再生活性物质。
心律不齐治疗物质筛选
心律失常是指心脏冲动的起源部位、心搏频率和节律以及冲动传导的任一异常。可由各种气质性心血管病、药物中毒、电解质和酸碱平衡失调等因素引起,部分心率失常也可因植物神经功能紊乱所致。临床上按心率失常发作时心率的快慢分为快速性和缓慢性心率失常两大类,前者见于过早搏动、心动过速、心房颤动和心室颤动等;后者以窦性缓慢性心率失常和各种传导阻滞为常见。
此处我们重点探究的是心脏传导阻滞,在心脏传导系统的任何部位的传导均可发生减慢或阻滞。如发生在窦房结与心房之间,称窦房传导阻滞,在心房与心室之间,则称房室传导阻滞。常见的有通过无水乙醇诱发犬房室传导阻滞的模型,此模型有损伤小,动物较易耐受,成功率高的优点,但是也存在费用高,操作难的缺点。
斑马鱼的心血管系统发育过程与人类有许多共同点,与人类的心脏发育具有相似的基因调控途径,其心脏发育可以直接用眼睛观察,具有高度的可视性,其生物结构、生理功能及主要离子通道(Na+、K+、Ca2+、Cl-)与哺乳动物心脏高度相似。例如在多个研究中,影响人类心脏的药物也诱导斑马鱼心率减慢、心包水肿、房室传导阻滞(A-V block)等心脏毒性。
再例如,ACM治疗药物的筛选等,都是运用斑马鱼模型成功筛选出了合适的治疗药物。因此,斑马鱼模型可以成为一个良好的心脏疾病治疗药物筛选模型。利用造模药建立斑马鱼心律不齐模型,可以更直观地筛选出改善房室传导阻滞的药物。
心肌损伤治疗物质筛选
随着生活水平的提高和人口老龄化,同时受社会、环境等因素影响,心血管疾病发病率逐年增加,已成为人类死亡率最高的疾病之一。在心肌梗死,缺血再灌注损伤等多种心血管疾病的发生发展过程中多伴有心肌细胞损伤,进而发生细胞凋亡、钙超载等,引起心血管功能的紊乱。
由于受血流动力学、激素、神经反射的影响,在体的心肌损伤模型很难准确地反映某些因子或因素在心肌细胞损伤中的作用。而常用的实验动物有鼠、家兔、狗等,其中大鼠最为常用,但需手术制作模型,易损伤其他器官组织。
斑马鱼的心血管系统发育过程与人类有许多共同点,与人类的心脏发育具有相似的基因调控途径,其心脏发育可以直接用眼睛观察,具有高度的可视性。而且斑马鱼的胚胎在整个心血管循环缺失的情况下通过对氧的被动运输继续正常发育一段时间,这就为心血管系统严重缺陷的细节观察提供了可能。
我们通过通过这一原理成功摸索出了斑马鱼心肌损伤模型,并用阳性药进行了模型的验证。
抗氧化剂筛选模型
人体因为与外界的持续接触,包括呼吸(氧化反应)、外界污染、放射线照射等因素,体内高活性分子如活性氧簇(ROS)产生过多,氧化程度超出氧化物的清除度后抗氧化系统就失衡了。科学研究表明,癌症、衰老或其它疾病大都与过量自由基的产生有关联,而抗 氧化可以有效克服其所带来的危害。
目前,抗氧化药物筛选模型常为分子与细胆水平的筛选模型,这些体外抗氧化药物筛选模型,都不涉及药 物在生物体內的吸收分布代谢情况,所以不能准确地预测药物的体內抗氧化能力。而一些体內的抗氧化筛选模型,由于检测方法复杂,检测指标较多,实验费用高等不利因素,未能广泛应用于抗氧化物质的筛选。
所以,开发一种简单、快速的体內抗氧化药物筛选模型意义重大。ROS在斑马鱼体内是正常代谢产物,能 被特异性染料检岀。应用斑马鱼模型检测体內反应后荧光产物的荧光值进行抗氧化活性物质的筛选,具有可靠、快速、高效、经济、高通量等优点,可实现体內高通量筛选。