炎症相关疾病模型

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最上视频中动态变化的是斑马鱼的巨噬细胞,中间是髓系细胞特异标记,可以观察到中性粒细胞的动态变化。最下方是上两个通道的合并图像,可以清晰地看到绿色的巨噬细胞和紫红色的中性粒细胞在不断动态变化。斑马鱼模型可以实现直观的动态观察。斑马鱼实验模型非常适合用于研究人类免疫系统的发育,炎症相关疾病的发生、发展、分子机制,以及药物的研发。

肝炎相关疾病模型

利用高脂饮食诱导的非酒精性脂肪性肝炎模型,非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是一个与肝细胞癌(HCC)进展相关的日益严重的临床问题,高脂饮食对肝细胞癌早期免疫反应的影响尚不清楚,而二甲双胍在治疗NAFLD和HCC中的作用仍存在争议。因此,可以用高脂饮食诱导斑马鱼非酒精性脂肪性肝炎模型,观察肝脏中的早期免疫反应和二甲双胍对肝细胞癌进展的影响。首先,分别利用转基因手段诱导斑马鱼原发性肝细胞癌、高脂饮食诱导非酒精性脂肪性肝炎。图A,绿色的是肝细胞,紫红色的是血管,诱发了肝细胞癌和高脂饮食诱导的斑马鱼在体型没有显著增大的情况下,肝脏体积都明显增大。肝细胞癌的一个重要指标是血管新生,可以看到HCC组和HFD组肝脏的血管新生都明显增多。同样,通过荧光标记评估一些与恶性肿瘤相关的细胞和核参数,比如细胞核面积、核圆度,以及核胞浆比,可以看到图E,紫红色是细胞核,可以看到HCC组的肝细胞核面积明显增大,核圆度显著降低;此外,DNA损伤也是癌变的一个标志,可以看到HCC组和HFD组均有明显增多的微核,并且HCC组的微核严重要高于HFD组。因此,高脂饮食和肝细胞癌均可诱导血管新生、细胞及细胞核形态改变。

肠炎模型

肠炎模型又分为食源性、化学诱导以及基因工程肠炎模型。例如,豆粕饮食诱发的斑马鱼肠炎,从病理切片可以看到,豆粕饮食诱导后,肠道黏膜褶皱缩短,固有层厚度增加,而用青藤碱处理后能改善这种表型。在成鱼和幼鱼中结果都是一致的。

化学物质诱导肠炎,2,4,6-三硝基苯磺酸在大小鼠中常被用于肠炎模型造模,在斑马鱼中也可以使用这种方法。三硝基苯磺酸能够影响成年斑马鱼肠道神经元亚群变化,诱发斑马鱼结肠炎。导致肠壁增厚,上皮结构破坏,杯状细胞数量减少和嗜酸性粒细胞浸润增加。

基因工程诱导肠炎NOD1NOD2是炎症性肠病的易感基因,它们是胞质模式识别受体,在先天免疫信号传导中发挥重要作用。用CRISPR-Cas9技术敲除NOD2基因,再用葡聚糖硫酸钠处理斑马鱼,出现肠道长度变短,肠道促纤维化细胞因子显著上升,巨噬细胞和相关炎性因子水平显著上升的类似克罗恩病症状。DSS长期以来一直被用于在啮齿动物模型中诱导肠道损伤和炎症,人类炎症性肠病的体内模型主要是小鼠模型,斑马鱼出现的类似克罗恩症状表明斑马鱼可以作为很好的替代模型。单细胞测序结果也表明,人类和斑马鱼髓系、基质细胞和上皮细胞进化上高度保守。克罗恩病是一种消化道非特异性炎症疾病,建立了克罗恩病模型后,可以寻找相关调控通路和调控元件,作为药物作用的靶点。比如这个例子里找到的关键调控因子是细胞因子受体gp130,gp130抑制剂处理后确实也缓解了克罗恩病表型,因此gp130抑制剂巴多昔芬可以作为克罗恩病的候选药物。

肾炎相关疾病模型

Fanconi综合征是近端肾小管功能异常导致的疾病,主要特点是近端肾小管复合性功能缺陷。Fanconi通路里有一个关键基因FAN1FAN1具有核酸酶活性,在DNA损伤反应的Fanconi通路中参与DNA链间交联修复,利用Morpholino技术敲低FAN1基因,FAN1功能缺失会引发腹侧体轴弯曲、肾囊肿、细胞凋亡以及肾结核样纤毛病表型,引发核肿大间质性肾炎。 

胰腺炎相关疾病模型

慢性胰腺炎是多因素病因导致的外分泌和内分泌胰腺组织的不可逆闭塞,并会被纤维组织取代,最终导致典型的“终末期”胰腺功能紊乱临床表现。胰腺器官受Hh刺猬通路信号到严格调控,在慢性胰腺炎和胰腺癌等纤维性胰腺疾病中,Hedgehog (Hh)信号通路经常上调,活跃的Hh信号在某种程度上参与了纤维形成。过表达Hedgehog(HH)配体同源基因Ptf1a,会使胰腺出现纤维化和腺泡破坏的表型,6个月时伴有胰腺积液和坏死,少数伴随炎症细胞浸润,类似慢性胰腺炎的症状。

骨关节炎相关疾病模型

在哺乳动物中的骨关节炎造模通常是利用外科手术或创伤、药物注射的手段。但因为斑马鱼遗传操作比较简单便捷,所以通常可以利用基因改造的方式造模。比如,col11a2基因是人类与斑马鱼的同源基因,与胞外基质的生长和胶原(主要是纤维性胶原)及胶原重塑有关,也与软骨内成骨相关。人类的col11a2基因突变会导致一种与颅面发育不良相关的疾病Stickler综合征和关节异常导致的早发性关节炎。斑马鱼col11a2基因突变会导致XI型胶原蛋白多肽链缩短,下颌结构改变,软骨退化,关节间隙变窄,类似早发性关节炎的症状。

皮肤炎相关疾病模型

spint1a是一种 II 型跨膜丝氨酸蛋白酶抑制剂,在发育过程中对维持上皮完整性及调节角化细胞凋亡有重要作用。spint1a突变体皮肤会出现上皮不完整,角化细胞凋亡,过度氧化应激,凋亡诱导因子被释放到细胞质,中性粒细胞脱离尾部造血组织,中性粒细胞浸润,类似银屑病的症状。

 

2022年2月23日 14:37
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