非酒精性脂肪肝炎NASH小鼠模型的选择（上篇）

NAFLD/NASH的定义

上世纪80年代，美国梅奥诊所的研究者们总结临床观察，相继提出了非酒精性脂肪肝炎（Nonalcoholic steatohepatitis，NASH）^[1]和非酒精性脂肪肝疾病（Nonalcoholic Fatty Liver Disease，NAFLD）^[2]的概念，以此表征在没有酗酒史病人中发现的与酒精性脂肪肝类似的疾病，这也是NASH的首次定义。而NASH是肝脏脂肪变性持续累积的极端发展形式，具有脂肪肝伴随细胞损伤、小叶内炎症乃至纤维化的病理特征，进一步恶化则会发展为肝硬化或者肝癌^[3]。

更多学者深入研究发现，NAFLD是一种进行性的代谢疾病，是全身性代谢紊乱在肝脏中的表现，其临床表现受种族、性别、饮食习惯、遗传易感性、年龄、肠道菌群和代谢状态等多种因素影响，所以NAFLD也是一种高度异质化的疾病。在2019年底，国际专家小组发布了有关MAFLD（Metabolic associated fatty liverdisease）作为NAFLD疾病新定义的国际专家共识声明^[4-5]，将其定义为代谢相关的脂肪肝疾病，不再过多考虑过量饮酒的问题。在新的定义里，除脂肪肝外，只需满足以下三项条件之一：超重/肥胖、II型糖尿病、代谢功能障碍如血脂异常，即诊断为MAFLD。

NAFLD/NASH流行病学

近年来，NAFLD在全球呈现高流行趋势。根据2018年的流行率统计，全球的患病率达25% ^[6]越来越引起人们重视。纵观国内，我国NAFLD的流行率也由20世纪初的23.8%攀升至2018年的29.6%，预计到2030年，我国受NAFLD影响的人口将达3.1亿，NAFLD也将成为中国常见的肝癌、肝衰竭以及肝移植的重要病因，给社会带来沉重的公共卫生负担^[7]。

NASH全球流行率分布

NASH药物研发现状

据统计，2015年整个NASH药物市场约8亿美元，预测在2025年全球NAFLD的药物市场规模将达到150亿美元^[8]。尽管NAFLD的药物市场巨大，研究火热，但目前仅印度药物管理局（DCGI）批准上市的PPARα/γ双重激动剂Saroglitazar可用于治疗非肝硬化性非酒精性脂肪性肝炎（NASH）患者，尚无其他疗法获得FDA的批准，NAFLD的药物开发任重道远。

NASH药物研发市场

传统NASH小鼠模型

临床药物研发失败率高达90%，选择一个合适的动物模型能够大大提高临床前药物筛选的效率和成功率。小鼠凭借自身的的一些优势成为了临床前药物测评的一个重要模型选择，而小鼠用作NASH药物研究模型就要求其必须能够复刻临床NASH病人的病症特点。目前常用的NASH模型有三类：1). 高脂饮食诱导的NASH模型；2). 营养素缺乏饮食诱导的NASH模型；3). 化学毒素诱导的NASH模型。

·高脂饮食诱导的NASH模型

代谢紊乱疾病患病率的增高很大程度上源自人们的饮食结构的改变。因此饮食诱导的肥胖（DIO，Diet induced Obesity）动物模型常用于模拟人类由于饮食结构改变导致的代谢疾病。造模饲料包括常见的60 kcal% fat +7 kcal% sucrose的高脂饲料，也有45 kcal% fat + 17 kcal% sucrose的高脂高糖饲料，还有一些额外添加了果糖和胆固醇的西方饮食饲料（WD）。这些特殊饲料的喂养充分模拟代谢疾病人群高热量，高糖分以及高胆固醇的饮食特点，诱导后产生肥胖、高血糖、高血脂等代谢紊乱特征，同时表现出一定程度的脂肪变性、炎症、气球样变或纤维化表型，但其造模周期很长，需要20~30+周，一定程度上限制了药效评价实验推进的速度。

·营养素缺乏饮食诱导的NASH模型

除了高热量饮食外，利用缺乏营养素（如蛋氨酸、胆碱缺乏）的特殊饲料喂养也能够获得具有脂肪肝病表征的小鼠模型。蛋氨酸+胆碱缺乏饲料（MCD）饲喂3周左右可见明显的脂肪性肝炎病变, 8周后可见肝纤维化^[9]。这类小鼠模型虽能够呈现肝脏的病理表现，但小鼠无肥胖、高血糖及高血脂表型，且体重和血糖相较于对照小鼠显著降低。因此，此类模型也不能很好复刻人类NASH病症。

·化学毒素诱导的NASH模型

为了缩短饮食诱导造模的周期，研究者们在高脂饲料饲喂前引入化学毒素（链脲佐菌素，STZ）诱导，低剂量的STZ毒素能够一定程度破坏胰岛β细胞的功能，引发2型糖尿病等代谢紊乱表型。这种造模方式造模周期较短，也能够获得较全面的脂肪肝病理表型，但不同批次之间的STZ毒素存在差异，且实验条件、人为操作等差异都会对成模的效果产生一定影响。除了STZ毒素诱导，CCl₄也是一种较常使用的NASH诱导毒素，高脂饮食8周后加入CCl₄的诱导，在CCl₄诱导4周后可出现肝脏小叶炎症、气球样变性和中度纤维化。然而，不论是STZ还是CCl₄毒素诱导的NASH模型均没有肥胖、胰岛素抵抗的表征。在更强调全身代谢紊乱综合征与肝脏病理变化发展关系的今天，显然这一类模型难以匹配人类脂肪肝病的研究。

传统NASH小鼠模型列表

在这样的现状下，如何找到能够更为全面反映NASH病症的小鼠模型呢？如何缩短造模周期？集萃药康一直致力于开发更优质的小鼠模型，为药物研发的临床前评价提供支撑。下一期，我们将介绍两种基于基因编辑的代谢紊乱小鼠构建的NASH模型，敬请期待。

参考文献：

1. J Ludwig, T R Viggiano，et al. Nonalcoholic steatohepatitis: Mayo Clinic experiences with a hitherto unnamed disease. Mayo Clinic Proceedings. 1980.

2. Schaffner F and Thaler H. Nonalcoholic fatty liver disease. Progress in Liver Diseases. 1986.

3. Anna M Diehl and Christopher Day. Cause, pathogenesis, and treatment of nonalcoholic steatohepatitis. N Engl J Med. 2017.

4. Mohammed Eslam, Philip N Newsome, Shiv K Sarin, et al. A new definition for metabolic associated fatty liver disease: an international expert consensus statement. Journal of hepatology. 2020.

5. Mohammed Eslam, Arun J Sanyal, Jacob George, et al. MAFLD: a consensus-driven proposed nomenclature for metabolic associated fatty liver disease. Gastroenterology 2020.

6. Zobair Younossi, Frank Tacke, Marco Arrese, et al. Global perspectives on nonalcoholic fatty liver disease and nonalcoholic steatohepatitis. Hepatology, 2019.

7. Jianghua Zhou, Feng Zhou, Wenxin Wang, et al. Epidemiological Features of NAFLD From 1999 to 2018 in China. Hepatology. 2020.

8. Sorcha Cassidy and Basharut A Syed. Nonalcoholic steatohepatitis (NASH) drugs market. 2016.

9. Shinozuka H, Lombardi B, Sell S, Iammarino RM. Early histological and functional alterations of

ethionine liver carcinogenesis in rats fed a cholinedefi cient diet. Cancer Res. 1978.