本方案描述了一种通过联合鼻内给予严重急性呼吸综合征冠状病毒2和脂多糖诱导的新型冠状病毒病2019相关肺损伤的小鼠模型。该模型可用于研究肺部炎症反应、I型干扰素反应受损情况以及潜在的治疗干预措施。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
方法文章
109 次观看
⸱
2026年9月11日
* These authors contributed equally
本方案描述了一种通过联合鼻内给予严重急性呼吸综合征冠状病毒2和脂多糖诱导的新型冠状病毒病2019相关肺损伤的小鼠模型。该模型可用于研究肺部炎症反应、I型干扰素反应受损情况以及潜在的治疗干预措施。
尽管疫苗接种和抗病毒治疗已广泛应用,SARS-CoV-2 感染仍在脆弱人群中导致显著的发病率和死亡率,凸显了建立可靠实验模型以研究 COVID-19 发病机制、阐明药物作用机制并评估潜在治疗策略的迫切需求。SARS-CoV-2 感染可引起严重的肺损伤,其特征为过度的炎症反应以及 I 型干扰素(IFN-I)介导的抗病毒免疫功能受损;然而,现有的动物模型在模拟与 COVID-19 相关的免疫-炎症反应失调方面仍存在局限性。为此,研究人员建立了 SARS-CoV-2 与脂多糖(LPS)联合诱导的小鼠模型,以模拟 COVID-19 相关肺损伤的关键免疫病理特征。该模型可诱导肺组织出现显著的病理改变,包括炎性细胞浸润、肺泡结构破坏以及促炎细胞因子表达升高,同时伴有 IFN-I 反应受损。本研究详细描述了建立 SARS-CoV-2 与 LPS 诱导小鼠肺损伤模型的操作流程,并通过肺组织的组织病理学改变、病毒载量、炎症细胞因子及 IFN-I 水平的系统分析对该模型进行了表征。该模型为研究 COVID-19 相关肺损伤的免疫-炎症机制以及肺组织修复过程提供了实验平台,同时也为评估旨在缓解免疫-炎症失调并促进肺功能恢复的治疗策略奠定了基础。
自2019年底出现以来,SARS-CoV-2已引发全球公共卫生挑战,而病毒的持续进化不断对现有的疫苗和治疗策略构成挑战1,2,3。因此,进一步研究与COVID-19相关的肺损伤对于阐明疾病机制并推进治疗策略至关重要。
SARS-CoV-2 感染可导致严重的肺损伤,甚至可能进展为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和多器官功能障碍综合征4,5。越来越多的证据表明,与 COVID-19 相关的肺损伤发病机制极为复杂,其关键特征之一是免疫和炎症反应的失调6,7,8,9。一方面,SARS-CoV-2 感染可诱导过度的炎症反应,导致大量促炎性细胞因子(如白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α))的释放,从而引发所谓的“细胞因子风暴”10,11,这被认为是肺损伤和疾病进展的主要驱动因素。另一方面,在感染早期,SARS-CoV-2 可通过多种机制抑制宿主的 I 型干扰素(IFN-I)反应,导致 IFN-I 介导的抗病毒免疫功能受损12,13,14。因此,干扰素反应延迟伴随促炎性细胞因子水平升高被认为是 COVID-19 的一个特征性表现6,15。
目前可用的 COVID-19 动物模型主要依赖于表达人 ACE2 的转基因小鼠、小鼠适应性病毒株,或其他物种如雪貂和非人灵长类动物16,17。然而,传统的小鼠 SARS-CoV-2 感染模型通常难以完全再现 COVID-19 的过度炎症特征18,19,20。脂多糖(LPS)是一种 TLR4 激动剂,可诱导强烈的炎症反应,广泛用于急性肺损伤模型21。因此,本研究中描述的 SARS-CoV-2 与 LPS 联合诱导模型旨在用于研究与 COVID-19 相关的肺损伤,特别是过度炎症激活和抗病毒免疫反应受损的机制。与仅使用 SARS-CoV-2 的模型相比,该方法在保留病毒感染背景的同时,更突出免疫-炎症特征。该模型在研究免疫-炎症机制方面具有重要潜力,但并不适用于模拟病毒传播或 SARS-CoV-2 感染的完整自然病程。
本方案概述了建立SARS-CoV-2与LPS诱导的小鼠模型以模拟与COVID-19相关的肺损伤的实验步骤。鉴于现有模型在再现与COVID-19相关的免疫-炎症失调方面存在局限性,该方法为研究疾病机制及评估潜在治疗策略提供了一个实用平台。该模型通过肺组织病理学、病毒载量、炎症性细胞因子及I型干扰素(IFN-I)反应进行了系统性评估。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
本研究通过鼻内滴注SARS-CoV-2和LPS建立了与COVID-19相关的肺损伤小鼠模型,为转基因小鼠模型提供了一种稳定且经济的替代方案。实验方案已获得四川省疾病预防控制中心批准,并通过动物伦理审查[四川CDC(动物伦理)批准号:005(2025)]。所有操作均严格遵循相关指南和生物安全法规进行。
主要试剂和设备的详细信息见材料表。
1. 研究方案设计
2. 准备
3. 小鼠鼻内给药
4. 小鼠解剖与肺组织采集
5. 苏木精-伊红(HE)染色23
6. 肺组织中SARS-CoV-2病毒载量和促炎性细胞因子的表达
7. 采用酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测肺组织中的促炎性细胞因子24
注意:使用 ELISA 试剂盒时,应遵循不同制造商提供的特定操作规程。若使用其他供应商的试剂盒,必须严格遵守相应制造商的说明书。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
通过评估对照组和模型组的肺部组织病理学变化、SARS-CoV-2病毒载量以及促炎性细胞因子和I型干扰素水平,进行模型验证。
统计学分析
数据以均值 ± 标准误(SE)表示。采用非配对 Student t 检验对模型组与对照组进行比较。选择该检验方法是因为其适用于比较两个独立组之间连续变量的均值。本研究中,小鼠被独立且随机地分配至两组,满足样本独立性的假设。以 p-值 < 0.05 为差异具有统计学意义。
小鼠体重和肺指数的变化
如图1B所示,与建模前的基线值相比,模型组小鼠感染后的体重显著降低,差异具有统计学意义(p < 0.05)。如图1C所示,与对照组相比,模型组小鼠的肺指数显著升...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
本研究通过鼻内滴注 SARS-CoV-2 和 LPS 建立了 COVID-19 相关肺损伤的小鼠模型。结果显示,鼻内联合给予 SARS-CoV-2 和 LPS 可诱导强烈的炎症反应,并伴随 I 型干扰素(IFN-I)信号通路的抑制。模型组小鼠表现出显著的体重下降和肺指数升高,提示存在全身性消耗和加重的肺部损伤。HE 染色进一步证实,模型组出现典型的弥漫性肺损伤,表现为肺泡结构破坏和大量炎性细胞浸润。此外,与对照组相比,模型组肺组织中关键促炎细胞因子(包括 IL-6、IL-1β 和 TNF-α)的表达显著上调,而 IFN-α 和 IFN-β 的水平则明显降低。这些发现提示存在一种免疫失衡状态,即促炎反应过度激活的同时抗病毒免疫受到抑制,进一步支持该模型在模拟疾病免疫病理特征方面的潜在价值。
SARS-CoV-2 感染被认为是导致 COVID-19 相关器官损伤的核心驱动因素26,27。在本研究中,模型小鼠的肺组织中检测到高病毒载量,同时伴有明显的弥漫性肺损伤和炎性细胞...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
作者声明无利益冲突。
本研究得到国家自然科学基金(82374291);四川省科技计划项目(2024NSFJQ0059);四川省中医药管理局科研专项课题(2024zd005);2022年“天府青城计划”天府科技领军人才项目(川青城号1090);成都市卫生健康委员会与成都中医药大学联合创新基金(WXLH202403091)的资助。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 全自动组织脱水机 | Dakewe Biotech Co., Ltd. | HP300 | 用于组织脱水。 |
| 全自动染色机 | Leica Biosystems | LEICA ST5010 | 用于HE染色。 |
| 离心机 | DLAB Scientific | D3024R | 用于样品或试剂的离心。 |
| 恒温水浴锅 | 上海立晨仪器科技有限公司 | HH-6 | 用于恒温水浴。 |
| 数字PCR系统 | QIAGEN | QIAcuity One | 用于RT-dPCR。 |
| TransScript一步法cDNA合成超混合液(含gDNA清除) | 全式金生物技术有限公司 | AT341 | 用于逆转录反应。 |
| 伊红溶液 | BASO | BA4024 | 用于组织学染色。 |
| 荧光定量PCR系统 | 北京洛奇医学科技有限公司 | Archimed X6 | 用于RT-qPCR。 |
| 苏木精溶液 | BASO | BA4041 | 用于组织学染色。 |
| IBM SPSS Statistics 软件 | IBM Corp., Armonk, NY, USA | version 22.0 | 用于统计分析。 |
| 大肠杆菌O55:B5脂多糖 | Sigma-Aldrich (上海)贸易有限公司 | L2880 | 用于小鼠模型构建。 |
| 酶标仪 | Molecular Devices | SpectraMax Plus 384 | 用于ELISA检测。 |
| 小鼠IFN-α ELISA试剂盒 | 泽溪生物技术有限公司 | ZC-37863W | 用于检测小鼠肺组织中IFN-α的水平。 |
| 小鼠IFN-β ELISA试剂盒 | 泽溪生物技术有限公司 | ZC-37887W | 用于检测小鼠肺组织中IFN-β的水平。 |
| 小鼠IL-1β ELISA试剂盒 | 泽溪生物技术有限公司 | ZC-37974W | 用于检测小鼠肺组织中IL-1β的水平。 |
| 小鼠IL-6 ELISA试剂盒 | 泽溪生物技术有限公司 | ZC-37988W | 用于检测小鼠肺组织中IL-6的水平。 |
| 小鼠TNF-α ELISA试剂盒 | 泽溪生物技术有限公司 | ZC-39024W | 用于检测小鼠肺组织中TNF-α的水平。 |
| 数字PCR一步法RT-PCR试剂盒 | QIAGEN | 4829104 | 用于数字PCR。 |
| 石蜡包埋机 | 湖北艾瑞生医疗工业有限公司 | ABM-7L | 用于小鼠肺组织的石蜡包埋。 |
| QuantiNova SYBR PCR Mix试剂盒 | QIAGEN | 1129280 | 用于RT-qPCR。 |
| RNeasy Plus Universal Mini试剂盒 | QIAGEN | 1062832 | 用于总RNA提取。 |
| 切片机 | Leica Biosystems | LEICA RM2235 | 用于石蜡切片。 |
| 组织匀浆用不锈钢珠 | 碧云天生物技术 | F6621 | 用于肺组织匀浆。 |
| 数字PCR用XG引物池1.0 | QIAGEN | 4828104 | 用于数字PCR。 |
| Zoletil 50 | VIRBAC | BN9VS7A | 用于小鼠麻醉。 |
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。