代謝機能障害、肝臓遺伝子発現の変化、およびヒトMASLDに似た肝臓病理組織学的変化を伴う代謝機能障害関連脂肪性肝疾患(MASLD)のマウスモデル(進行性線維症ステージ3に進行する線維症を含む)。このモデルは、MASLDの病態生理学の研究や、新しい治療法の前臨床試験に使用することができます。
方法論記事
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代謝機能障害、肝臓遺伝子発現の変化、およびヒトMASLDに似た肝臓病理組織学的変化を伴う代謝機能障害関連脂肪性肝疾患(MASLD)のマウスモデル(進行性線維症ステージ3に進行する線維症を含む)。このモデルは、MASLDの病態生理学の研究や、新しい治療法の前臨床試験に使用することができます。
肝線維症は、代謝機能障害関連脂肪性肝疾患(MASLD)の有害な転帰の最も重要な予測因子です。MASLDの前臨床試験では、マウスが最も一般的に使用される疾患モデルです。しかし、これらのモデルでは、肝線維症を誘発することは困難です。このプロトコルは、過食性Ayマウスに脂肪とフルクトースを多く含む食事を与え、米国の平均的な食事に似たMASLDのマウスモデルを記述しています。マウスは、脂肪肝、損傷、炎症、および線維症を発症します。線維症は、16週間後に細胞周囲、ステージ1の線維症から、12ヶ月後にブリッジング、ステージ3の線維症に進行します。これらのマウスは、肥満、高トリグリセリド血症、耐糖能異常、および高インスリン血症も発症します。この疾患モデルは、肝臓の組織病理学、肝臓の遺伝子発現の変化、およびヒト疾患の代謝機能障害を再現します。このプロトコルには、線維症を定量化するための2つの方法が含まれています:ピクロシリウスレッドによるコラーゲンの組織学的染色と、ヒドロキシプロリンの肝臓含有量の定量化。これらの方法は、MASLDの病態生理学の研究や、潜在的な治療法の前臨床試験に使用できます。
代謝機能障害関連脂肪性肝疾患 (MASLD) は最も一般的な肝疾患であり、有病率は米国で 31% から 40%、世界で 42% です 1,2,3,4。MASLDの患者は、代謝機能障害関連脂肪性肝炎(MASH)、以前は非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、および肝細胞癌を発症する可能性があります5,6。MASLDは肝細胞がんのリスクを高め、近年のMASLDの有病率の増加を受けて、肝細胞がんを発症する患者で最も一般的な肝疾患となっています7,8。MASLDでは、線維症は肝硬変への進行と、肝臓関連の罹患率(肝代償不全、肝不全、または肝臓がん)および肝臓関連の死亡率6,9,10,11を含む有害な臨床転帰の主要な予測因子です。したがって、食品医薬品局(FDA)は、線維化を伴うMASH/NASHに焦点を当てた治療法の開発、および適切な動物モデルの使用を奨励している12。
薬物の前臨床試験やMASLDの機構研究では、マウスモデルが最も一般的に使用されています13。MASLDの何千ものマウスモデルが記載されており、最適なモデル13,14に関するコンセンサスの欠如を示唆しています。最適なモデルの構築には、いくつかの課題があります。マウスに高脂肪の食事を与えることにより、マウスの肥満および脂肪症を誘発することは比較的容易であるが、肝線維症を誘発することはより困難である13,14,15,16。肥満食によって駆動されるMASLDモデルでは、線維症はゆっくりと進行します17このゆっくりとした進行は、人間の病気18をよりよく模倣する可能性がありますが、動物研究の期間とコストを増加させます。コレステロール含有量が高い食事(例:2%)は、線維症の発症を促進します。しかし、それらはまた、ヒトの疾患15,16に記載されている増加とは逆のコレステロールの内因性合成を減少させます。一部のMASLDモデルは、突然変異マウスまたは遺伝子組み換えマウスを使用します。ただし、OB / OBマウスは肥満、脂肪症、およびインスリン抵抗性を発症しますが、線維症のメディエーターであるレプチンを欠いています。PTEN欠損マウスは脂肪症を発症するが、インスリン抵抗性は発症しない15,17。したがって、MASLDのマウスモデルは、重大な線維症を発症するために、長い研究期間、高コレステロール含有量の食事、または遺伝子操作を必要とすることがよくあります14。これらの問題のいくつかに対処するために、我々は、動物が細胞周囲/類洞周囲(ステージ1)から架橋性線維症(ステージ3)に進行する線維症を伴うMASLDを発症するマウスモデルを開発しました19。
この記事の目標は、このMASLDのモデルと肝線維症、および線維症を定量化する2つの方法(ピクロシリウスレッドによるコラーゲン組織学的染色と肝臓ヒドロキシプロリン含有量の定量化)について説明することです。
このモデルを開発した理論的根拠は、最も有用な動物モデルは、疾患のドライバーと組織病理学および遺伝子発現の変化の両方で、ヒトの疾患を最もよく再現するモデルであるというものでした。したがって、適度に高い量の脂肪と果糖19,20を含む、米国の平均的な食事に似た食事を使用しました。この飼料を、肥満のモデルとして広く使用されているアグーチイエロー(Ay)変異を持つマウスに与えました21。これらのマウスは、MC4Rを含むメラノコルチン受容体のアンタゴニストであるアグーチタンパク質を遍在的に発現し、過食を引き起こし、ヒトの肥満によく見られる食物摂取量の増加を再現します21,22,23。このモデルは、脂肪症、肝細胞損傷、炎症、線維症、代謝機能障害など、MASHを定義する変化を再現しています。
このモデルの主な利点は、人間の病気に似ている特性です。このモデルは、典型的な米国の食事に似せて設計されており、ヒトMASLDの表現型を再現する上で最も効果的な食事であることが示されています14,20。マウスは、MASH19,24のヒトの肝臓に記載されているものと同様の肝臓組織病理学的変化を発症します。マウスは代謝機能障害を発症しますが、これはMASLD5の診断に不可欠な基準です。MASHマウスの肝臓は、MASH/NASH19のヒトの肝臓を再現する遺伝子発現の変化を示しています。最近の研究では、MASLDの39のマウスモデルがヒトの病気との類似性について比較されました。これには、MC4Rノックアウトマウスが含まれていたが、これらは過食症の同じメカニズムを共有し、我々が記述するモデルと同じ食事療法を受けた14。このモデルは、表現型、肝臓組織病理学、およびトランスクリプトミクスによって評価されたヒトMASLDとの類似性で5位(39点中)にランクされました14。
このモデルのさらなる利点は、Ayマウスがジャクソン研究所から市販されており、代謝研究で一般的に使用されるC57BL/6J系統で利用可能であることである21,25;突然変異マウスは、毛髪の色で簡単に識別できます。このモデルは、機能獲得または機能喪失のモデルと組み合わせて、MASLDの発症における特定の遺伝子の役割を研究することができます。そして最後に、このモデルは、MASLDの一般的な原因ではなく、ヒトの病気を再現しない可能性のある栄養素欠乏症(コリンまたはメチオニン欠乏症)、異常な食品成分(コール酸、エチオニン)、特定の栄養素(トランス脂肪酸、エチオニン)の異常に高い含有量、または肝毒素(四塩化炭素)を使用していません13,14,17。
この方法は、MASLDの発症と進行に寄与するメカニズムの調査、およびMASLDの治療または予防のための介入の評価に適しています。このモデルは、動物が脂肪性肝炎と代謝機能障害の両方を発症するだけでなく、ステージ3に進行する線維症も発症するため、特に有用です。このモデルは、摂食行動に影響を与えるメカニズム(GLP1Rアゴニストなど)の研究には適していない可能性があります。なぜなら、これらのマウスは過食性を患っているからです。
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このプロトコルは、ブルックリン大学の動物管理ガイドラインに準拠しています。IACUC プロトコル番号 318。
1. 線維化を合併したMASLDのマウスモデル
2. コラーゲン組織化学的染色と形態計測定量
注意: 有害および/または揮発性の化学物質の使用が必要な手順は、ドラフト内で行う必要があります。すべてのスライドは、染色皿とスライドホルダーを使用して並行して処理する必要があります。
3. 肝臓のヒドロキシプロリン定量
注意: 強塩基と酸の使用が必要な手順は、適切な個人用保護具を使用して実行する必要があります。
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HFFDを与えられたAyマウスは、LFFDを与えられた野生型マウスよりも体重が増え、肥満を発症します(図1A)。彼らはHFFD摂食の最初の4週間でより急速に体重を増やし、約3〜4 g /週増加します。8週間後、彼らは対照マウスと同様の速度で体重増加します(約0.6g/週)19。16週間後、HFFDを給餌したAyマウスの体重は約45g〜50g(3つの別々の実験の平均)で、LFFDを給餌した対照野生型マウスよりも約40%〜80%体重が重かった(図1B、C)。
Ay HFFDマウスは、対照群と比較して脂肪パッドが拡大した脂肪組織貯蔵量が多くなっています(図1D、E)。体組成の分析により、体重の増加は、NMR
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このプロトコルは、ヒト5,6で疾患を再現する肝線維症を伴うMASLDのマウスモデルを記述しています。マウスは、組織学における微小小胞性脂肪症とマクロ小胞性脂肪症の混合および肝臓のトリアシルグリセロール含有量の上昇によって示されるように、肝臓脂肪症を発症します19。マウスはまた、肥満、高トリグリセリド血症、耐糖能異常を発症し、高血圧症を患っていると報告されており、これは脂肪肝と組み合わせて、ヒトのMASLDの診断基準に対応します19,32。脂肪症に加えて、マウスはMASH19の特徴である他の変化を示します:これらのマウスは肝細胞損傷を有し、ヘマトキシリンおよびエオシンで染色された肝臓切片で肝細胞のバルーニングが観察され、血漿トランスアミナーゼのレ...
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著者には、開示すべき利益相反はありません。
この研究は、国立衛生研究所の助成金K22CA178098、R03DK101863、R15DK131627およびブルックリン大学(JMCへの)からのスタートアップ資金によって支援されました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 4-(ジメチルアミノ)ベンザルデヒド | シグマ・オルドリッチ | D2004 | |
| 酢酸 | 様々な | NA | |
| 調整カロリー 食事 西洋食 | イノティフ | TD.88137 | 脂肪(42%kcal)とショ糖(34%w/w)を含んだ食事。他の供給者は同じ成分のダイエットを提供しています |
| B6。CG-AY/J | ジャクソン研究所 | 000021 | ストレインはアグーティ致死性の黄色変異を持ち、背景はC57BL6/Jです。現在、ジャクソン研究所はこの株を保存しています。 |
| C57BL/6J | ジャクソン研究所 | 000664 | |
| 遠心分離機 | 様々な | NA | ローターは1.5 mL管用で冷蔵されており、16,000xgに達することができます。 |
| 遠心分離機 | 様々な | NA | |
| クロラミン-Tハイドレート | シグマ・オルドリッチ | 857319 | |
| クエン酸 | 様々な | NA | |
| ダイレクトレッド80 | シグマ | 365548-5G | |
| エタノール | デコン・ラボラトリーズ | 2701 | |
| ホルマリン溶液、中性緩衝 | シグマ | HT501128 | |
| 果糖 | シグマ・オルドリッチ | F0127 | |
| グルコース | シグマ・オルドリッチ | G8270 | |
| 組織学処理装置 | NA | NA | 埋め込みや切片は、研究者の研究室または外部施設で行うことができます |
| 均質化装置 | 様々な | NA | ビードビーターは複数のサンプルを効率的に処理できます。他の均質化方法も利用できます |
| 塩酸 | 様々な | NA | |
| ヒドロキシプロリン | シグマ | H5534 | |
| 低脂肪コントロールダイエット | イノティフ | TD.08485 | コントロールダイエットで、低脂肪(13%kcal)とスクロース(12%w/w)を含みます。 |
| 偏光顕微鏡用に装備された顕微鏡 | 様々な | NA | |
| N-プロパノール | 様々な | NA | |
| 過塩素酸 | 様々な | NA | |
| パーマウントマウント用メディウム | フィッシャー・サイエンティフィック | SP15-100 | |
| ピクリン酸、飽和水溶液、スペクトル | フィッシャー | 18612375 | |
| 酢酸ナトリウム三水和物 | 様々な | NA | |
| 水酸化ナトリウム | 様々な | NA | |
| ソニケーター | 様々な | NA | ソニケーターはステップ2.5でペレットを再懸垂させるのに役立ちますが、絶対に必要というわけではありません |
| トリクロロ酢酸 | 様々な | NA | |
| VWRマイクロカバーメガネ、長方形 | VWR | 48393-081 | |
| VWR プレミアムスーパーフロストプラス顕微鏡スライド |VWR | VWR | 48311-703 | |
| 水、脱イオン化 | 様々な | NA | 水浄化システムから脱イオン水、または供給業者から購入した水。 |
| キシレン | フィッシャー・サイエンティフィック | X3F | シトリソルブ清算代理店など;(フィッシャー 22-143-975)は環境に優しい代替案として販売されています |
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