動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是一種以脂質(zhì)代謝紊亂為特征的慢性炎癥性血管疾病。它的主要病理特點是在大中型動脈的內(nèi)膜及其中膜形成脂質(zhì)條紋和粥樣斑塊，最終使血管腔變窄甚至阻塞。作為冠心病、腦梗死、外周血管病的主要原因，動脈粥樣硬化導致的死亡率居高不下。
 

圖1 動脈粥樣硬化病變發(fā)展的過程^[1]

為模擬人類的動脈粥樣硬化疾病，研究人員常用ApoE（apolipoprotein E，載脂蛋白E）敲除小鼠作為動物模型。

APOE作為一種配體，介導乳糜微粒、極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein cholesterol，VLDL）及其殘余物被肝臟受體（LDL受體和LDL受體相關(guān)蛋白）攝取。

與人類相反，小鼠具有更高水平的高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）和更低水平的低密度脂蛋白，其膽固醇主要存在于HDL中。

敲除ApoE基因后，膽固醇主要分布在VLDL中。富含膽固醇的VLDL顆粒因不能與細胞表面的脂蛋白受體結(jié)合，故而無法被降解，導致膽固醇積累并發(fā)展成動脈粥樣硬化。
 

圖2 ApoE介導的肝臟和脂肪組織對甘油三酯的攝取^[2]

圖3 雄性ApoE-KO小鼠和WT小鼠的血脂生化標志物

圖4 雄性ApoE-KO小鼠和WT小鼠的主動脈瓣進行油紅O染色

結(jié)果表明，7個月大的WT小鼠的主動脈瓣中沒有觀察到脂質(zhì)積累。相比之下，所有ApoE-KO小鼠在5個月大時就表現(xiàn)出顯著的脂質(zhì)積累在主動脈瓣中，并且隨著年齡的增長，這種表型的嚴重程度逐漸惡化。
 

圖5 雄性ApoE-KO小鼠和WT小鼠的主動脈進行油紅O染色

結(jié)果表明，在5個月大時，WT小鼠的主動脈沒有明顯的病變，而一些ApoE-KO小鼠在主動脈弓附近表現(xiàn)出脂肪積累。到了6到7個月大時，所有ApoE-KO小鼠都顯示出脂肪積累，并且這種表型的嚴重程度逐漸增加。
 

圖6 ApoE-KO小鼠和WT小鼠主動脈瓣的Masson染色

結(jié)果顯示，ApoE-KO小鼠斑塊中膠原含量增加，斑塊穩(wěn)定性增強。
 

圖7 主動脈瓣代表圖

在WT小鼠的主動脈瓣中，未觀察到顯著的動脈粥樣硬化斑塊形成、壞死或炎癥細胞浸潤。相比之下，ApoE-KO小鼠的主動脈瓣出現(xiàn)了廣泛的動脈粥樣硬化斑塊，這些斑塊突出并向管腔內(nèi)生長。在這些斑塊中，可見大量交織的膠原纖維，以及豐富的泡沫細胞浸潤（紅色箭頭）。此外，還可見到少量膽固醇結(jié)晶（黑色箭頭），這些結(jié)晶呈現(xiàn)為針狀空隙，伴隨著輕微的棕色色素沉積（綠色箭頭）。同時，也觀察到少量浸潤的淋巴細胞（黃色箭頭）。心肌細胞表現(xiàn)出疏松且不規(guī)則的排列。

2.高脂飲食（high fat diet，HFD）
 

圖8 雄性ApoE-KO小鼠和WT小鼠的體重曲線
 

圖9 雄性ApoE-KO小鼠和WT小鼠的血脂生化標志物

在高脂飲食條件下，與WT小鼠相比，雄性ApoE-KO小鼠表現(xiàn)出甘油三酯（TG）、總膽固醇（T-CHO）和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）水平升高，而高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）水平降低。
 

圖10 雄性ApoE-KO小鼠和WT小鼠的主動脈瓣油紅O染色

結(jié)果表明，在17周的高脂飲食（HFD）下，野生型（WT）小鼠的主動脈瓣沒有觀察到脂質(zhì)積累。相比之下，ApoE-KO小鼠在HFD僅7周時就表現(xiàn)出顯著的脂質(zhì)積累在主動脈瓣中，并且隨著年齡的增長，這種表型的嚴重程度逐漸惡化。
 

圖11 雄性ApoE-KO小鼠和WT小鼠的主動脈進行油紅O染色

圖12 ApoE-KO小鼠和WT小鼠主動脈瓣的Masson染色

結(jié)果顯示，ApoE-KO小鼠斑塊中膠原含量增加，斑塊穩(wěn)定性增強。
 

圖13 主動脈瓣代表圖

在高脂飲食17周后，WT小鼠心臟組織的血管內(nèi)膜平滑，沒有斑塊形成；心肌細胞排列松散，偶爾可見血管周圍淋巴細胞浸潤（紅色箭頭）。相比之下，高脂飲食7周后，ApoE-KO小鼠的血管內(nèi)廣泛顯示出斑塊（黃色箭頭），這些斑塊突出進入管腔，表面有纖維結(jié)締組織（棕色箭頭）和少量泡沫細胞積累（藍色箭頭）。在斑塊內(nèi)可見針狀空隙（橙色箭頭），可能是膽固醇結(jié)晶，以及壞死碎片（黑色箭頭）。在間質(zhì)空間中存在淋巴細胞浸潤（紅色箭頭）和纖維組織增生（紫色箭頭）。

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Reference：
[1] Golforoush P, Yellon DM, Davidson SM. Mouse models of atherosclerosis and their suitability for the study of myocardial infarction. Basic Res Cardiol. 2020;115(6):73. Published 2020 Nov 30. doi:10.1007/s00395-020-00829-5
[2] Pendse AA, Arbones-Mainar JM, Johnson LA, Altenburg MK, Maeda N. Apolipoprotein E knock-out and knock-in mice: atherosclerosis, metabolic syndrome, and beyond. J Lipid Res. 2009;50 Suppl(Suppl):S178-S182. doi:10.1194/jlr.R800070-JLR200

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