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肌少症动物模型

发布日期:2024-11-20

肌少症动物模型


一、衰老模型

(1)老龄动物(自然衰老模型)


自然衰老小鼠模型常用于研究肌少症,主要表现为肌肉萎缩和间质纤维化。Kadoguchi等通过对比6、12和24月龄C57BL/6J小鼠,发现12和24月龄小鼠肌肉质量和细胞面积减少,氧化应激标志物及肌肉萎缩相关蛋白水平升高,表明模型构建成功。老龄动物模型虽可靠,但成本高、耗时长、条件表型差异大,因此研究者常探索其他复合模型以缩短建模时间。



(2)加速衰老模型



快速衰老小鼠(SAM)常用于衰老研究,其特征与人类衰老相似,包括肌肉质量、力量和纤维体积下降。SAM包括易衰老系(SAMP)和正常衰老系(SAMR),其中SAMP6、SAMP8、SAMP10常用于肌少症研究,SAMR1用作对照。SAMP8小鼠在40周龄时表现出肌少症典型特征,且其衰老速度比SAMR1和SAMP6都快,是SAM系中的优良模型。加速衰老模型时间成本低,但肌少症发病机制拟合度低于自然衰老模型。


二、诱发肌肉萎缩模型

(1)基因工程法

肌肉蛋白质合成主要受IGF1-PI3K-Akt/PKB-mTOR信号通路调控。该通路通过一系列反应激活mTOR途径,促进蛋白质合成,并负调节阻止蛋白质降解。基因工程方法可通过干预蛋白质合成、降解来构建肌少症动物模型。



(2)基因敲除法 


基因敲除是构建肌少症动物模型的常用方法,可针对特定基因如GHR、IGF-1R、S6K1、mTSC、IL-10等进行敲除。这些模型小鼠表现出不同的肌肉、脂肪和体力特征,适用于不同领域的研究。但部分模型小鼠寿命短,应用领域较局限。Rev-erb-α基因敲除小鼠也表现出肌少症症状,但该技术尚未广泛运用。



(3)基因过度表达法 


基因过度表达法构建肌少症模型,通过增加蛋白质降解途径实现,主要涉及MAPK和NF-κB途径。TNF-Tg小鼠和FoxO1过表达小鼠均表现出肌肉萎缩,符合肌少症特征。但这些模型适用范围有限,主要用于特定因子的机制研究。



(4)基因突变法 


有研究发现HtrA2/Omi蛋白276位丝氨酸错义突变导致的运动神经元退变(motor neuron degeneration 2,mnd2),mnd2纯合子小鼠的肌量、肌力和运动功能低于野生型和杂合子小鼠,进一步通过肌肉形态、肌纤维高通量、基因表达分析,证实mnd2小鼠表现出肌少症症状以及早衰性死亡,此类方法为肌少症模型构建提供新思路。该造模方法的适用范围。



(5)饮食诱导法


饮食诱导法在构建肌少症动物模型中广泛应用,通过调整碳水化合物、脂质和维生素摄入改变代谢状态。高脂饮食是常用方法,成本低且易操作,可诱导小鼠肌肉萎缩。维生素D缺乏也用于构建模型,但应用不如高脂饮食广泛。维生素D基因敲除也是可选方法。



(6)药物注射诱导法


糖皮质激素(如地塞米松)和D-半乳糖均可诱导小鼠骨骼肌萎缩,成功构建肌少症模型。这些药物模型能观察到肌少症症状,适用于相关研究,但存在小鼠个体差异、操作繁琐、药物剂量标准多等缺点,与自然衰老模型相比有免疫和行为差异。其他潜在药物正在研究中。



(7)废用性萎缩法


废用性萎缩模型利用失重或微重力导致肌肉萎缩,常用方法有后置固定和后置卸载(如后肢悬吊)。后置卸载法无需专业设备和手术,且可逆,便于实验设计,因此在废用性萎缩研究中更常用。



(8)骨髓移植法


骨髓移植法影响卫星细胞,导致肌肉衰老。研究发现,接受年轻骨髓细胞的小鼠肌纤维横截面积较大,而接受老年骨髓细胞的小鼠则较小,表明肌少症与骨髓细胞年龄相关。此模型可用于研究肌少症的免疫系统机制,但目前仍处于初步探索阶段。



(9)卵巢切除模型


雌激素水平下降影响肌肉质量和力量。通过卵巢切除模拟更年期女性雌激素缺乏,发现雌激素丧失会重塑骨骼肌磷酸蛋白质组,影响肌节功能。此模型有助于研究雌激素在肌肉萎缩性疾病中的细胞分子机制和性别差异。



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