一种斑马鱼脓毒症模型的构建方法和应用
2025-02-25 13:30
No.1343938149948334080
技术概要
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本技术涉及一种斑马鱼脓毒症模型的构建方法,属于医学动物模型技术领域。该斑马鱼脓毒症模型的构建方法包括以下步骤:将脓毒症常见致病菌之一的大肠杆菌重悬培养制备成合适浓度;将制备好的大肠杆菌悬液注射到斑马鱼腹腔,注射48小时后得到脓毒症动物模型。与以往的方法相比,本发明通过向斑马鱼腹腔注射大肠杆菌,克服了既往LPS水浴法的缺点,避免了斑马鱼与哺乳动物生理差异造成的模型缺陷和LPS可能无法被斑马鱼受体识别缺点。同时该方法制备的斑马鱼模型更加贴近哺乳动物脓毒症的病理生理状态;因为斑马鱼发育快、低成本、个体小及操作方便等优点,在高通量筛选治疗药物中有显著优势,更加有利于对脓毒症发病机制以及治疗的研究和探索。
背景技术
脓毒症是宿主对感染反应失调造成的器官功能障碍,是免疫系统和病原体共同作用的结果,病情严重时可发生多器官功能障碍综合征。高发病率、高死亡率,使脓毒症成为全球卫生事业面对的严峻挑战。目前针对脓毒症的临床治疗手段仍十分有限,主要依赖于早期识别、恰当抗生素和支持治疗等传统方法,然而这些方法缺乏针对性,治疗效果欠佳。因此,探讨脓毒症发生、发展的分子机制从而针对性寻找治疗药物,对降低死亡率有着重要意义。 在对脓毒症的研究中,建立脓毒症动物模型是探寻脓毒症发生机制、寻求治疗方法的一个重要环节。目前研究人员已经在多种动物身上成功地建立了用于科研和临床研究的脓毒症动物模型,例如:小鼠、大鼠、兔、猪、绵羊、猩猩等。其中最常见的是通过腹腔注射脂多糖(LPS)及盲肠结扎穿孔(CLP)构建的小鼠脓毒症模型。但是由于物种之间的生理差异性,不同的动物模型均有不同的局限性。如:啮齿动物对内毒素的抵抗力非常高,并且它们对感染具有更强的抵抗力,这就造成了与人病理状态下的差异;相比与啮齿动物,兔子更能反映人类免疫系统的反应,但兔子对呕吐反应不明显且缺乏咳嗽反射;绵羊和人类一样对LPS 极为敏感,但由于伦理原因,绵羊很少用于脓毒症的生存研究;非人灵长类动物猩猩、狒狒、恒河猴等,因为它们的心肺解剖学和生理学以及宿主对感染的反应与人类几乎相同,是研究脓毒症的理想动物模型,但昂贵的成本及复杂的伦理问题使得该动物无法大规模应用。 斑马鱼最近成为研究人类病理学的强大脊椎动物模型,它拥有与人相似的组织器官和系统,超过85%的基因和信号通路与人类高度保守;生理、发育和代谢与哺乳动物高度相似,美国国立卫生研究院(NIH)将斑马鱼列为继小鼠和大鼠之后的第三大脊椎模式生物。在科学研究中,斑马鱼为疾病建模提供了一个独特而强大的原型,因为:1.它在基本细胞生物过程中有着与人类显着的生理相似性和功能保守程度;2.胚胎操作和全身成像相对容易;3.发育周期短、高繁殖力,低成本和透明度;4.用于正向-反向遗传学和基因组编辑的各种分子工具的可用性。诸多斑马鱼疾病(如血癌、免疫性系统疾病、感染疾病等)模型已建立,利用斑马鱼的疾病模型来研究治愈人类相关疾病是近年全球热点的科研项目。 利用斑马鱼建立脓毒症模型不但有利于对脓毒症发生机制进行深入探索,且在高通量筛选脓毒症治疗方法及药物中也能发挥重要的作用。根据已知的研究,目前利用斑马鱼脓毒症造模的方法主要有两种:(1)LPS水浴。该方法简单易得,能观察到斑马鱼的血管损伤和渗漏、尾鳍水肿和免疫激活。然而,水浴中 LPS 的持续存在会导致从表皮开始的全身炎症,这与临床常见的脓毒症感染原因不同,差异较大;并且该方法不利于解除LPS接触和随后的炎症消退,对评估治疗效果存在影响。(2)尾静脉/卵黄囊注射LPS。通过将 LPS注射到斑马鱼中来促进脓毒症的发展,该方法能观察到脓毒症损伤的标志,包括全身炎症、广泛的组织损伤、血管连接完整性丧失、免疫细胞动员等。但一方面人类缺乏卵黄囊等效组织;另一方面,在哺乳动物中,LPS通过TLR4受体被识别,引发后续的一系列炎症反应。但由于斑马鱼的TLR4、TLR4a 和 TLR4b 旁系同源物的胞外结构域存差异,LPS可能无法被识别。因此,该方法可能无法真实反映哺乳动物脓毒症的病理生理状态。因此,如何建立贴近哺乳动物脓毒症状态下的斑马鱼模型,是脓毒症治疗和药物开发中急需解决的问题。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
孙立群  张竞涛  李子昂  卢雨昕  张望琳
技术所属: 南京医科大学第二附属医院
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