收藏帖！肾病研究小鼠模型汇总~
2024年3月14日是第19个世界肾脏日，今年的主题为：“全民肾脏健康：推进公平的医疗服务和优化的药物治疗实践”。肾脏疾病的发病率其实很高，全球平均每十个人中就有一个慢性肾病（CKD）患者，仅我国就有1亿多人，预计到2024年，慢性肾病将成为影响寿命的五大疾病之一。在今天这个特殊的日子，小编为大家介绍几种常见的慢性肾病和相应的研究模型。
一、慢性肾病概述
慢性肾病（chronickidneydisease，CKD）是由各种原因导致的肾脏结构、功能异常超过3个月的一类进展性疾病。基于肾小球滤过率（eGFR），CKD可分为1～5期，用以评估疾病进展情况。CKD是沉默的疾病，多数CKD患者早期无临床症状，但随着CKD进展，肾功能降低，可出现多种临床症状，如白蛋白尿、尿沉渣异常、肾小管相关病变、肾组织学异常等。
图1. 慢性肾脏疾病（CKD）患者的临床表现[1]
依据肾脏损伤病因，CKD可大致分为三大类：原发性、继发性和遗传性。原发性CKD病因不明，具有显著的人种差异和遗传倾向，如lgA肾病；继发性CKD继发性肾病是由其他系统疾病引起的肾病损伤，常见于糖尿病、系统性红斑狼疮等患者，如糖尿病肾病、狼疮性肾炎；遗传性CKD是由遗传基因突变所致，如Alport综合征、多囊肾病。
图2. 慢性肾脏病的分类[2]
目前CKD的治疗方法效果有限，只能延缓疾病的进展，这突显了开发新的治疗方法来阻止或逆转进展的必要性。动物模型为研究肾脏疾病的病理机制、寻找治疗方法和预防策略提供了可靠的手段。下面，小编为大家分别介绍几种常见的慢性肾病研究模型。
二、lgA肾病
免疫球蛋白A（IgA）肾病是世界范围内最常见的原发性肾小球疾病，也是我国最常见的肾小球疾病，占原发性肾小球肾炎的30%-40%。IgA肾病的病理机制还未完全明确，目前被广泛接受的理论认为，IgA肾病是多种机制共同导致的，而非单一机制，被称为“多重打击假说”，此假说有4个环节：
①异常糖基化IgA1，进而生成Gd-IgA1；
②被循环系统中抗聚糖的自身抗体识别；
③导致肾炎的免疫复合物沉积在系膜区；
④激活系膜细胞。
图3.IgA肾病发病机制示意图[3]
上世纪九十年代末，Launay等人开发了由CD11b启动子控制的、表达人CD89的转基因小鼠[9]。该小鼠在单核细胞/巨噬细胞上表达人的CD89，在生长晚期，可自发出现系膜区IgA大量沉积，肾小球和间质巨噬细胞浸润，系膜基质增宽，血尿和轻度蛋白尿。受到该研究启示，南模生物构建了Itgam-IRES-hCD89小鼠模型，可用于IgA肾病研究及相关新药研发。
图4. 南模生物Itgam-IRES-hCD89小鼠血清肌酐水平分析（A）和肾脏IgA表达检测。
三、糖尿病肾病
糖尿病肾病（DiabeticKidneyDisease，DKD），又称糖尿病肾小球硬化症，是糖尿病常见的慢性微血管并发症，其特点以肾小球血管受损、硬化为主，形成结节性病变，进而出现肾功能的异常，最终形成终末期肾病。
在全世界范围内，糖尿病肾病已经成为终末期肾脏病的主要原因。由于糖尿病肾病发病机制复杂，至今尚未完全阐明，目前缺乏特异性的、有效的治疗手段。建立理想的糖尿病肾病动物模型，深入探讨其病因、发病机制和病理生理改变，对临床防治该疾病具有重要意义。
图5. 糖尿病肾病的发展进程[5]
根据造模原理的不同，糖尿病肾病动物模型可分为三大类：诱导型、自发型和转基因型。其中，后两类动物模型与人类糖尿病肾病最为接近，是相对理想的实验模型。但受获取难度大、技术要求高、价格昂贵等因素的影响，应用受到了限制。因此，大多数实验选用诱导型模型，建立原理是通过损伤动物的胰岛细胞导致胰岛素缺乏从而引起实验性糖尿病或高血糖，随着病程的进展形成糖尿病肾病。
表1.常见糖尿病肾病小鼠模型的特点[6]
GFR：肾小球滤过率；GBM：肾小球基底膜；NR：未见报道；–：无；+：轻度；++：中度；+++：重度。
目前常用的诱发药物是是链脲佐菌素(STZ)、四氧嘧啶(ALX)。STZ和ALX通过破坏动物胰岛β细胞，使其丧失分泌功能，形成不可逆的胰岛素依赖性的糖尿病，随着病程的进展形成糖尿病肾病。鉴于STZ对模型动物的损伤轻、死亡率低、成模率较高等优点，利用该药诱导造模较多。
对于动物模型而言，不同品系的小鼠对STZ干预的敏感性也具有品系依赖性。常用品系小鼠敏感性的大小依次为DBA/2>C57BL/6>MRL/MP>129/SvEv>BALB/c。并且，与雌性小鼠相比，雄性小鼠对STZ的干预更加敏感，会产生更加严重的肾脏病理损伤，也更加接近人类糖尿病肾病的特点。
关于糖尿病动物模型的详细介绍，可查阅我们的往期推文：攻克甜蜜负担！这些糖尿病动物模型作用大
四、狼疮性肾炎
系统性红斑狼疮（SLE）是我国常见的自身免疫病之一，可导致多组织和器官的损害。狼疮性肾炎(LN)是肾小球肾炎的一种，是SLE最严重的脏器损伤之一，严重影响SLE患者的预后。多达半数的SLE患者最终会出现临床明显的肾脏病，多达10%的LN患者会进展为终末期肾病。
LN的发病机制复杂，目前仍未完全明确。现有证据表明，机体对内源性核酸物质的免疫耐受丧失，导致自身抗体和免疫复合物的形成和沉积，是LN发病的重要环节。此过程涉及固有免疫系统和适应性免疫系统的多种免疫细胞的异常和失调，如中性粒细胞、树突状细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞等，它们分泌的多种炎症因子交织成复杂的网络，最终导致LN病情的进展和恶化。因此，针对潜在LN发病机制靶点的生物制剂正在逐渐出现。
图6. 狼疮性肾炎的发病机制[8]
基于对发病机制的理解，SLE和/或LN治疗的潜在治疗靶点包括：B细胞表面配体（如BAFF、CD19和CD20）、免疫共刺激分子（如CD40L、CTLA4和ICOSL）、细胞因子（IL-6、IFNγ和IFNα）、胞浆和胞内核酸传感器以及其他介体（如Fcγ受体（FcγR））等。为助力LN药物研发，南模生物自主构建了多种SLE/LN相关靶点人源化小鼠模型，可用于SLE/LN疾病相关靶向药药效评价，详细模型信息见文末表格。
图7. 狼疮性肾炎生物制剂的治疗靶点[9]
五、Alport综合征
Alport综合征（AS），又称眼-耳-肾综合征，是一种遗传性肾小球疾病，其特征是血尿、肾功能衰竭、听力损失、眼部损害和基底膜中IV型胶原成分异常。AS是遗传性肾功能衰竭的第二大常见原因，仅次于常染色体显性多囊肾病，至少每5,000人中就有1人患病。AS由编码Ⅳ型胶原蛋白α3、α4、α5链的COL4A3、COL4A4和COL4A5基因突变所致，目前仍缺乏有效的治疗手段。
图8. Alport综合征肾脏病理学特征[10]
2019年，日本实验室构建了X连锁的Alport疾病模型，用同源重组的方法引入人类相应突变（R471X）构建了COL4A5无义突变的小鼠，使该蛋白无法正常表达。对尿液的检测发现R471X小鼠的蛋白和肌酐水平显著高于正常组；血液中总蛋白没有显著差异，但是血液中的尿氮和尿肌酐出现明显的提升。受此启发，南模生物自主构建了Col4a5点突变小鼠，可用于Alport疾病发病机制研究及相关药物药效评价。
图9. 南模生物Col4a5-R471X点突变小鼠尿液(A)和血浆(B)生化指标测定结果(n=3/组，21周龄)。
六、多囊肾病
多囊肾病（PKD）是一组以常染色体显性遗传(ADPKD)或隐性遗传(ARPKD)的人类单基因疾病。PKD主要局限于肝脏和肾脏，发生于从儿童到老年人的不同年龄段。在儿童和成人中，ADPKD和ARPKD是最常见的遗传性肾病和终末期肾病的主要原因。ADPKD是由PKD1（85%）或PKD2（15%）突变引起的，而ARPKD是由PKHD1基因突变引起的。
图10.多囊肾病的病理学改变[11]
遗传性PKD虽然复杂多样，但通常是由单个基因的单一突变引起的。因此，基因工程小鼠模型被广泛用于模拟人类PKD。由于Pkd1基因敲除杂合子只形成少数包囊，而纯合子不能存活，条件性敲除可能是更好的选择。基于此，南模生物自主构建了PKD1条件性敲除的小鼠，通过与组织特异性Cre工具鼠交配，可用于多囊肾病的研究，详细模型信息见文末表格。
表2. ADPKD小鼠模型汇总[12]
七、南模生物慢性肾病相关动物模型
南模生物自主构建了多种基因修饰小鼠，可用于IgA肾病、糖尿病肾病、Alport综合征等多种慢性肾病的基础研究或药物筛选，详细模型信息见下表：
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Reference：
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