肝纤维化、IBD 研究必看：主流动物模型选型指南与造模避坑要点！

慢性肝病与炎症性肠病（IBD）涉及不同的致病因素、组织损伤方式和免疫反应。现有动物模型通常只能模拟疾病的部分病理特征，因此，模型是否与研究问题匹配，会直接影响实验结果的解释和后续验证。

本文系统梳理肝纤维化与IBD领域常用动物模型的适用场景、病理特点及造模核心注意事项，为模型选型和实验方案设计提供参考。

肝纤维化的核心病理是肝星状细胞（HSC）活化、细胞外基质（ECM）过度沉积，不同病因，如病毒感染、胆汁淤积、代谢异常和酒精损伤等，对应的造模策略也不相同。

1. 化学诱导经典模型：CCl₄诱导肝纤维化

CCl₄是目前应用较广泛的肝纤维化造模方法，通过肝细胞毒性损伤诱发炎症—纤维化级联反应。

造模方式：小鼠或大鼠腹腔注射、皮下注射或灌胃给予四氯化碳油溶液，通常每周给药2～3次，持续4～8周，具体浓度、剂量、给药途径和周期需通过预实验确定。

病理特点：早期以小叶中央区肝细胞坏死为主，随后出现中央静脉周围胶原沉积和中央—中央桥接纤维化，α-SMA、COL1A1等指标升高。

适用场景：抗纤维化药物药效评价、肝星状细胞活化机制研究、经典纤维化通路验证。

优缺点：方案成熟、周期相对较短；但属于化学毒性损伤，与代谢性或胆汁淤积性肝病的病因不同。

2. 化学诱导慢性模型：TAA诱导肝纤维化

硫代乙酰胺（TAA）经肝脏代谢后产生毒性代谢产物，引起持续性肝细胞损伤、炎症反应及胶原沉积。

造模方式：可采用腹腔注射、皮下注射或饮水给药，造模持续数周至数月。不同给药途径不能直接套用相同剂量。

病理特点：可见持续性肝损伤、HSC活化和桥接纤维化，延长周期后部分方案可出现肝硬化样结构。

适用场景：慢性肝损伤、桥接纤维化、晚期纤维化及需要较长治疗窗口的药效研究。

优缺点：慢性进展特征明显；但周期较长，累积毒性和个体耐受差异可能增加死亡风险。

3. 手术诱导模型：胆管结扎（BDL）模型

通过结扎胆总管造成胆汁排出受阻，进而诱发胆管反应、炎症和门管区纤维化，主要模拟梗阻性胆汁淤积及继发性胆汁性肝损伤。

造模方式：手术分离并结扎胆总管，术后1～3周可逐步出现胆汁淤积、胆管增生和肝纤维化。

病理特点：以门管区胆管增生、炎症细胞浸润和胶原沉积为主要特征，纤维化可由门管区向肝实质延伸。

适用场景：梗阻性胆汁淤积、胆管反应、胆汁酸相关损伤及门管区纤维化研究。该模型不能完整模拟PBC等免疫介导性胆管病。

优缺点：损伤机制明确、进展较快；但手术一致性要求高，术后并发症和死亡风险相对较高。

4. 饮食诱导模型：代谢相关肝纤维化方向

针对代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）及相关纤维化研究，可根据实验重点选择不同饮食方案。

主流方案：

MCD饮食模型：可较快诱导脂肪变性、炎症和纤维化，但动物通常明显消瘦，缺少肥胖和胰岛素抵抗。

CDAHFD模型：纤维化形成较快，适合短周期研究，但代谢表型仍不完整。

Western diet或其他长期高脂、高糖、高胆固醇饮食模型：更容易形成肥胖、脂代谢异常和胰岛素抵抗，但周期较长，纤维化程度受配方和动物条件影响。

HFD联合DEN模型：主要用于代谢异常背景下的肝癌研究，不宜作为常规肝纤维化药效模型。

病理特点：可出现脂肪变性、小叶炎症和不同程度的窦周或小叶内纤维化。

适用场景：MASH相关肝损伤、纤维化药效及代谢—炎症—纤维化机制研究。

优缺点：饮食诱导模型能够模拟部分代谢性肝病特征，但不同方案各有侧重。目前不存在能够在成模周期、代谢表型和纤维化程度等方面同时占优的单一模型。

不同肝纤维化模型的病理分布（天狼星红染色）

5. 基因修饰定制模型

通过基因修饰技术调控特定基因、细胞类型或信号通路，可构建自发性或条件性肝损伤和纤维化模型。

常见类型：TGF-β1等促纤维化因子过表达模型，以及利用Cre-loxP系统在肝细胞、HSC或巨噬细胞中调控目标基因的模型。

适用场景：靶点验证、细胞功能和精准通路研究。

优缺点：机制针对性强，但构建周期长、成本高，不宜替代常规药效模型。

1. 剂量与周期严控个体差异

CCl₄、TAA等模型应根据体重准确给药。造模不足可能无法形成稳定纤维化，造模过重则可能引起严重坏死和动物死亡。

2. 饮食模型全程管控饲料

特殊饲料应固定品牌、配方、批次和储存方式，并记录动物摄食量和体重，避免因摄食不足或饲料变化影响结果。

3. 终止时机精准判断

建议设置中间取材时间点，通过病理和胶原定量确认纤维化程度，并确定合适的治疗窗口。

4. 病理评价统一标准

肝损伤改善不等于纤维化改善。应结合H&E、Masson或Sirius Red染色、胶原面积、羟脯氨酸及α-SMA、COL1A1等指标综合判断。

IBD主要包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD），两类疾病在病变部位、组织损伤层次及免疫反应等方面存在差异。

1. DSS诱导结肠炎模型

DSS可直接损伤结肠上皮屏障，使肠腔内容物进入黏膜并引起炎症，可模拟UC的部分黏膜损伤特征。

造模方式：DSS通常通过饮水给予。急性模型采用单周期处理，慢性或复发性模型采用多个“DSS处理—正常饮水恢复”周期。浓度和周期需根据DSS批次、动物品系及研究终点确定。

病理特点：可见结肠上皮缺损、隐窝破坏、中性粒细胞浸润，并伴随腹泻、便血和体重下降。

适用场景：结肠炎药效评价、肠道屏障功能研究、黏膜损伤与修复机制研究。

优缺点：操作相对简便；但模型强度容易受DSS批次、饮水量、动物品系和菌群影响。

2. TNBS诱导免疫性结肠炎模型

TNBS通常溶于乙醇后经直肠给药。乙醇破坏黏膜屏障，TNBS作为半抗原诱导免疫性炎症。

造模方式：麻醉后将TNBS乙醇溶液经直肠灌注。插管深度、灌注体积、乙醇浓度和液体反流均会影响模型严重程度。

病理特点：可出现黏膜溃疡、较深层肠壁炎症和肠壁增厚。部分慢性方案还可形成纤维化或肠腔狭窄。

适用场景：Th1/Th17相关炎症、较深层肠壁损伤及肠纤维化研究。

优缺点：免疫反应和组织损伤较明显；但操作差异容易造成模型波动，剂量过高可能引起严重坏死或穿孔。

3. 过继转移肠炎模型

将初始T细胞转移至免疫缺陷小鼠后，可逐步形成慢性结肠炎，是研究T细胞介导炎症的经典模型。

造模方式：分选CD4⁺CD45RB^high T细胞，转移至Rag1⁻/⁻、Rag2⁻/⁻或SCID小鼠，通常经过数周形成慢性炎症。

病理特点：以淋巴细胞浸润、隐窝结构改变和上皮增生为主，严重程度受转移细胞和受体动物状态影响。

适用场景：效应T细胞、Treg平衡、慢性免疫机制及免疫靶向药物研究。

优缺点：免疫机制明确；但周期长、技术要求高，且受体动物缺少完整免疫系统。

1. DSS分子量和批次影响造模效果

DSS分子量、品牌和批次均可能影响造模强度。同一批实验应使用相同试剂，更换批次后建议先进行小规模预实验。

2. 品系、周龄和性别均会影响模型表型

动物品系、年龄、性别、来源和微生物环境都会影响DSS或TNBS敏感性，应根据本实验室条件确定浓度和剂量。

3. DAI评分标准化

DAI应采用固定标准，在相同时间进行评价。病理取材应固定结肠区域和组织长度，避免取材位置差异影响结果。

4. 警惕菌群干扰

DSS通过饮水给药，应记录每笼摄水量。实验期间还应固定饲料、饮水、垫料和每笼动物数量，并尽量平衡同窝和笼位因素。

近年来，肠—肝轴交互作用受到广泛关注，肠道菌群改变、肠屏障损伤及微生物相关产物进入门静脉循环，均可能影响肝脏炎症、脂质代谢和纤维化进展。

肠—肝轴研究可根据具体问题设计联合模型，例如观察肠屏障损伤或菌群改变对肝脏炎症和纤维化的影响。但简单叠加IBD模型和肝纤维化模型，并不一定能够准确模拟临床疾病过程。联合造模还可能增加动物负担和非特异性损伤，因此需要通过预实验确定两个模型的先后顺序、造模强度及观察窗口，并设置相应的单模型对照组。

消化疾病的发病机制涉及炎症级联、组织纤维化、代谢紊乱及肠 - 肝轴交互调控等多个层面，稳定且贴合临床病理特征的动物模型，是开展机制探索与药效评价的核心基础。

后续我们将系统梳理核心检测指标的判读标准、实验操作规范与全流程数据质控要点，逐步拆解从造模到评价的技术细节。