疾病研究“金标准”：一文囊括经典动物/细胞造模解决方案

动物模型，是医学研究者精心构建的模拟人类疾病表现的生命载体，其精准复刻了疾病的复杂进程与关键特征。主要用于实验生理学、实验病理学和实验治疗学（包括新药筛选）研究。比如一些经典的动物模型———EAE模型、癫痫模型、AD模型、糖尿病模型、肠炎模型、急性胰腺炎模型等。

实验性自身免疫性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE)模型[1]

造模分子：MOG(35-55)、百日咳毒素(PTX)

造模机制：MOG(35–55)作为自身抗原在FCA中经MHC-II递送，诱导外周Th1/Th17扩增；PTX通过ADP-核糖基化破坏BBB、激活TLR4–IL-1β/6轴并上调黏附分子，协同放大T细胞入脑与髓鞘攻击，快速建立T细胞驱动的EAE模型。

造模方法：6 - 8周龄的雌性C57BL/6小鼠，麻醉后每只小鼠背部脊椎两侧皮下四点注射200μL乳剂，每点各50μL。乳剂中含有200μg MOG(35-55)肽(abs815889），并与等量的弗氏wan全佐剂（含一定浓度的热灭活结核杆菌 H37 Ra）混合。免疫当天（0h）和免疫后第2天（48h）分别给予小鼠腹腔注射200 ng PTX(abs42024900)以增强免疫。

应用案例：PTX构建C57BL/6小鼠EAE模型，验证抗原特异性调节性T细胞（Treg）过继治疗是否能促进Th17细胞的生成。

图1  Tregs细胞的过继转移可促进EAE中Th17的生成

癫痫(Status epilepticus,SE)模型[2]

造模分子：毛果芸香碱（别名：匹罗卡品）、东莨菪碱

造模机制：毛果芸香碱是致痫剂，诱发癫痫。毛果芸香碱诱导癫痫的本质是“外源性M受体过度激活→中枢胆碱能通路失衡→海马等易感脑区兴奋性异常升高→神经元同步化放电→癫痫发作" 的级联反应。东莨菪碱是外周胆碱能M受体拮抗剂，保护剂，防止动物过早死亡。

造模方法：6 周龄雄性 C57BL/6 小鼠，所用实验动物均在中国医科大学实验动物中心喂养，室温为 23 度恒温，湿度适宜，每笼 5-6 只小鼠，普通饮食。适应性喂养 2 周后，随机分为两组（n=6）：对照组和癫痫组。癫痫组小鼠接受皮下注射 1 mg/kg 东莨菪碱(abs47000420），注射 30min后，腹腔注射 340 mg/kg 毛果芸香碱(abs47001830）。90min后腹腔注射 6 mg/kg 安定。对照组小鼠相应的注射等体积对照溶剂。

应用案例：毛果芸香碱构建C57BL/6小鼠SE模型，用于MiR-330-5p 通过靶向 TLR4 减轻匹罗卡品诱导的小鼠癫痫发作的机制研究。

图2  Western blot 实验检测癫痫组和对照组小鼠海马组织 TLR4 的表达水平

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)模型[3]

造模分子：Aβ_1-42、Aβ_25-35、Aβ_1-40

造模机制：β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein，Aβ)沉积是 AD 最为突出的病理特征之一。Aβ诱导AD模型的原理是通过外源性添加具有强聚集性和毒性的Aβ肽段，在培养的神经元中“重现"AD大脑中最关键的起始病理事件，从而引发一系列下游的分子和细胞变化（包括突触损伤、TAU病理、氧化应激等），最终导致神经元功能丧失和死亡。常用Aβ肽段包括Aβ_1-42、Aβ_25-35以及Aβ_1-40等。

造模方法：AD细胞模型构建方法

(1)CGNs 分离与培养：取 P8 Wistar 大鼠小脑组织，机械破碎后用 2.5% 胰蛋白酶+DNase I(abs47047435)于37°C 消化30min；含10% FBS(abs972)的DMEM终止反应，离心重悬细胞，计数后接种。

(2)细胞接种与培养条件：以 1×10⁶个/皿密度接种于0.1% PLL包被培养皿，用含 2% B-27(abs9120）、1% L-谷氨酰胺(abs9141）、0.2% Primocin的Neurobasal 培养基，于 37°C、5% CO₂孵箱培养；次日换含 2% D -葡萄糖的Neurobasal培养基，加 10 μM AraC 抑制非神经元细胞生长。

(3)Aβ_1-42纤维制备：1% NH₄OH 溶解 Aβ_1-42肽段(abs45128173），无 Ca²⁺/Mg²⁺PBS(abs970)稀释至 1 mg/mL；取等效7μM可溶性肽液，37°C 轻摇孵育 24h 或 48h 形成纤维。

(4)AD模型建立：DIV5时，CGNs分别暴露于24h/48h 预孵育的 Aβ_1-42纤维，处理48h；DIV7通过免疫组化与组织化学验证模型成功。

应用案例：Aβ_1-42纤维构建Wistar大鼠小脑颗粒神经元(CGNs)AD细胞模型，用于探究DNA拓扑异构酶IIβ(Topo IIβ)在AD病理过程中的作用及其与核受体Nurr1的调控关系。

图3 拓扑异构酶 IIβ（topo IIβ）表达与阿尔茨海默病（AD）的相关性

糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)模型造模方法[4]

造模分子：链脲菌素

造模机制：链脲菌素(STZ)是通过其葡萄糖类似物的特性被胰腺β细胞特异性摄取，通过在细胞内引起DNA烷基化、PARP激活导致的能量耗竭以及氧化应激等多重作用，最终选择性地破坏β细胞，导致胰岛素分泌绝对缺乏，从而成功建立糖尿病动物模型。

造模方法：8周龄雄性 C57BL/6J小鼠在适应性喂养一周后，随机分为对照组，糖尿病模型组(STZ组)。糖尿病模型组小鼠以55mgkg剂量连续5天腹腔注射STZ溶液(abs812888)，对照组注射相同剂量的柠酸缓冲液。通过尾静脉取血，使用血糖仪测量空腹血糖水平，将空腹血糖高于11.1 mmol/L 的小鼠筛选为成功的糖尿病模型组。

应用案例：链脲菌素构建C57BL/6J小鼠SE模型，用于研究肠道菌群在糖尿病小鼠合并认知功能障碍中的作用。

图4 对照组和STZ组小鼠体重、饮水量、进食量、空腹血糖的比较

炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)模型造模方法[5]

造模分子：硫酸葡聚糖钠盐

造模机制：硫酸葡聚糖钠盐(DSS)通过破坏肠上皮紧密连接，损伤肠道屏障，增加通透性，促使菌群易位，进而激活TLR4/NF-κB炎症通路，加剧肠道炎症反应。该机制是构建IBD动物模型及研究肠屏障损伤与免疫激活的重要基础。

造模方法：野生型 C57BL/6 J 小鼠饲养于光照（12h光/暗循环）和温度（22±0.5℃）可控的房间内，自由自由饮食和饮水。经过1周的适应期后，小鼠通过自由饮用含 5%(w/v)DSS 的水溶液(abs9192)7天建立结肠炎模型，对照组饮用无菌水。

应用案例：硫酸葡聚糖钠盐构建C57BL/6J小鼠溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)模型，用于研究UC的机制及药物筛选。

图5  DSS诱导结肠炎小鼠结肠的外观及长度(A)、体重及疾病活动指数(B&C)、形态学(D)以及 mRNA 水平及蛋白水平变化

脂多糖(LPS)诱导巨噬细胞极化为 M1 型巨噬细胞模型[6]

造模分子：脂多糖(来源：大肠杆菌O55:B5)

造模机制：脂多糖(LPS)通过激活巨噬细胞表面的Toll样受体4(TLR4)，启动细胞内信号通路，诱导其向M1型极化。LPS→结合TLR4/MD2受体→激活MyD88依赖途径(NF-κB/MAPK)和TRIF依赖途径(IRF3)→转录因子入核→启动M1相关基因(促炎因子、iNOS等)表达→巨噬细胞获得M1型表型。

这个过程是机体应对革兰氏阴性菌感染的关键快速免疫反应，但过度或持续的激活也会导致严重的炎症损伤，与多种炎症性疾病和脓毒症的发生密切相关。

造模方法：RAW264.7 巨噬细胞，用 10 ng/mL LPS(abs47014848)刺激巨细胞24h极化为 M1 型巨噬细胞，用 10 ng/mL IL-4 刺激巨噬细胞 24h 极化为 M2 型巨噬细胞。用 10 ng/mL LPS(abs47014848)连续刺激巨噬细胞 7天，每 24h 检测一次细胞表型变化。

应用案例：脂多糖(LPS)诱导RAW264.7细胞极化为M1型，用于研究褪黑素协同 LPS 调控巨噬细胞防治肿瘤的作用。

图6 褪黑素与 LPS 对巨噬细胞表型的影响

佛波酯(PMA)激活巨噬细胞(M0)，结合IL-4诱导细胞极化为M2型巨噬细胞模型[7]

造模分子：佛波酯、IL-4

造模机制：佛波酯(PMA)将“未激活的、不敏感的"单核细胞/巨噬细胞转变为“已激活的、贴壁的、准备就绪的"巨噬细胞。在PMA预处理的基础上，IL-4作为关键的极化信号，通过其特异性受体和信号通路(JAK-STAT6)，精确地将细胞导向M2型表型。

造模方法：首先使用终质量浓度为150μg/L PMA(abs9107)激活RAW264.7细胞（即 M0 型巨噬细胞）培养24 h 后，加入终质量浓度为20μg/L IL-4(abs04698），诱导RAW264.7 细胞向M2型巨噬细胞分化。

应用案例：PMA+IL-4诱导RAW264.7细胞极化为M2型，研究从CSF1R/STING/TBK1信号调控肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）表型极化探究加味白头翁汤治疗结直肠癌的效应机制。

图7  IL-4 诱导的 M2 型巨噬细胞对 MC38 细胞侵袭能力的影响及加味白头翁汤含药血清干预后的抑制作用（吉姆萨染色，×200）注：A.空白组；B.IL-4 组；C.100μmol/L；D.200μmol/L；E.500μmol/L

动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)细胞模型[8]

造模分子：氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）

造模机制：ox-LDL在血管壁中的积累在 AS 的发展中起着关键作用。ox-LDL被巨噬细胞吞噬，在细胞内形成大量脂滴，巨噬细胞从而转化为泡沫细胞。泡沫细胞聚集是动脉粥样硬化早期病变。

造模方法：巨噬细胞系 RAW 264.7（购自美国典型培养物保藏中心，ATCC），实验组先用 PFE（从芫荽种子中提取的黄酮类化合物）（1.5、3.0、7.5 μg/mL）预处理 2h。对照组不加 PFE。然后添加 ox-LDL(abs47014903)至终浓度 100 μg/mL，与细胞共孵育 24h。

应用案例：ox-LDL诱导RAW264.7巨噬细胞转化为泡沫细胞，用于证实药物PFE通过PPARγ-ABCA1/ABCG1 通路促进胆固醇流出，抑制泡沫化。

图8  PFE改善泡沫细胞中的脂质积聚（泡沫细胞的代表性图像用油红O染色）。

急性胰腺炎（Acute Pancreatitis, AP）模型[9]

造模分子：雨蛙素

造模机制：雨蛙素是一种胆囊收缩素类似物，可过度刺激胰腺腺泡细胞，导致消化酶（如胰蛋白酶）在细胞内异常激活。消化酶的异常激活导致胰腺组织自我消化，引发局部炎症反应、水肿、细胞坏死。雨蛙素诱导的损伤会激活 NF-κB 等炎症信号通路，促进 TNF-α、IL-6 等促炎因子的释放。

造模方法：

(1)体外细胞模型：使用大鼠胰腺 AR42J 细胞系，用 10 nM 雨蛙素(abs45129586)处理细胞 24h，模拟胰腺炎症环境，对照组使用等量PBS。

(2)体内大鼠模型：使用健康雄性SD大鼠（6–8周龄），腹腔注射雨蛙素（剂量：50 µg/kg/次），每小时注射一次，共注射7次。对照组注射等体积生理盐水。

应用案例：雨蛙素诱导SD大鼠急性胰腺炎模型，用于证实槲皮素通过抑制 PFKFB3 调控糖酵解和线粒体功能，从而缓解急性胰腺炎。

图9  PFKFB3 抑制剂槲皮素改善急性胰腺炎（AP）大鼠模型的炎症与代谢状况

参考文献:

[1] Cheng H, Nan F, Ji N, et al. Regulatory T cell therapy promotes TGF-β and IL-6-dependent pro-inflammatory Th17 cell generation by reducing IL-2. Nat Commun. 2025;16(1):7644.

[2] 杨帆. MiR-330-5p通过靶向TLR4减轻匹罗卡品诱导的小鼠癫痫发作的机制研究[D]. 中国医科大学, 2022.

[3] Şule Terzioğlu-Uşak; Yesim Negis; Derya S,et al.Cellular Model of Alzheimer's Disease: Aβ1-42 Peptide Induces Amyloid Deposition and a Decrease in Topo Isomerase IIβ and Nurr1 Expression.Current Alzheimer Research.2017;14,636-644.

[4] 虞帆. 肠道菌群在糖尿病小鼠合并认知功能障碍中的作用[D]. 苏州大学, 2020.

[5] Chen L, Zhong XL, Cao WY, et al. IGF2/IGF2R/Sting signaling as a therapeutic target in DSS-induced ulcerative colitis. Eur J Pharmacol. 2023;960:176122.

[6] 林玉坤. 褪黑素协同LPS调控巨噬细胞防治肿瘤的作用研究[D]. 河南大学, 2020.

[7] 马成勇,张宝云,邓蓓蕾,等. 从CSF1R/STING/TBK1信号调控肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）表型极化探究加味白头翁汤治疗结直肠癌的效应机制[J]. 中国实验方剂学杂志, 2023, 29 (17): 96-108.

[8] Liu J, Zhang W, Li Y, Li X, Li Y, Guo F. Flavonoids extract from the seeds of Psoralea corylifolia L. (PFE) alleviates atherosclerosis in high-fat diet-induced LDLR-/- mice. Phytomedicine. 2022;98:153983.

[9] Jiang H, Liu J, Xu Z, et al. Quercetin alleviates acute pancreatitis by modulating glycolysis and mitochondrial function via PFKFB3 inhibition. Cell Mol Life Sci. 2025;82(1):311.

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