AAV助力动脉粥样硬化模型

动脉粥样硬化是一种动脉壁的慢性炎症性疾病，其特征是在大中型动脉的内膜中形成含有脂质，结缔组织和免疫细胞的斑块。在过去的三十年中，心血管死亡率的大幅降低主要是通过降低低密度脂蛋白胆固醇的方案和针对心血管疾病其他传统危险因素（如高血压、吸烟、糖尿病和肥胖症）的疗法来实现的。然而，针对这些风险因素的总体益处已经停滞不前，全球心血管疾病负担仍然巨大^[1]。

各种动物模型已被用于阐明动脉粥样硬化的发病机制、药物开发和治疗验证研究。其中，用于动脉粥样硬化研究的物种包括小鼠、大鼠、仓鼠、兔子、猪、狗、非人灵长类动物和鸟类，其中最常用的是小鼠和兔子。值得注意的是，自 20 世纪末以来，载脂蛋白 E 敲除（KO）或低密度脂蛋白受体 KO 小鼠一直是动脉粥样硬化研究中使用最广泛的动物模型。

在1990 年代早期，小鼠模型表现出非常高的胆固醇水平和相关病变是通过遗传工程产生的，包括载脂蛋白 E 敲除（KO）（ApoE-/-）和低密度脂蛋白受体（LDLR）KO（LDLR-/-）小鼠。不久之后，ApoE/LDLR 具有更严重高脂血症和动脉粥样硬化的双KO小鼠被开发。最近，前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/kexin 9 型（PCSK9）-腺相关病毒（AAV）小鼠已被用作快速、多功能且具有成本效益的动物模型 动脉粥样硬化研究^[2]。相比较转基因小鼠模型消耗的时间和人力，利用AAV快速建立实验模型已经成为越来越多科研工作者的选择。PCSK9-AAV就是一个方便快捷的造模工具。

肝脏是脂蛋白转运和代谢的主要部位，肝细胞通过LDLR的主要调节因子PCSK9来控制血液中的低密度脂蛋白（LDL）水平。在没有 PCSK9（或单克隆抗体阻断）的情况下，LDLR受体介导的内吞作用降低血浆中的低密度脂蛋白胆固醇水平。PCSK9存在的情况下，PCSK9 将内化的 LDLR/LDL 颗粒复合物引导至溶酶体降解途径，从而减少可用于从血浆中清除 LDL 颗粒的 LDLR 数量^[3]。

图1：PCSK9发挥作用相关机制

研究表明腺相关病毒（AAV）介导的PCSK9过表达在高脂饮食条件下可于相对早期时间点（12周）诱导出高胆固醇血症和动脉粥样硬化，而无需基因操作。AAV被设计为rAAV/D377Y-mPCSK9 or rAAV/D374Y-hPCSK9，对小鼠进行单次静脉内载体注射，然后进行高脂饮食喂养。PCSK9和总胆固醇迅速升高并维持在高水平，12周后小鼠主动脉粥样硬化病变。主动脉根部的组织学检查显示病变进展到纤维粥样硬化阶段^[4]。

图2：rAAV8-D377Y-mPCSK9诱导的动脉粥样硬化

Alkaline ceramidase 1–mediated platelet ceramide catabolism mitigates vascular inflammation and abdominal aortic aneurysm formation

这篇文献探讨血小板 Acer1 是否参与 AAA 的体内发病机制，通过将Acer1^fl/fl小鼠与 PF4-Cre 小鼠杂交，产生了血小板特异性 Acer1 基因敲除小鼠（Acer1^fl/fl PF4-Cre^tg）。接下来，对 8 周龄雄性 Acer1^fl/fl PF4-Cre^tg 小鼠（n=10）及其同窝的 Acer1^fl/fl小鼠（n=11）进行单次静脉注射表达小鼠mPCSK9D377Y的AAV，并喂食高脂高胆固醇（HFHC）饮食，然后输注 AngII 以诱导 AAA。缺乏血小板特异性 Acer1 会显著增加 AAA 的发病率，肾上腹主动脉的最大直径也会明显增大。

图3：血小板特异性Acer1缺乏会加重AngII诱导的AAA形成

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【参考文献】

1. Engelen, S.E., et al., Therapeutic strategies targeting inflammation and immunity in atherosclerosis: how to proceed? Nature Reviews Cardiology, 2022. 19(8): p. 522-542.

2. Y, Z., et al., - Research methods for animal models of atherosclerosis (Review). - Mol Med Rep. 2021 Dec;24(6):871. doi: 10.3892/mmr.2021.12511. Epub 2021 Oct 29., (- 1791-3004 (Electronic)): p. T - ppublish.

3. Alkindi, M., et al., Monoclonal Antibodies for the Treatment of Hypercholesterolemia: Targeting PCSK9. Canadian Journal of Cardiology, 2016. 32(12): p. 1552-1560.

4. Bjørklund, M.M., et al., Induction of Atherosclerosis in Mice and Hamsters Without Germline Genetic Engineering. Circulation Research, 2014. 114(11): p. 1684-1689.

5. Zhang, X., et al., Alkaline ceramidase 1–mediated platelet ceramide catabolism mitigates vascular inflammation and abdominal aortic aneurysm formation. Nature Cardiovascular Research, 2023. 2(12): p. 1173-1189.