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有济说 | 高尿酸及痛风临床前动物模型助力创新药研发




高尿酸血症是指血液中尿酸浓度持续高于正常水平,是痛风发生的必要前提和主要危险因素。当体内尿酸生成过多或排泄减少时,过饱和的尿酸会形成单钠尿酸盐(MSU)晶体,沉积在关节、滑膜、软组织及肾脏等部位。这些晶体被免疫系统识别后,会激活NLRP3炎症小体,引发IL-1β等促炎因子释放,从而导致急性痛风性关节炎发作。不过,并非所有高尿酸血症患者都会发展为痛风,仅有约10%的患者会在10年内出现症状,但血尿酸水平越高、持续时间越长,发生痛风的风险就会显著增加。因此,高尿酸血症被看作是痛风的无症状前期阶段,有效控制血尿酸水平是预防痛风发作和进展的关键策略。




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高尿酸血症及痛风的临床前动物模型


在新药研发的临床前研究阶段,建立合适的动物模型是至关重要的基础环节。这些模型不仅是解析疾病复杂发病机制的核心工具,更是评估新药安全性与疗效的关键桥梁,在推动药物研发和治疗策略优化方面具有不可替代的价值。本文将基于有济医药药效研究平台既往经验,结合案例分享三种高尿酸血症及痛风性关节炎动物模型,以期与相关领域的研究者交流思考。


1.大鼠急性高尿酸血症模型


造模:采用雄性SD大鼠,通过腹腔注射氧嗪酸钾诱导急性高尿酸血症模型。

原理:氧嗪酸钾抑制尿酸氧化酶(UOX),阻断尿酸代谢。

应用:用于评估黄嘌呤氧化酶(XO)抑制剂和尿酸转运体(URAT1)抑制剂等药物的降尿酸药效评价。

优势:操作简便,成本较低;模型稳定性好,高尿酸水平可维持5 h左右。


结果显示:模型对照组大鼠血清尿酸水平显著升高,成功构建急性高尿酸血症模型;而多替诺雷与别嘌呤醇给药后均能显著降低血尿酸水平,如图1。



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图1 大鼠急性高尿酸血症模型


2.猴高尿酸血症模型


造模:采用腹腔注射肌苷诱导食蟹猴高尿酸血症。

原理:肌苷是嘌呤代谢的中间体,可在体内迅速分解为次黄嘌呤,再经黄嘌呤氧化酶(XOD)氧化为黄嘌呤,最终生成尿酸(UA)。

应用:可用于评价PNP酶(嘌呤核苷磷酸化酶)抑制剂的降尿酸作用,也适用于XO抑制剂降尿酸效果的评估。

优势:操作简单,仅腹腔注射肌苷,无需联用其他药物,模型重现性较好。


结果显示:造模0.5 h后,食蟹猴血尿酸水平即显著升高,在造模2 h后达峰,血尿酸水平达到造模前30倍水平;造模24h后,食蟹猴血尿酸水平为造模前4倍。这是由于外源大剂量肌苷相当于“尿酸前体”,直接扩大肝脏UA合成底物池,短时间内使UA产量显著高于肾脏排泄能力,血UA水平升高。


食蟹猴与人类的尿酸酶(UOX)基因均处于假基因状态,缺乏将UA进一步分解为尿囊素的能力,因此外源嘌呤负荷后更易出现持续性高尿酸血症,无需额外使用尿酸酶抑制剂即可模拟人源表型。除此之外,肌苷代谢过程伴随活性氧(ROS)生成,ROS可下调肾小管上皮细胞尿酸转运蛋白(如ABCG2、OAT1)的表达或功能,减少UA分泌;同时上调URAT1、GLUT9等重吸收蛋白,进一步减少UA排泄,形成“高产出+低排出”双重效应,如图2。


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图2 猴急性高尿酸血症模型


3.小鼠痛风性关节炎模型


造模:采用单钠尿酸盐(Monosodium Urate, MSU)晶体诱导的小鼠急性痛风性关节炎。

原理:通过模拟人类痛风的关键致病因子——MSU晶体在关节腔的沉积,激活机体固有免疫系统,诱发急性炎症。

应用:

(1)抗痛风/抗炎药物药效学评价:如评价IL-1抑制剂、秋水仙碱等的疗效;

(2)痛风发病机制研究:如研究NLRP3炎症小体活化在急性炎症中的作用等。

优势:

(1)病理相似性高:能准确重现人类急性痛风的核心特征,如局部红肿、热痛、关节肿胀;

(2)模型稳定:通过控制注射晶体的剂量和部位,可以标准化地诱导出急性炎症,重复性好,个体差异小。


结果显示:秋水仙碱可显著缓解MSU诱导的关节急性炎症,与模型对照组相比,其明显降低膝关节宽度与周长,显著改善肿胀指数,有效减轻局部关节肿胀。


机制研究表明,秋水仙碱的抗炎作用与其特异性抑制微管聚合、干扰NLRP3炎症小体活化密切相关。在MSU晶体刺激下,巨噬细胞通过吞噬晶体激活NLRP3炎症小体,进而促进caspase-1介导的IL-1β成熟与释放,并进一步诱导TNF-α、IL-6等促炎因子表达。本实验中,秋水仙碱显著降低膝关节灌洗液中IL-1β、TNF-α及IL-6的水平,表明其通过阻断NLRP3炎症小体通路、抑制关键炎性因子释放,从而有效遏制急性炎症级联反应,最终实现对痛风性关节炎症状的快速缓解,如图3。



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图3 小鼠痛风性关节炎模型


2

结语


有济医药药效团队在高尿酸血症及痛风性关节炎疾病模型领域拥有扎实的技术积累和丰富的项目经验。团队已成功建立并标准化氧嗪酸钾诱导的大鼠高尿酸血症模型、MSU(单钠尿酸盐)诱导的小鼠急性痛风性关节炎模型等多种经典与创新药效学体系,能够全面评估药物对尿酸代谢、排泄及炎症反应的调控作用。


目前,平台已完成多个小分子化合物(如黄嘌呤氧化酶抑制剂、URAT1抑制剂)及新型小核酸药物(包括靶向尿酸生成或转运相关基因的ASO/siRNA)的药效评价,涵盖血/尿尿酸动态监测、肾功能指标、关节肿胀度、炎性因子谱(如IL-1β、TNF-α、IL-6)及组织病理学等多维度终点指标,为创新药物的机制验证与临床前转化提供了高质量的数据支持。

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