Techniques脂多糖(LPS)炎症模型的建立

脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）是革兰氏阴性细菌外膜的主要成分之一，由类脂A、核心多糖和O-抗原三部分组成，其中O-抗原决定了LPS的血清型，具有重要的生物学功能和作用机制。LPS在细菌正常生活状态时不释放，但在细菌菌体死亡破裂或人工方法裂解后会释放出来，作为非特异性免疫原，与宿主效应细胞相互作用，引起机体发热、弥散性血管内凝血、多器官机能衰竭等。

LPS的毒性主要通过与宿主细胞的TLR4受体结合来发挥，这一过程涉及内毒素结合蛋白、CD14分子和MD-2分子的协同作用。LPS与TLR4结合后，激活细胞内信号传导途径，包括髓样分化因子88（MyD88）、IL-1受体相关激酶（IRAK）等，最终激活转录因子NF-κB，导致炎症因子的产生和释放。

图1.脂多糖信号通路的示意图^[1]

LPS在生物医学研究中具有重要应用，例如在研究神经炎症模型中，LPS常被用作诱导炎症反应的试剂，模拟由革兰氏阴性菌感染引起的炎症过程。翌圣生物提供来源于大肠杆菌的2种脂多糖，产品相关介绍如下：

LPS（脂多糖）是一种能够诱导多种炎症模型建立的内毒素，可以诱导多种炎症模型：如

1）急性肺损伤（ALI）模型：通过腹腔注射或气管给予LPS，建立急性肺损伤（ALI）模型。

2）急性胰腺炎（AP）模型：LPS与Caerulein（雨蛙素）联合使用，建立急性胰腺炎模型。

3）急性肝衰竭模型：LPS与D-(+)-氨基半乳糖联合使用，诱导急性肝衰竭模型。

4）败血症模型：通过腹腔注射LPS，建立脓毒症模型。

5）牙周炎模型：在小鼠的牙龈注射LPS诱导牙周炎模型。

6）RAW264.7细胞炎症模型：LPS可以刺激RAW264.7细胞，建立体外细胞炎症模型。

7）急性炎症小鼠模型：通过尾静脉注射或腹腔注射LPS，建立急性炎症小鼠模型。

以下面4种炎症模型为例，为您提供详细的实验模型案例，仅供参考。

4.1.1 实验方法

实验对象：2-3月龄雄性小鼠。

实验方法：禁食禁饮6小时后称量体重，按20 mg/kg体重腹腔注射新鲜配制的LPS溶液或PBS溶液，给药24h后收集实验标本。

动物处理：

1）麻醉：腹腔注射3%体积的戊巴比妥麻醉小鼠；

2）待小鼠达到麻醉效果后，快速从眼球处取血，收集在EP管中，静置约2-3h后离心（3000 rpm，10分钟），收集上清保存于-80℃冰箱备用；

3）取血后将小鼠固定于解剖板，剪开小鼠腹腔、胸腔等，将输液针从心尖部位刺入小鼠左心室，推注生理盐水，直至观察到小鼠肺、肝脏颜色变为淡红色接近于白色时停止注射生理盐水（大约30 mL）；

4）停止灌注，找出双侧肾脏，摘取^[2]。

4.1.2实验结果及图片

肾脏HE和PAS结果显示，LPS诱导的LPS组出现了病理损伤，近端肾小管上皮细胞脱落、肾小管结构紊乱，管腔扩张，胞浆空泡化和间质水肿。

图2.不同处理方法的小鼠肾组织HE染色和PAS染色结果图^[2]

4.2.1实验方法

实验对象：6周龄雄性SD大鼠，体重为220 g左右。

实验方法：分别设置对照组（Control）、模型组（Model）等。模型组通过PE管注入LPS（给药剂量为5 mg/kg，浓度为1 mg/mL），分别在第3、6、9、12天给药。每次注射药物后将PE管关闭12h，然后重新打开。实验开始至第16天后，取血清、胆汁和肝脏进行后续实验。

动物处理：腹腔注射戊巴比妥钠（浓度为3 mg/mL，剂量为30 mg/kg）进行麻醉，大鼠麻醉后腹部备皮、消毒，用剪刀在腹部中央剪开一道约5 cm的创口，找到胆总管，将PE引流管插入胆总管并固定，将引流管另一端从颈部后部导出并固定，建立皮下通道。期间通过导出的引流管间断注入LPS后闭管。造模15天后，取大鼠胆汁、血清和肝脏样本。胆汁样本进行胆汁涂片，肝脏样本进行病理和分子实验^[3]。

4.2.2实验结果及图片

胆汁涂片结果如图3所示，对照组大鼠的涂片较为干净，且未见结晶。而模型组大鼠胆汁明显浑浊，有黄色结晶形成，意味着造模成功。

图3.各组大鼠胆汁涂片^[3]

HE染色结果如图4所示，对照组大鼠肝组织结构比较正常，染色清晰，细胞表现规整，无其他明显病变。模型组大鼠肝脏大部分肝细胞发生肿胀，胞体增大，部分胞浆丢失呈网状或颗粒状，胞核皱缩深染。

图4.各组HE染色观察肝脏组织的病理变化^[3]

4.3.1实验方法

实验对象：21日龄健康且体重（8.02±0.06）kg 的断奶仔猪。

实验方法：CON组和LPS组饲喂基础日粮，LPS+PEO组和LPS+CEO组分别饲喂添加500 mg/kg PEO和CEO的日粮。49日龄时，LPS组、LPS+PEO组和LPS+CEO组仔猪分别腹膜注射0.1 mg/kg体重的大肠杆菌LPS（血清型O55:B5），CON组仔猪注射等体积的无菌生理盐水，4 h后，称重后屠宰。

动物处理：剖开腹腔，采集脾脏组织，测定脾脏指数。取少量脾脏样品加入0.9%生理盐水进行稀释并利用均质器匀浆，4℃、3500 r/min离心15 min，取上清液用于免疫指标和抗氧化指标的测定^[4]。

4.3.2实验结果及图片

LPS组的脾脏指数显著升高，提示脾脏可能受到了损伤。

图5.各组断奶仔猪的脾脏指数^[4]

4.4.1实验方法

实验对象：巨噬细胞。

实验方法：当细胞生长至汇合度约90%时，弃去上清液，PBS冲洗3次。采用细胞刮刀将细胞刮下，离心5 min，使用4 mL完全培养基重悬细胞后进行计数。将细胞按每孔5x105个接种于6孔板中。将细胞随机分为空白对照组（Con组：贴壁12 h后，给予完全培养基2 mL，培养4 h）和炎症模型组（LPS组：贴壁12 h后，给予含有10 μg/mL LPS的完全培养基2 mL，培养4 h）。然后采用多种方法分析α微管蛋白乙酰转移酶1（αTAT-1）等的变化情况^[5]。

4.4.2实验结果及图片

通过RT-qPCR手段检测αTAT-1等蛋白mRNA表达变化，结果显示：相比于Con组，LPS组中αTAT-1和NLRP3的mRNA表达显著增加，表明αTAT-1和NLRP3在LPS介导的巨噬细胞炎症中表达上升。

图6.巨噬细胞中αTAT-1等蛋白mRNA表达变化(a:αTAT-1;b:α-tubulin;c:NLRP3)^[5]

[1]王颖.脂多糖信号通路中的蛋白质修饰[J].中国生物化学与分子生物学报,2008,(06):505-511.DOI:10.13865/j.cnki.cjbmb.2008.06.013.

[2]戴晴.维生素D受体对脓毒症相关急性肾损伤糖代谢重编程的影响研究[D].中南大学,2023.DOI:10.27661/d.cnki.gzhnu.2023.000345.

[3]张震.白藜芦醇调控Nrf2表达及易位在胆色素结石形成中的作用机制研究[D].中国医科大学,2023.DOI:10.27652/d.cnki.gzyku.2023.002120.

[4]林庆州,陈奕颖,宋心茹,等.植物精油对脂多糖攻毒断奶仔猪脾脏损伤的保护作用[J/OL].中国畜牧杂志,1-13[2024-08-15].https://doi.org/10.19556/j.0258-7033.20240104-02.

[5]李尊泰.Nb_2C纳米片层通过αTAT-1下调微管乙酰化水平治疗大鼠牙周炎的机制研究[D].吉林大学,2023.DOI:10.27162/d.cnki.gjlin.2023.007717.